CN107698803A - 一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂 - Google Patents

一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氯乙烯塑料助剂技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，由改性钙镁粉、钼酸铵、碳纳米管、纳米氟化钇钠、铁氧体纳米纤维、全氟聚醚甲基丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺、铝酸酯偶联剂、润滑剂制成。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中塑料助剂能够提高热塑性材料PVC和木质纤维材料直接的界面相容性，由于塑料助剂有吸油作用可以降低PVC的熔体粘度，改善加工流动性，能够增强所得聚氯乙烯木塑复合材料的综合性能，操作过程简单，能够增强塑料的相容性和分散性，塑料助剂各原料之间的协同作用使其抗氧性增强，能够有效抑制产品的热降解和氧化降解，改善制品的耐热性和尺寸稳定性。

Description

一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂
技术领域
本发明属于聚氯乙烯塑料助剂技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂。
背景技术
聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大合成树脂，广泛应用于建筑、电讯、交通、电子、化工、包装等行业，因PVC热稳定性差，软化温度和分解温度相对小，给加工带来很大的困难，因此在其加工过程中必须加入一定的热稳定剂以提高其热稳定性，目前市场上热稳定剂主要有铅盐、金属皂类、有机锡类、稀土类等，长期以来铅盐和钡、镉皂类稳定剂因价廉和性能优良抑制主导着世界PVC热稳定剂市场，但是由于铅盐及钡、镉等总金属存在对人体和环境的毒性问题，世界发达国家对铅、镉盐的使用加以极为严格的限制，随着我国经济、社会的可持续发展，人们的环保意识日益增强，低毒、无污染、复合和高效已经成为世界范围内PVC热稳定剂的发展方向，现有的复合助剂使用后，热稳定性显著提高，但聚氯乙烯PVC木塑产品的拉伸强度、冲击强度、耐磨性和硬度都受到影响，因此，需要综合考虑阻燃剂对聚氯乙烯木塑产品的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，包括以下重量份的组分：改性钙镁粉60-68份、钼酸铵4-7份、碳纳米管12-15份、纳米氟化钇钠6-8份、铁氧体纳米纤维2-4份、全氟聚醚甲基丙烯酸酯2.2-3.6份、双丙酮丙烯酰胺6.8-8.5份、铝酸酯偶联剂0.8-1.5份、润滑剂1-3份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维混合后加入球磨罐中，抽真空并充入氮气进行球磨，球磨8-10小时后得到中间料A；
（2）将中间料A、改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后，在60-65℃的条件下低速搅拌1-2小时，得到中间料B；
（3）将中间料B与其他原料混合，在温度为155-165℃的条件下搅拌，以转速200-400转/min密封搅拌15-20分钟，出料、造粒，得到粒径为1mm的固体颗粒。
作为对上述方案的进一步改进，所述钙镁粉由白云岩制备，改性钙镁粉的白度为90，化学组分按重量计包括：氧化钙31.25%、氧化镁19.86%、二氧化碳46.31%、三氧化硅2.18%、氧化铝0.14%、氧化铁0.22%、氧化钾0.02%、氧化钠0.02%。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中球磨罐的真空度为20-80Pa，球磨速度为600-800转/min。
作为对上述方案的进一步改进，所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂F2；所述润滑剂为油酸酰胺、N,N-亚乙基双硬酯酰胺、甘油三烃硬脂酸酯中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述铁氧体纳米纤维是尖晶石型NiFe2O4纳米纤维，平均直径为90nm，长度不低于200μm，是一种常用的软磁性铁氧体材料，可用作催化剂，与碳纳米管、纳米氟化钇钠粒子重构后，能够使有机金属材料和无机金属材料相互结合，且结构稳定。
本发明中利用碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维在氩气氛围中球磨，得到复合重构离子，能够有助于提高木塑材料中高分子之间的作用力和硬度，再听过与改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂低温处理，能够增强材料的耐寒性和抗冲击强度，最后在高温条件下处理后造粒，能够增强塑料助剂与木塑纤维界面的相容性，改善加工流动性的同时还能降低PVC熔体的粘度，使加工后的木塑纤维材料达到国家标准。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中塑料助剂能够提高热塑性材料PVC和木质纤维材料直接的界面相容性，由于塑料助剂有吸油作用可以降低PVC的熔体粘度，改善加工流动性，能够增强所得聚氯乙烯木塑复合材料的综合性能，操作过程简单，能够增强塑料的相容性和分散性，塑料助剂各原料之间的协同作用使其抗氧性增强，能够有效抑制产品的热降解和氧化降解，改善制品的耐热性和尺寸稳定性。
具体实施方式
实施例1
一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，包括以下重量份的组分：改性钙镁粉64份、钼酸铵5份、碳纳米管13份、纳米氟化钇钠7份、铁氧体纳米纤维3份、全氟聚醚甲基丙烯酸酯2.8份、双丙酮丙烯酰胺7.6份、铝酸酯偶联剂1.2份、润滑剂2份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维混合后加入球磨罐中，抽真空并充入氮气进行球磨，球磨罐的真空度为50Pa，球磨速度为700转/min，球磨9小时后得到中间料A；
（2）将中间料A、改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后，在62℃的条件下低速搅拌1.5小时，得到中间料B；
（3）将中间料B与其他原料混合，在温度为160℃的条件下搅拌，以转速300转/min密封搅拌18分钟，出料、造粒，得到粒径为1mm的固体颗粒。
其中，所述钙镁粉由白云岩制备，改性钙镁粉的白度为90，化学组分按重量计包括：氧化钙31.25%、氧化镁19.86%、二氧化碳46.31%、三氧化硅2.18%、氧化铝0.14%、氧化铁0.22%、氧化钾0.02%、氧化钠0.02%。
其中，所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂F2；所述润滑剂为甘油三烃硬脂酸酯。
实施例2
一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，包括以下重量份的组分：改性钙镁粉60份、钼酸铵4份、碳纳米管15份、纳米氟化钇钠6份、铁氧体纳米纤维4份、全氟聚醚甲基丙烯酸酯2.2份、双丙酮丙烯酰胺8.5份、铝酸酯偶联剂0.8份、润滑剂3份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维混合后加入球磨罐中，抽真空并充入氮气进行球磨，球磨罐的真空度为20Pa，球磨速度为800转/min，球磨10小时后得到中间料A；
（2）将中间料A、改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后，在65℃的条件下低速搅拌2小时，得到中间料B；
（3）将中间料B与其他原料混合，在温度为155℃的条件下搅拌，以转速400转/min密封搅拌15分钟，出料、造粒，得到粒径为1mm的固体颗粒。
其中，所述钙镁粉由白云岩制备，改性钙镁粉的白度为90，化学组分按重量计包括：氧化钙31.25%、氧化镁19.86%、二氧化碳46.31%、三氧化硅2.18%、氧化铝0.14%、氧化铁0.22%、氧化钾0.02%、氧化钠0.02%。
其中，所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂F2；所述润滑剂为油酸酰胺。
实施例3
一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，包括以下重量份的组分：改性钙镁粉68份、钼酸铵7份、碳纳米管12份、纳米氟化钇钠8份、铁氧体纳米纤维2份、全氟聚醚甲基丙烯酸酯3.6份、双丙酮丙烯酰胺6.8份、铝酸酯偶联剂1.5份、润滑剂1份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维混合后加入球磨罐中，抽真空并充入氮气进行球磨，球磨罐的真空度为80Pa，球磨速度为800转/min，球磨8小时后得到中间料A；
（2）将中间料A、改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后，在60℃的条件下低速搅拌1小时，得到中间料B；
（3）将中间料B与其他原料混合，在温度为165℃的条件下搅拌，以转速200转/min密封搅拌20分钟，出料、造粒，得到粒径为1mm的固体颗粒。
其中，所述钙镁粉由白云岩制备，改性钙镁粉的白度为90，化学组分按重量计包括：氧化钙31.25%、氧化镁19.86%、二氧化碳46.31%、三氧化硅2.18%、氧化铝0.14%、氧化铁0.22%、氧化钾0.02%、氧化钠0.02%。
其中，所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂F2；所述润滑剂为N,N-亚乙基双硬酯酰胺。
设置对照组1，将实施例1中步骤（1）中步骤去掉，直接将碳纳米管、纳米氟化钇钠、铁氧体纳米纤维与改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后进行步骤（2）及后续操作；设置对照组2，将实施例1中步骤（2）去掉，直接将中间料A与剩余原料混合后进行步骤（3）及后续操作；设置对照组3，直接将各原料混合后进行步骤（3）及后续操作；
按重量计，分别取上述各组制得的复合塑料助剂5份、PVC塑料45份、木质纤维40份、颜料2份，混合物料装入模具中，在平板硫化机上升温至180-220℃，升压至10-12MPa，恒温恒压处理40min，是混合物料溶解成密实材料后，恒压冷却至室温，模压成型得到聚氯乙烯木素纤维复合材料板材，检测性能如下：
表1
组别 拉伸强度（MPa） 低温拉伸强度保持率（%） 断裂伸长率（%） 弯曲强度（MPa） 冲击韧性（kJ/㎡） 吸水率（%） 质量磨损率（%）
实施例1 33.8 96.2 5.46 31.5 152 12.8 1.06
实施例2 33.4 95.8 5.27 30.8 147 13.5 1.12
实施例3 33.5 96.4 5.35 31.2 149 13.2 1.09
对照组1 27.5 82.7 4.29 26.5 106 37.4 1.67
对照组2 31.2 63.5 4.78 28.3 114 28.7 1.42
对照组3 30.8 79.4 4.83 29.4 125 24.6 1.45
其中，冲击韧性参照GB1940-80；耐磨性使用试样尺寸20mm×20mm×27mm，磨面20mm×27mm，用日本产日立牌磨光机测试，振动频率为10000次/min，P80木砂纸磨1min，计算质量磨损率，以次作为耐磨性指标；吸水率代表尺寸稳定性，吸水率的检测方法为将各组所制板材放入清水中浸泡，吸水7天；所述低温拉伸强度为温度0℃下保持24小时后检测，并计算低温拉伸强度保持率。
通过以上各组数据可以看出，本发明中制备塑料助剂用于制备木素复合材料能提高其综合性能，尺寸稳定性好，抗寒性强，适于推广使用。

Claims (5)

1.一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：改性钙镁粉60-68份、钼酸铵4-7份、碳纳米管12-15份、纳米氟化钇钠6-8份、铁氧体纳米纤维2-4份、全氟聚醚甲基丙烯酸酯2.2-3.6份、双丙酮丙烯酰胺6.8-8.5份、铝酸酯偶联剂0.8-1.5份、润滑剂1-3份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将碳纳米管、纳米氟化钇钠和铁氧体纳米纤维混合后加入球磨罐中，抽真空并充入氮气进行球磨，球磨8-10小时后得到中间料A；
（2）将中间料A、改性钙镁粉和铝酸酯偶联剂混合后，在60-65℃的条件下低速搅拌1-2小时，得到中间料B；
（3）将中间料B与其他原料混合，在温度为155-165℃的条件下搅拌，以转速200-400转/min密封搅拌15-20分钟，出料、造粒，得到粒径为1mm的固体颗粒。
2.如权利要求1所述一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，其特征在于，所述钙镁粉由白云岩制备，改性钙镁粉的白度为90，化学组分按重量计包括：氧化钙31.25%、氧化镁19.86%、二氧化碳46.31%、三氧化硅2.18%、氧化铝0.14%、氧化铁0.22%、氧化钾0.02%、氧化钠0.02%。
3.如权利要求1所述一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，其特征在于，所述步骤（1）中球磨罐的真空度为20-80Pa，球磨速度为600-800转/min。
4.如权利要求1所述一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，其特征在于，所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂F2；所述润滑剂为油酸酰胺、N,N-亚乙基双硬酯酰胺、甘油三烃硬脂酸酯中的任意一种。
5.如权利要求1所述一种聚氯乙烯木塑复合材料用塑料助剂，其特征在于，所述铁氧体纳米纤维是尖晶石型NiFe2O4纳米纤维，平均直径为90nm，长度不低于200μm。
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