CN107987430A - 一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法，各原料重量组份为：聚氯乙烯粉体(PVC)60～90份，氮化硼粉体(BN)5～25份，尼龙1～25份，有机锡1～5份；其制备方法包括如下步骤：(1)母料准备阶段：称一定量的PVC和BN配成BN/PVC的母料，用四氢呋喃将其混合后置于超声清洗器中；(2)母料成型阶段：超声后，用布氏漏斗抽滤，然后自然风干，最后破碎并烘干；(3)取烘干后的母料，和其他原料按配比混合均匀后，在哈普混炼机进行混炼，然后破碎，模压，热切制样。本发明所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法解决了现有聚氯乙烯复合材料中的不耐高温、不耐油，易分解，使用寿命短，制备工艺复杂，造价高等技术问题。

Description

一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料领域，尤其涉及一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是一种通用塑料，它是世界上的第二大合成塑料，自从我国开发新高分子材料以来，随着高分子的发展，聚氯乙烯复合材料在我国合成塑料中排位第一。聚氯乙烯具有很多优良的性能，比如：价格便宜，透明性良好，难以燃烧以及耐腐蚀的优点，原本的聚氯乙烯只是具有聚氯乙烯的基本特点，但是通过加入各种添加剂和运用多种加工成型方法可以制备各种性能各异，用途广泛的软质或者硬质的制品在一些特殊的场合，就比如说在一些油环境下，需要耐油的材料，油管是汽车的主要配件之一，在汽车中作为传输各种液体的管道，且长期经受行驶条件下各种环境因素的影响，这就要求其具有良好的耐高低温、压力、天候、输送液体及机械震动的能力。因此，提升聚氯乙烯材料的耐油性也十分重要。但是，通用PVC树脂的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位(如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等) 引发的自催化脱氯化氢反应，形成共扼多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下降。因此，为了拓宽PVC的使用范围，人们致力于对通用PVC树脂进行耐热改性。
氮化硼是一种无机填料粒子，作为一种改性填料，它是一种具有片状结构的材料。在很大程度上氮化硼与石墨性质相似，具有很好的电绝缘性，导热性和耐化学性，抗氧化性能，在高温的情况下也具有很好的润滑性。而且氮化硼拥有很好的化学性质，它对几乎所有的熔融金属是稳定的，对于所有的化学试剂是惰性的。加入氮化硼粒子不仅可以提升复合材料的耐热性，对材料的硬度也有提升。
聚酰胺是一种极性的聚合物，同时也是一种结晶的聚合物，由于聚酰胺是一种极性的聚合物，所以也赋予了其极好的力学性质，其机械性能好，软化点高，耐热性好，摩擦系数低，耐磨性好，自润滑性好，减震，耐油，耐弱酸、碱和一般溶剂，电绝缘性好，自熄，无毒，无臭，耐候性好。因此与聚乙烯共混后可以显著提升材料的耐油性能。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明提供一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法，解决现有聚氯乙烯复合材料中的不耐高温、不耐油，易分解，使用寿命短，制备工艺复杂，造价高等技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料，各原料重量组份为：聚氯乙烯粉体(PVC)60～90 份，氮化硼粉体(BN)5～25份，尼龙(PA)1～25份，有机锡1～5 份。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料进一步包括下列技术特征的部分或全部：
所述聚氯乙烯粉体65～85份，氮化硼粉体10～25份，尼龙 5～25份，有机锡1～5份。
作为上述技术方案的改进，所述尼龙为尼龙6。
本发明的技术效果还能通过以下方案实现，一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)母料准备阶段：首先称一定量的PVC和BN，将称取好的样品配成BN/PVC的母料，用四氢呋喃将两组分充分混合；混合的过程可以选择将混合之后的混合物置于超声清洗器中，使得两组分充分混合均匀；
(2)母料成型阶段：当超声完成后，抽滤；抽滤过程使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母料在通风条件下自然风干，然后破碎，烘干；烘干过程可以选择置于烘箱中24h烘干；
(3)取烘干后的母料，按照配比称量样品，混合均匀后，混炼，然后破碎，再模压，将材料压成薄板状，之后采用热切制样，制得条状和/或哑铃状的标准样条。混炼选择在哈普混炼机中进行，模压选择热压机。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
所述BN/PVC母料中的BN与PVC配比为4:6。
作为上述技术方案的改进，所述步骤(1)中的超声时间为 5～7h。
作为上述技术方案的改进，在哈普密炼机中的混炼温度为 170～185℃，时间为6～10min。
作为上述技术方案的改进，热压机中热压温度为175～190℃，时间为4～10min，压力为5～15MPa。
作为上述技术方案的改进，所述步骤(2)中的烘箱温度为 50～60℃。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)氮化硼填料在本发明的配方中所起的作用除了降低成本外，还可以提高材料的刚性和耐热性。
(2)本发明所述的复合材料在填料填充量较大的情况下仍具备良好的力学性能；
(3)本发明所述配方在无机填料和尼龙6的共同作用下使PVC 复合材料的耐油性和耐热性得到提高，稳定剂的存在不仅增加了 PVC复合材料的稳定性，还能防止加工过程中的“焦化”。
(4)本发明所述的制备方法中采用超声分散来提高氮化硼在聚氯乙烯基体中的分散性，使所得复合材料不仅可以提升耐热性和耐油性，还不会过量损害复合材料的力学性能。
(5)本发明所述的制备方法工艺简单、生产成本低，适合进一步推广应用。
(6)所制得的耐油耐高温的复合材料可制成各种形状制品，特别地，对于汽车行业油管材料的改进有很大的帮助。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是BN和PVC两相体系吸油率随时间变化的趋势图；
图2是PA、BN和PVC三相体系吸油率随时间变化的趋势图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1
一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
母料准备阶段：首先称30gPVC和20gBN，将称取好的样品配成BN/PVC(质量比4:6)的母料，用500mL四氢呋喃将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声清洗器中超声5～7h，使得混合中的两组分充分混合均匀。
2)母料成型阶段：当超声完成后，使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母料在通风条件下自然风干，然后破碎，置于50～60℃的烘箱中24h。
3)取烘干后的母料，并向其中逐渐加入PVC、PA和有机锡，具体配比为PVC:BN:PA:有机锡＝81:10:5:4，得到样品，混合均匀后，在哈普密炼机中于170～185℃下混炼10min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中，于175℃、10MPa下模压8min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样，制得条状和哑铃状的标准样条。
实施例2
一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
母料准备阶段：首先称30gPVC和20gBN，将称取好的样品配成BN/PVC(质量比4:6)的母料，用500mL四氢呋喃将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声清洗器中超声5～7h，使得混合中的两组分充分混合均匀。
2)母料成型阶段：当超声完成后，使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母料在通风条件下自然风干，然后破碎，置于50～60℃的烘箱中24h。
3)取烘干后的母料，并向其中逐渐加入PVC、PA和有机锡，具体配比为PVC:BN:PA:有机锡＝71:10:15:4，得到样品，按照配比称量样品，混合均匀后，在哈普密炼机中于170～185℃下混炼6min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中，于170℃、15MPa下模压5min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样，制得条状和哑铃状的标准样条。
实施例3
一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)母料准备阶段：首先称30gPVC和20gBN，将称取好的样品配成BN/PVC(质量比4:6)的母料，用500mL四氢呋喃将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声清洗器中超声5～7h，使得混合中的两组分充分混合均匀。
2)母料成型阶段：当超声完成后，使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母料在通风条件下自然风干，然后破碎，置于烘箱50～60℃中24h。
3)取烘干后的母料，并向其中逐渐加入PVC、PA和有机锡，具体配比为PVC:BN:PA:有机锡＝61:10:25:4，得到样品，混合均匀后，在哈普密炼机中于170～185℃下混炼8min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中于180℃、5MPa下模压10min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样，制得条状和哑铃状的标准样条。
将上述3个实施例所制备的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料进行耐热性能测试：测试仪器为维卡软化测试仪；耐油性能测试：将样品置于甲苯溶液中，分别于2h、4h、8h、12h、18h、24h 后称量样品的质量。
实施例1～3所制备的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的测试结果如表1所示，从表1中可以看出由于氮化硼的耐热性好，随着氮化硼含量的上升，维卡软化点上升，复合材料的耐热性能得到提升。但由于氮化硼的加入会降低材料的吸油性能，而PA含量的增加却能提升复合材料的吸油率，因此吸油率性能会受到两方面的影响，呈现一个变化的趋势。
表2为纯PVC，BN和PVC两相体系，PA、BN和PVC三相体系材料分别对应的维卡软化点和24h吸油率。从表2中可以看出，添加了PA的材料的维卡软化点显著增加、24h吸油率显著下降。
表1三种实施例的维卡软化点和36h后的吸油率
实施例 1 2 3
维卡软化点/℃ 87.7 112.5 129.9
吸油率/m-2 83.40 61.05 74.15
表2纯PVC，BN和PVC两相体系，PA、BN和PVC三相体系材料分别对应的维卡软化点和24h吸油率
表3为BN和PVC两相体系的材料的维卡软化点随BN含量改变的变化情况。表4为PA、BN和PVC三相体系的材料的维卡软化点随PA含量改变的变化情况。
表3不同含量BN对材料维卡软化点的影响
BN含量/％ 0 1 5 10 15 25
维卡软化点/℃ 81.9 83.6 86.3 90.0 96.6 103.1
表4不同含量PA对维卡软化点的影响
PA含量/％ 0 5 10 15 25
维卡软化点/℃ 88.4 87.7 107.2 112.45 129.9
上述测试结果表明：BN对PVC的耐热性和耐油性有一定的提升，而加入了PA后耐油性和耐热性的提升更加明显。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明，本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于各原料重量组份为：聚氯乙烯粉体60～90份，氮化硼粉体5～25份，尼龙1～25份，有机锡1～5份。
2.如权利要求1所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述聚氯乙烯粉体65～85份，氮化硼粉体10～25份，尼龙5～25份，有机锡1～5份。
3.如权利要求1或2所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述尼龙为尼龙6。
4.一种如权利要求1所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)母料准备阶段：首先称一定量的聚氯乙烯和氮化硼，将称取好的样品配成氮化硼/聚氯乙烯的母料，用四氢呋喃将两组分充分混合；
(2)母料成型阶段：当超声完成后，抽滤，抽滤后的母料在通风条件下自然风干，然后破碎，烘干；
(3)取烘干后的母料，按照配比称量样品，混合均匀后，混炼，然后破碎，再模压，将材料压成薄板状，之后采用热切制样，制得条状和/或哑铃状的标准样条。
5.如权利要求4所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述氮化硼/聚氯乙烯母料中的氮化硼与聚氯乙烯的质量比为4:6。
6.如权利要求4所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的超声时间为5～7h。
7.如权利要求4所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：在哈普密炼机中的混炼温度为170～185℃，时间为6～10min。
8.如权利要求4所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：热压机中热压温度为175～190℃，时间为4～10min，压力为5～15MPa。
9.如权利要求4所述的耐油耐高温的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的烘箱温度为50～60℃。
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