CN108659369B - 一种低气味的医用pvc组合物及制备方法 - Google Patents

一种低气味的医用pvc组合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种低气味的医用PVC组合物及制备方法，属于高分子材料的加工与应用领域。其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，加工改性剂0.1~0.5份，环保钙锌稳定剂3~9份，辅助稳定剂0.2~1份，环保增塑剂40~70份，润滑剂0.8~2份；所述的聚氯乙烯为平均聚合度1250~1350的乙烯法悬浮树脂。制备步骤为：将加工改性剂熔融分散在PVC树脂中，与其余物料加入到混合机中搅拌混合；将混配好的物料造粒，切粒、冷却即得。本发明采用的稳定剂、增塑剂、加工改性剂三者具有较好的协同作用，因而使得材料具有较好的协同稳定性。本发明所用材料易得，选择的生产工艺技术简单成熟，具有实用性和可操作性。

Description

一种低气味的医用PVC组合物及制备方法
技术领域
一种低气味的医用PVC组合物及制备方法，属于高分子材料的加工与应用领域。
背景技术
聚氯乙烯是目前国内产量最大、价格低廉的一种塑料材料，由于聚氯乙烯材料即可用于硬制品，加入增塑剂后亦可用于软质制品，其综合性能优良，因此在医用材料、食品包装材料等领域广泛应用。但聚氯乙烯在聚合过程中，由于引发剂、分散剂、终止剂等助剂及其相关溶剂的使用，使得聚氯乙烯树脂本身在一定温度下具有较大气味，虽然经过后续烘干气提工段，但主要是蒸发除去树脂中的水分，树脂中仍然或多或少的残存各种助剂溶剂以及挥发性较大的小分子物质，因而在树脂加工受热过程中这些残存助剂会完全挥发，造成物料有较大气味。聚氯乙烯树脂在60~80℃温度下放置半小时，就能挥发出具有较大气味的气体，如烯烃、烷烃、乙酸、2-乙基己醇等，尤其是2-乙基己醇具有较大刺激性气味，给制品和加工带来气味等不利影响。
解决聚氯乙烯配方中的气味问题的传统方法较多，如现有一种低气味高产出的医用PVC组合物和用途，该组合物通过添加成分为蓖麻油酸锌的气味吸收剂来达到除味的效果；有一种环保型低挥发气味PVC电缆料材料及其制备方法，采用无机硅酸盐类除味剂达到除味目的；也有一种低气味环保PVC粉末涂料组合物及其制备方法，则是采用由聚乙烯蜡、NaY分子筛和4A分子筛按照质量百分比1～2%、24～25%、72～75%加热混合制成的分子筛达到除味目的；还有一种低气味聚氯乙烯人造革的配方和制造工艺，该方法选用85份偏苯三酸三辛酯作为增塑剂，采用8份分子筛作为除味剂。通过以上方法分析发现，消除PVC配方中的气味，常用方法是选用耐高温、低挥发、低气味型的增塑剂，或者采用添加型分子筛、除味剂、遮味剂等降低PVC中的刺激气味。试验证明聚氯乙烯制品的气味中，树脂本身受热产生的气味占了整个制品气味相当大的比例，除味剂只能起到遮掩气味的作用，而不能除去。而且PVC树脂由于是较细的粉末，因而在输送过程中容易产生静电，从而造成下料输送慢、产量低等问题。
在塑料材料评价中，选择高温环境下具有低挥发、低气味效果，对人体无伤害的材料各国都有明确的法规标准，如欧盟 REACH 环保法规，欧盟理事会 2007/47/EC 号指令，日本卫生 PVC 协会食品接触认可等，本发明参照了上海SGS认证机构对塑料材料气味检测方法：VS-01.00-T-14004-A1-2004，该方法规定的气味评级标准如下，样品在65℃下一定容器内密闭放置24小时嗅觉检测，不可察觉为1级；可察觉，但无干扰性气味为2级；明显察觉，但无干扰性气味为3级；有干扰性气味为4级；有强烈的干扰性气味为5级；有不可忍受气味为6级。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在加工过程中气味较低，生产的制品具有更低的气味的低气味的医用PVC组合物及制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该低气味的医用PVC组合物，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，加工改性剂0.1~0.5份，环保钙锌稳定剂3~9份，辅助稳定剂0.2~1份，环保增塑剂40~70份，润滑剂0.8~2份；所述的聚氯乙烯为平均聚合度1250~1350的乙烯法悬浮树脂。
对于助剂的选择，本发明主要考虑助剂对平均聚合度1250~1350的乙烯法悬浮PVC树脂的适应性。能够在所选择的PVC树脂内将气味尽可能的释放出，减少气味存留。所选的加工改性剂的加入明显起到了树脂抗静电的效果，使得混合物料输送能力得到较大提高，大大提高了生产能力。由于所采用的助剂均为无气味或低气味环保助剂，加工改性剂也是无气味微粒状物质，从而使得该组合物在加工过程中气味较低，生产的制品具有更低的气味，并且提高了产量，节省了能耗。
优选的，所述的加工改性剂为分子量416的甘油单山嵛酸酯微粒。所述的加工改性剂为甘油单山嵛酸酯，白色微粒，分子量416。在80℃处理PVC树脂时，它熔融后通过搅拌的作用均匀吸附在PVC颗粒表面。本发明的发明人发现甘油单山嵛酸酯微粒的加入起到了明显的聚氯乙烯抗静电作用，使得在加工生产过程中产量有较大幅度提高，并降低了能耗。
优选的，所述的环保钙锌稳定剂为液体卫生级钙锌稳定剂。所述的环保钙锌稳定剂为瑞士进口的液体卫生级钙锌稳定剂（型号CZ-11），该稳定剂已通过欧盟SGS安全环保认证，属于典型的低气味钙锌稳定剂。
优选的，所述的辅助稳定剂为亚磷酸三壬基酯。所述的辅助稳定剂为亚磷酸三壬基酯（TNPP），是羰基-4，4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物，由于其不含游离酚和壬基苯酚，其主要起辅助稳定作用，具有光稳定、耐候及耐析出性。
优选的，所述的环保增塑剂为对苯二甲酸异辛酯增塑剂。
优选的，所述的环保增塑剂为黏度为58 cps ~63cps的D-810型增塑剂。所述的环保增塑剂为台湾长江化学股份有限公司生产的低气味型对苯二甲酸异辛酯增塑剂（型号为D-810），黏度约60cps。
优选的，所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。
一种上述的低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1）将PVC树脂粉和加工改性剂加入混合机中，开启搅拌，保持混合机温度79℃~81℃，抽真空压力负0.08MPa~0.1MPa，混合处理1.7~2.3小时将加工改性剂熔融分散在PVC树脂中，然后放出处理好的PVC粉料；
2）将上述处理好的PVC粉料与环保钙锌稳定剂、辅助稳定剂、环保增塑剂、润滑剂加入到100℃~120℃的混合机中搅拌混合至增塑剂呈粉末状，放料到冷却混合机中冷却到40℃~45℃放出混配好的物料；
3）将上述混配好的物料投入到双阶挤出机中挤出造粒，双阶挤出机中双螺杆温度为130℃~150℃，单螺杆温度为140℃~160℃；经热切粒、冷却即得。
本发明选择树脂聚合度为1300左右，既能保证材料的力学性能和弹性，又能保证加工流动性能。传统认知中聚合度1300的聚氯乙烯树脂由于聚合助剂及工艺原因在80℃温度下易挥发出2-乙基己醇等刺激性气体，从而在加工过程中和生产的产品中造成较大气味。本发明的发明人发现，聚合度1300的聚氯乙烯树脂适合可以采用以下方法处理可全部除去树脂中的刺激性气味：先将树脂在80℃的大型（5000升）带有加热及抽真空装置的卧式混合机中，开启低速搅拌，抽真空压力负0.08-0.1MPa，处理时间2小时。此方法针对齐鲁产1300树脂除去刺激性气味极为有效。本发明提供一种低气味高产出的医用PVC组合物，从树脂本身特性出发，通过合适温度下的真空抽提，除去树脂中因残留聚合助剂而产生的刺激性气味，然后再与低气味的稳定剂、增塑剂、润滑剂等环保助剂混合成组合物。经本发明的方法处理后，聚合度1300的聚氯乙烯树脂成功的应用于低气味的医用领域。
优选的，步骤1）所述的混合机温度为80℃，混合处理的时间为2小时。
为解决树脂本身含有的烯烃、烷烃、乙酸、2-乙基己醇等气体气味的问题，本发明专利采用混合前先将树脂在80℃的大型（5000升）带有真空抽提装置中的卧式混合机中处理2小时左右，并在处理过程中加入加工改性剂，将树脂中含有的挥发性气体抽提出去，处理后的聚氯乙烯树脂再与低气味的稳定剂、增塑剂、润滑剂等环保助剂混合，从而使得聚氯乙烯加工和制品中几乎无气味。试验发现，加工改性剂的加入明显起到了树脂抗静电的效果，使得混合物料输送能力得到较大提高，大大提高了生产能力，节省了能耗。
与现有技术相比，本发明的一种低气味的医用PVC组合物及制备方法所具有的有益效果是：本发明专利提供一种低气味高产出的医用PVC组合物，从树脂本身特性出发，通过合适温度下的真空抽提，除去树脂中因残留聚合助剂及溶剂而产生的刺激性气味，然后再与低气味的稳定剂、增塑剂、润滑剂等环保助剂混合成组合物，由于所采用的助剂均为无气味或低气味环保助剂，而且树脂事先进行了除味处理，从而使得该组合物在加工过程中气味较低，生产的制品具有更低的气味。试验发现，加工改性剂的加入明显起到了树脂抗静电的效果，使得混合物料输送能力得到较大提高，大大提高了生产能力，节省了能耗。该组合物具有较低的气味等级。由于本发明采用的稳定剂、增塑剂、加工改性剂三者具有较好的协同作用，因而使得材料具有较好的协同稳定性。本发明所用材料易得，选择的生产工艺技术简单成熟，具有实用性和可操作性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
各实施例的重量份配比见表1
表1 实施例的重量份配比
Figure 782467DEST_PATH_IMAGE001
。
实施例1~3的亚磷酸酯为亚磷酸三壬基酯，实施例4、5的亚磷酸酯为亚磷酸二壬基酯，实施例6、7的亚磷酸酯为亚磷酸单壬基酯。实施例1~7的加工改性剂为分子量416的甘油单山嵛酸酯微粒。实施例1~3的D-810黏度为58 cps ~63cps，实施例4、5的D-810黏度为65cps。
各对比例的重量份配比见表2
表2 对比例的重量份配比
Figure 824241DEST_PATH_IMAGE002
。
实施例和对比例1~4的制备方法：
1）将PVC树脂粉和加工改性剂加入混合机中，开启搅拌，保持混合机温度79℃~81℃，抽真空压力负0.08MPa~0.1MPa，混合处理1.7~2.3小时将加工改性剂熔融分散在PVC树脂中，然后放出处理好的PVC粉料；
2）将上述处理好的PVC粉料与环保钙锌稳定剂、辅助稳定剂、环保增塑剂、润滑剂加入到100℃~120℃的混合机中搅拌混合至增塑剂呈粉末状，放料到冷却混合机中冷却到40℃~45℃放出混配好的物料；
3）将上述混配好的物料投入到双阶挤出机中挤出造粒，双阶挤出机中双螺杆温度为130℃~150℃，单螺杆温度为140℃~160℃；经热切粒、冷却即得。
对比例5的物料配比同实施例1，制备方法为：
1）按原料配比称好物料，直接加入到高速混合机中混合，至混合温度115℃，将物料放到低速混合机中混合，待物料温度冷却至45℃时出料；
2）将上述步骤混配好的物料投入到双阶挤出机中挤出造粒，双阶挤出机温度，双螺杆为130℃~150℃，单螺杆140℃~160℃。
实施例和对比例组合物造粒产量（75/180双阶挤出机）
Figure 728612DEST_PATH_IMAGE003
。
对比例的气味等级
Figure 451718DEST_PATH_IMAGE004
。
由性能测试结果可以看出，本发明组合物气味等级明显具有较大优势，组合物几乎无气味，均优于对比例，说明本发明处理树脂后，组合物的气味大大降低。从性能对比还可看出，甘油单山嵛酸酯的加入，有效消除了树脂产生的静电，物料输送能力提高，混合物料造粒产量提高了10%左右。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，加工改性剂0.1~0.5份，环保钙锌稳定剂3~9份，辅助稳定剂0.2~1份，环保增塑剂40~70份，润滑剂0.8~2份；所述的聚氯乙烯为平均聚合度1250~1350的乙烯法悬浮树脂；所述的加工改性剂为分子量416的甘油单山嵛酸酯微粒，所述的环保增塑剂为对苯二甲酸异辛酯增塑剂；
制备步骤为：
1）将PVC树脂粉和加工改性剂加入混合机中，开启搅拌，保持混合机温度79℃~81℃，抽真空压力负0.08MPa~0.1MPa，混合处理1.7~2.3小时将加工改性剂熔融分散在PVC树脂中，然后放出处理好的PVC粉料；
2）将上述处理好的PVC粉料与环保钙锌稳定剂、辅助稳定剂、环保增塑剂、润滑剂加入到100℃~120℃的混合机中搅拌混合至增塑剂呈粉末状，放料到冷却混合机中冷却到40℃~45℃放出混配好的物料；
3）将上述混配好的物料投入到双阶挤出机中挤出造粒，双阶挤出机中双螺杆温度为130℃~150℃，单螺杆温度为140℃~160℃；经热切粒、冷却即得。
2.根据权利要求1所述的一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于：所述的环保钙锌稳定剂为液体卫生级钙锌稳定剂。
3.根据权利要求1所述的一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于：所述的辅助稳定剂为亚磷酸三壬基酯。
4.根据权利要求1所述的一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于：所述的环保增塑剂为黏度为58 cps ~63cps的D-810型增塑剂。
5.根据权利要求1所述的一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于：所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。
6.根据权利要求1所述的一种低气味的医用PVC组合物的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的混合机温度为80℃，混合处理的时间为2小时。
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