CN108276705A - 一种耐腐蚀pvc型材及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀pvc型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐腐蚀PVC型材及其制备方法，按重量份数计，包括如下组分PVC70～80份、助剂15～20份、ACM增韧剂10～20份、纳米碳酸钙3～8份、纳米氧化铜1～3份、纳米碳纤维1～2份，润滑剂0.3～0.5份、单甘酯0.4～0.6份，相比普通PVC大大提升了PVC型材的耐腐蚀性，延长了使用寿命。

Description

一种耐腐蚀PVC型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机高分子有机材料领域，具体涉及一种耐腐蚀PVC型材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(统称PVC)是当今世界上应用最为广泛，最先完成工业化的一种通用型热塑性材料。据统计，全球PVC材料的生产力在2001年就已经超过了3313万吨，当前PVC产能的年增长率仍然高达4％。PVC塑料具有成本低、施工周期短、抗腐蚀、综合性能好等优点，其密集性的生产技术、与氯碱工业密切的关联性都使得PVC工业与汽车装饰、建筑膜材，石油工业以及机械电子产业等各种支柱产业有着密切的关系。所以推动PVC工业发展，可以使这些行业的技术得到更好、更快的进步，带动国民经济的迅速发展。所以，PVC工业的发展具有意义重大。
在1835的德国，PVC第一次出现在世人面前，氯乙烯单体被化学家李比希和其学生研究发现，但是当时并没有得到很大的关注，直到17世纪80年代后期，人们想将PVC实现工业化，才使得聚氯乙烯得到发展，在1930第一件PVC工业化商品问世，代表PVC工业发展的开始。Kaufman在1969对PVC的历史做了一个详细的论述。其中包括单体制备、聚合以及后期加工等方面。
目前PVC材料存在的缺点和不足主要有：
(1)PVC的热稳定性差：聚氯乙烯的熔融温度为210℃，但是在100℃时PVC就会开始分解，150℃分解速率急速增加，使生产加工困难。
(2)PVC的韧性较差：常温冲击强度为2.2KJ/m2，无法作为支撑材料。同时温度对PVC韧性影响巨大，PVC产品的使用温度一般不能低于﹣25℃。
(3)PVC耐热性差：其维卡软化温度为80℃左右，低于一般通用型塑料。
针对PVC材料的这些缺点，常用的改性方法可以分为物理和化学改性两大类。化学改性方法是指经过一系列的化学反应改变聚氯乙烯的分子结构，来实现改性的目的。化学改性的方法有大分子反应和聚合反应两种形式。目前在市场的主要方法为接枝共聚和无规则共聚。聚氯乙烯的物理改性是指通过机械的方式，在不发生化学反应的条件下，以达到改善PVC性能的方法，其在改性过程中不会改变PVC分子的结构。这种改性方法具有操作简易，工业化实施容易等优点。物理改性主要类别有复合改性、填充改性、共混改性三种类别。
聚氯乙烯材料的耐腐蚀性不足，尤其将聚氯乙烯作为表面装饰材料时，表现的越来越明显，是聚氯乙烯材料的一个突出缺陷。PVC型材受外界腐蚀影响较大，所以提高PVC型材的耐腐蚀性能十分重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种耐腐蚀PVC型材及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐腐蚀PVC型材，按重量份数计，包括如下组分PVC70～80份、助剂15～20份、ACM增韧剂10～20份、改性纳米碳酸钙3～8份、纳米氧化铜1～3份、纳米碳纤维1～2份，润滑剂0.3～0.5份、单甘酯0.4～0.6份。
所述助剂包括CZ-1液体钙锌稳定剂、纳米二氧化钛粉末、荧光增白剂OB粉末中的一种或多种。
所述的润滑剂选自硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或石蜡中的一种或几种。
其中，所述改性纳米碳酸钙的制备方法如下：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.0～1.5mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至50～60kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，调整pH值为12～14，然后将改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在80～100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。
优选地，应结束后通过加入氢氧化钠或氢氧化钾调整pH值。
本发明另一方面，还提供了PVC型材的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至30～60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70～75℃时，加入改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应5～10小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
本发明PVC型材及其制备方法与现有技术相比，所产生的有益效果是：
通过优化工艺，经各种助剂在不同温度下按特定顺序加入，特别是改性纳米碳酸钙的加入，使得物料的耐腐蚀性能大大提高；使用本发明的改性纳米碳酸钙，能够进一步提高各助剂的功效，使得材料的腐蚀性能进一步提升。经过试验，本发明提供的一种耐腐蚀PVC型材，相比于现有技术制得的PVC型材，具有更加优良的耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
I)改性纳米碳酸钙的制备方法：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.0mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至50kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，加入氢氧化钠调整pH值为12，然后将改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。
II)改性PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC70份、CZ-1液体钙锌稳定剂9份、纳米二氧化钛粉末6份、ACM增韧剂20份、步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙3份、纳米氧化铜2份、纳米碳纤维1份，润滑剂0.4份、单甘酯0.4份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70℃时，加入改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应7小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
【实施例2】
I)改性纳米碳酸钙的制备方法：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.1mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至55kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，加入氢氧化钠调整pH值为12，然后将2改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在80℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。
II)改性PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC70份、CZ-1液体钙锌稳定剂7份、纳米二氧化钛粉末8份、ACM增韧剂10份、步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙8份、纳米氧化铜3份、纳米碳纤维1份，润滑剂0.3份、单甘酯0.4份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至30℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70℃时，加入步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应10小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
【实施例3】
I)改性纳米碳酸钙的制备方法：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.0mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至50kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，加入氢氧化钾调整pH值为14，然后将改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。
II)改性PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC75份、CZ-1液体钙锌稳定剂8份、纳米二氧化钛粉末8份、ACM增韧剂15份、步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙6、纳米氧化铜7份、纳米碳纤维3份，润滑剂0.2份、单甘酯0.5份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至45℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至72℃时，加入步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应5小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
【实施例4】
I)改性纳米碳酸钙的制备方法：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.3mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至55kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，加入氢氧化钾调整pH值为13，然后将改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在80～100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。反应结束后通过加入氢氧化钠或氢氧化钾调整pH值。
II)改性PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC72份、CZ-1液体钙锌稳定剂3份、纳米二氧化钛粉末13份、ACM增韧剂18份、步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙6份、纳米氧化铜2份、纳米碳纤维3份，润滑剂3份、单甘酯0.5份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至75℃时，加入步骤I)所制备的改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应10小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
【对比例1】
PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC70份、CZ-1液体钙锌稳定剂9份、纳米二氧化钛粉末6份、ACM增韧剂20份、纳米氧化铜2份、纳米碳纤维1份，润滑剂0.4份、单甘酯0.4份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70℃时，加入纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应7小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得PVC型材。
【对比例2】
I)纳米碳酸钙的制备方法：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.0mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至50kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，加入氢氧化钠调整pH值为12，然后将所得的浆料经压滤机过滤，滤饼在100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到纳米级碳酸钙成品。
II)改性PVC型材的制备
按如下质量份数称取各组分：PVC70份、CZ-1液体钙锌稳定剂9份、纳米二氧化钛粉末6份、ACM增韧剂20份、改性纳米碳酸钙3份、纳米氧化铜2份、纳米碳纤维1份，润滑剂0.4份、单甘酯0.4份。
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70℃时，加入步骤I)所述制备的纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应7小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得PVC型材。
分别使用强酸、强碱测定上述7种PVC型材的耐腐蚀性能，经过300h的腐蚀试验受，各PVC型材的腐蚀率见表1：
表1
由表1可知本发明的提供的一种耐腐蚀PVC型材，相比于现有技术制得的PVC型材具有更加优良的耐腐蚀性能。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀PVC型材，按重量份数计，包括如下组分：PVC70～80份、助剂15～20份、ACM增韧剂10～20份、改性纳米碳酸钙3～8份、纳米氧化铜1～3份、纳米碳纤维1～2份，润滑剂0.3～0.5份、单甘酯0.4～0.6份，相比普通PVC大大提升了PVC型材的耐腐蚀性，延长了使用寿命。
2.根据权利要求1耐腐蚀PVC型材，其特征在于：所述助剂包括CZ-1液体钙锌稳定剂、纳米二氧化钛粉末、荧光增白剂OB粉末中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀PVC型材，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或石蜡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀PVC型材，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙的制备方法如下：
将Ca(OH)2粗浆液经过悬液分离器及过筛精制成精浆液后陈化，将陈化后的Ca(OH)2浆液加入反应釜中，并泵入水配制成摩尔浓度为1.0～1.5mol/L的乳液；将窑炉气净化后加压至50～60kPa；将加压后的气体通入反应釜中在40℃下反应至PH值为7，反应结束，调整pH值为12～14，然后将改性剂棕榈油泵入多功能碳酸钙反应釜中搅拌，改性后的浆料经压滤机过滤，滤饼在80～100℃下微波干燥，干燥后的产品经涡流磨解聚，即得到改性纳米级碳酸钙成品。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀PVC型材，其特征在于：反应结束后通过加入氢氧化钠或氢氧化钾调整pH值。
6.如权利要求1～5任一项所述的耐腐蚀PVC型材的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述助剂和纳米碳纤维倒入混合机内充分混合得到混合浆料A；
2)将PVC粉末加入到混合器中，升温至30～60℃，加入混合浆料A、ACM增韧剂、润滑剂、单甘酯。
3)当步骤2)中混合物搅拌，待升温至70～75℃时，加入改性纳米碳酸钙和纳米氧化铜，然后将升温至120℃反应4小时，缓慢降温至50℃，加入偶联剂并继续搅拌反应5～10小时，得到混合物料B，将混合物料B制粒、挤出、牵引、切割、制得耐腐蚀PVC型材。
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