CN109054248A - 一种聚氯乙烯改性塑料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯改性塑料及其制备工艺，涉及聚氯乙烯塑料合成制备技术领域，解决了现有的聚氯乙烯塑料的韧性不佳且在承受较大应力时容易发生断裂的问题。一种聚氯乙烯改性塑料，包括如下重量份数的组分：聚氯乙烯均一粉75～85份、钙锌稳定剂3.5～5份、KANE ACE PA‑20 1.4～2.8份、抗氧剂0.8～1.5份、环氧大豆油1.2～2.3份、硬脂酸丁酯0.8～2.8份、碳酸钙4～6份、颜料2～3份。本发明中的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，不易发生断裂，并具有良好的抗冲击性能，另外本品为无毒配方，可应用于冰箱的冷藏室中，具有良好的耐低温性能。

Description

一种聚氯乙烯改性塑料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯改性塑料合成制备技术领域，更具体地说，它涉及一种聚氯乙烯改性塑料及其制备工艺。
背景技术
聚氯乙烯塑料是由氯乙烯单体聚合而成的，是常用的热塑性塑料之一，纯聚氯乙烯树脂是坚硬的热塑性物质，其分解温度与塑化温度极为接近，必须加入增塑剂、稳定剂、填料等以改善性能，制成聚氯乙烯塑料，然后再加工成各类产品。
在申请号为201410826644.6的中国发明专利中公开了一种聚氯乙烯改性塑料及其制备方法，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60％～80％、纳米填料5％～12％、增塑剂5％～9％、ACR3％～6％、氰尿酸三聚氰胺5％～8％、光稳定剂UV-5310.5％～2％、钙锌稳定剂0.5％～1.5％、硬脂酸钙0.5％～1％、三异硬脂酸基钛酸异丙酯0.1％～0.5％、抗氧剂10100.1％～0.5％，所述纳米填料为粒径在1～100nm范围的轻质碳酸钙或粒径在20～80nm范围的二氧化硅。
上述专利中，所述聚氯乙烯改性塑料仅通过单一的添加增塑剂并不能起到良好的增塑效果，导致产品的韧性不佳，且在承受较大应力时容易发生断裂，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中因聚氯乙烯塑料的韧性不佳且在承受较大应力时容易发生断裂的问题，本发明的目的一在于提供一种聚氯乙烯改性塑料，通过使环氧大豆油和硬脂酸丁酯复配，起到良好的协同增效作用，以解决上述技术问题，所述聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，且不易发生断裂。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种聚氯乙烯改性塑料，包括如下重量份数的组分：
聚氯乙烯均一粉 75～85份；
钙锌稳定剂 3.5～5份；
KANE ACE PA-20 1.4～2.8份；
抗氧剂 0.8～1.5份；
环氧大豆油 1.2～2.3份；
硬脂酸丁酯 0.8～2.8份；
碳酸钙 4～6份；
颜料 2～3份。
通过采用上述技术方案，环氧大豆油是一种使用广泛的聚氯乙烯无毒增塑剂兼稳定剂，易溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂。硬脂酸丁酯是一种良好的润滑剂，也能对聚氯乙烯塑料的合成起到良好的增塑作用，且环氧大豆油和硬脂酸丁酯复配，能够提高增塑效率，同时有利于提高聚氯乙烯改性塑料整体的韧性，不易发生脆性断裂。KANEACEPA-20有促进高聚合度PVC塑化的功能，降低塑化的温度，使聚氯乙烯改性塑料的加工性能得到改进。同时，本品无毒无害，当采用聚氯乙烯改性塑料做成的制品使用在冰箱的冷藏室中时，在低温环境下仍具有良好的韧性。
进一步优选为，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为1.8～2.4份的酚醛纤维。
通过采用上述技术方案，酚醛纤维是经缩醛化或络合化而成的有机纤维，具有良好的耐温性能，使加入酚醛纤维的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，提高聚氯乙烯改性塑料的伸长率，降低其拉伸强度，使其不易发生断裂。同时，酚醛纤维绝热性好，具有良好阻燃性，使聚氯乙烯改性塑料在实际应用中具有良好的应用性。
进一步优选为，所述酚醛纤维经过改性处理，改性处理的步骤如下：
步骤一，取相应质量份数的苯酚、甲醛和草酸，混合均匀后进行回流提取3～4h，搅拌速度为100～200rpm，温度为70～120℃；
步骤二，加入相应质量份数的磷酸三苯脂，进行恒温搅拌，搅拌速度为100～150rpm，搅拌时间为0.5～1h，温度维持在45℃～50℃，得到改性酚醛树脂；
步骤三，将上述得到的改性酚醛树脂在80～100℃下熔融纺丝，得到改性后的初生纤维；
步骤四，取质量分数10～12％的盐酸和质量分数15～18％的甲醛混合形成固化液，将初生纤维浸泡在固化液中，温度维持在1～2h内升至80～100℃；
步骤五，取出上述浸泡在固化液中的进行干燥，即可得到磷酸三苯脂改性后的酚醛纤维。
通过采用上述技术方案，酚醛纤维中，酚醛结构上含有活泼羟基和连接苯环的亚甲基基团，在使用过程中发生反应，导致纤维的强度降低，且容易高温降解，使聚氯乙烯改性塑料的韧性大大降低。但磷酸三苯脂能够使酚醛分子中的活泼羟基醚化或酯化，使经磷酸三苯脂改性后的酚醛纤维在使用过程中具有良好的稳定性，有利于使所述聚氯乙烯改性塑料能够保持良好稳定的韧性。
进一步优选为，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为0.5～0.8份的邻苯二甲酸异丁酯。
通过采用上述技术方案，邻苯二甲酸异丁酯是一种良好的增塑剂，与酚醛纤维具有良好的相溶性，是一种良好的有机溶剂，且与硬脂酸丁酯混合后具有良好的复配效果，能够提高所述聚氯乙烯改性塑料整体的韧性。
进一步优选为，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为0.6～1.2份的聚碳酸1,2-丙二酯。
通过采用上述技术方案，聚碳酸1,2-丙二酯有利于提高聚氯乙烯改性塑料的韧性，环氧大豆油和硬脂酸丁酯有利于提高聚碳酸1,2-丙二酯的柔韧性，且强烈的氢键作用可以克服小分子增塑剂的迁移问题，避免在长期储存或使用过程中小分子增塑剂的析出，使所述聚氯乙烯改性塑料能够保持良好稳定的韧性，且不易发生断裂。
进一步优选为，所述抗氧剂选用亚磷酸酯。
通过采用上述技术方案，亚磷酸酯具有良好的抗氧化作用，且与钙锌稳定剂复配使用起到良好的增效作用，对聚氯乙烯改性塑料起到良好的稳定作用，能够有效防止聚氯乙烯改性塑料发生热降解，使其保持良好的稳定性和韧性。同时，亚磷酸酯还有良好的色泽保护能力，且能使聚氯乙烯改性塑料具有良好的热稳定性。
本发明的目的二在于提供一种氯乙烯改性塑料的制备工艺，采用该工艺制备的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，且不易发生断裂。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种聚氯乙烯改性塑料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的聚氯乙烯均一粉、酚醛纤维和颜料进行恒温搅拌，搅拌速度为300～500rpm，搅拌时间为10～30min，温度维持在80～100℃；
步骤二，再加入相应质量份数的钙锌稳定剂、KANE ACE PA-20、抗氧剂、环氧大豆油、硬脂酸丁酯和碳酸钙，进行恒温搅拌，搅拌速度为500～900rpm，搅拌时间为10～15min，温度维持在60～80℃；
步骤三，再加入相应质量份数的邻苯二甲酸异丁酯和聚碳酸1,2-丙二酯，进行恒温搅拌，搅拌速度为400～6000rpm，搅拌时间为5～8min，温度维持在50～60℃，得到混料；
步骤四，将上述混料用辊压机混炼6～10min,混炼的温度为110～130℃,得到混炼物；
步骤五，将上述混炼物置于挤塑机内挤出造粒，温度为120～160℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30～50rpm，得到料粒；
步骤六，将上述料粒用注塑机注射成型，温度控制在150～175℃，注射压力为75～85MPa,得到聚氯乙烯改性塑料。
通过上述技术方案，加入酚醛纤维的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，提高聚氯乙烯改性塑料的伸长率，降低其拉伸强度。环氧大豆油和硬脂酸丁酯复配，能够提高增塑效率，同时环氧大豆油和硬脂酸丁酯有利于提高聚碳酸1,2-丙二酯的柔韧性，并能使所述聚氯乙烯改性塑料能够保持良好稳定的韧性，且有利于提高聚氯乙烯改性塑料整体的韧性，不易发生脆性断裂。
进一步的，所述步骤四具体设置为：将混炼物移入平板压力机中，温度为180～195℃，压力为200～210Pa，热压8～10min,进行水冷至150～175℃，得到混炼料，将混炼料置于挤塑机内挤出造粒，温度为120～160℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30～50rpm，得到料粒。
通过上述技术方案，对混炼物进行热压处理，有利于使环氧大豆油和硬脂酸丁酯起到良好的复配效果，且使酚醛纤维均匀的填充在聚氯乙烯改性塑料，同时，有利于使亚磷酸酯与钙锌稳定剂起到良好的复配效果，提高聚氯乙烯改性塑料整体的稳定性，使其具有良好的韧性，且不易发生断裂。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)硬脂酸丁酯是一种良好的润滑剂，也能对聚氯乙烯塑料的合成起到良好的增塑作用，且环氧大豆油和硬脂酸丁酯复配，能够提高增塑效率，同时有利于提高聚氯乙烯改性塑料整体的韧性，不易发生脆性断裂，且KANEACE PA-20有促进高聚合度PVC塑化的功能，降低塑化的温度，使聚氯乙烯改性塑料的加工性能得到改进；
(2)使加入酚醛纤维的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，提高聚氯乙烯改性塑料的伸长率，降低其拉伸强度，使其不易发生断裂，同时对酚醛纤维进行改性处理，使经磷酸三苯脂改性后的酚醛纤维在使用过程中具有良好的稳定性，有利于使所述聚氯乙烯改性塑料能够保持良好稳定的韧性；
(3)聚碳酸1,2-丙二酯有利于提高聚氯乙烯改性塑料的韧性，避免聚氯乙烯改性塑料在长期储存或使用过程中小分子增塑剂的析出，使所述聚氯乙烯改性塑料能够保持良好稳定的韧性。且亚磷酸酯具有良好的抗氧化作用，并与钙锌稳定剂复配使用起到良好的增效作用，使聚氯乙烯改性塑料保持良好的稳定性和韧性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种聚氯乙烯改性塑料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将重量份数为75份的聚氯乙烯均一粉和3份的颜料进行恒温搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为130min，温度维持在80℃；
步骤二，再加入质量份数为5份的钙锌稳定剂、1.4份的KANEACE PA-20、1.5份的亚磷酸酯、1.2份的环氧大豆油、2.8份的硬脂酸丁酯和4份的碳酸钙，行恒温搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为15min，温度维持在60℃，得到混料；
步骤三，将上述混料用辊压机混炼10min,混炼的温度为130℃,得到混炼物；
步骤四，将上述混炼物置于挤塑机内挤出造粒，温度为120℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30rpm，得到料粒；
步骤五，将上述料粒用注塑机注射成型，温度控制在150℃，注射压力为75～85MPa,得到聚氯乙烯改性塑料。
注：颜料可选用钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝等无机颜料，以及大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮等有机颜料。
实施例2-10：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-10中各组分及其重量份数
实施例11：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例1的不同之处在于，所述步骤一具体设置为：加入重量份数为75份的聚氯乙烯均一粉、1.8份酚醛纤维和3份颜料进行恒温搅拌，搅拌速度为300～500rpm，搅拌时间为10～30min，温度维持在80～100℃。
实施例12：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例11的不同之处在于，所述酚醛纤维的重量份数为2.1份。
实施例13：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例11的不同之处在于，所述酚醛纤维的重量份数为2.4份。
实施例14：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例11的不同之处在于，所述酚醛树脂在进行反应前进行改性处理，改性处理的步骤如下：
步骤一，取相应质量份数的苯酚、甲醛和草酸，混合均匀后进行回流提取3，搅拌速度为200rpm，温度为120℃；
步骤二，加入相应质量份数的磷酸三苯脂，进行恒温搅拌，搅拌速度为100rpm，搅拌时间为0.5h，温度维持在50℃，得到改性酚醛树脂；
步骤三，将上述得到的改性酚醛树脂在80～100℃下熔融纺丝，得到改性后的初生纤维；
步骤四，取质量分数12％的盐酸和质量分数15％的甲醛混合形成固化液，将初生纤维浸泡在固化液中，温度维持在1h内升至80℃；
步骤五，取出上述浸泡在固化液中的进行干燥，即可得到磷酸三苯脂改性后的酚醛纤维。
实施例15：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例14的不同之处在于，步骤四具体包括，取质量分数12％的盐酸和质量分数15％的甲醛混合形成固化液，将初生纤维浸泡在固化液中，温度维持在2h内升至80℃。
实施例16：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例14的不同之处在于，步骤四具体包括，取质量分数12％的盐酸和质量分数15％的甲醛混合形成固化液，将初生纤维浸泡在固化液中，温度维持在1h内升至100℃。
实施例17：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例16的不同之处在于，所述步骤二和步骤四之间还设置有步骤a：再加入质量份数为0.5份的邻苯二甲酸异丁酯，进行恒温搅拌，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为5min，温度维持在60℃，得到混料。
实施例18：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例17的不同之处在于，所述邻苯二甲酸异丁酯的重量份数为0.7份。
实施例19：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例17的不同之处在于，所述邻苯二甲酸异丁酯的重量份数为0.8份。
实施例20：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例19的不同之处在于，所述步骤a具体包括：再加入质量份数为0.5份的邻苯二甲酸异丁酯和0.6份的聚碳酸1,2-丙二酯，进行恒温搅拌，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为5min，温度维持在60℃，得到混料。
实施例21：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例20的不同之处在于，所述聚碳酸1,2-丙二酯的重量份数为0.9份。
实施例22：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例20的不同之处在于，所述聚碳酸1,2-丙二酯的重量份数为1.2份。
实施例23：一种聚氯乙烯改性塑料，与实施例1的不同之处在于，所述步骤四具体设置为：将混炼物移入平板压力机中，温度为180℃，压力为200Pa，热压8min,进行水冷至150℃，得到混炼料，将混炼料置于挤塑机内挤出造粒，温度为120℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30rpm，得到料粒。
对比例1：采用公开号为CN103980634A的中国发明专利中的实施例一获得的一种聚氯乙烯改性塑料。
对比例2：采用公开号为CN103122106A的中国发明专利中的实施例一获得的一种聚氯乙烯改性塑料。
对比例3：采用公开号为CN103951910A的中国发明专利中的实施例一获得的一种聚氯乙烯复合塑料。
试验一拉伸强度测试
试验样品：采用实施例1-23中获得的聚氯乙烯改性塑料作为试验样品1-23，采用对比例1-3中获得的氯乙烯塑料作为对照样品1-3。
试验方法：拉伸强度指材料在拉断前承受最大应力值，分别从试验样品1-23和对照样品1-3中各选取10个试样，对试样进行制备，按GB1039规定进行。选用AG-5000型万能材料试验机测定各个试验样品和对照样品的10个试样的拉伸强度，计算10个试样拉伸强度的平均值。
试验结果：试验样品1-23和对照样品1-3的拉伸强度如表2所示。
表2试验样品1-23和对照样品1-3的拉伸强度
由表2可知，由试验样品1-10和对照样品1-3的拉伸强度对照可得，环氧大豆油和硬脂酸丁酯复配，能够提高增塑效果，同时有利于提高聚氯乙烯改性塑料整体的韧性，并和试验样品11-16相互对照的，加入酚醛纤维的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，且改性处理后的酚醛纤维能够进一步提高聚氯乙烯改性塑料的拉伸强度。和试验样品17-22的拉伸强度对照可得，聚碳酸1,2-丙二酯和亚磷酸酯均能够提高工艺生产中聚氯乙烯改性塑料的韧性。由试验样品23对照可得，对混炼物进行热压处理后所生产的聚氯乙烯改性塑料具有良好的拉伸强度。
试验二弯曲强度测试
试验样品：采用实施例1-23中获得的聚氯乙烯改性塑料作为试验样品1-23，采用对比例1-3中获得的氯乙烯塑料作为对照样品1-3。
试验方法：弯曲强度是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定弯矩时能承受的最大应力。采用三点式加载法，试验样品1-23和对照样品1-3中的试样各取十个，对试样进行制备和检查，按GB1039-1992规定进行，试样的状态调节和实验环境按GB2918规定进行。选用SMT-5000系列塑料弯曲强度试验机测定各个试验样品和对照样品的10个试样的弯曲强度，计算10个试样弯曲强度的平均值。
试验结果：试验样品1-23和对照样品1-3的弯曲强度如表3所示。
表3试验样品1-23和对照样品1-3的弯曲强度
由表3可知，由试验样品1-10和对照样品1-3的拉伸强度对照可得，所述聚氯乙烯改性塑料在弯曲过程中能够承受较大的应力，使其具有良好的韧性。对照实验样品11-16可得，且加入酚醛纤维的聚氯乙烯改性塑料具有良好的韧性，聚碳酸1,2-丙二酯和亚磷酸酯均能够提高工艺生产中聚氯乙烯改性塑料的韧性。由17-23对照可得，环氧大豆油和硬脂酸丁酯有利于提高聚碳酸1,2-丙二酯的柔韧性，亚磷酸酯具有良好的抗氧化作用，且与钙锌稳定剂复配使用起到良好的增效作用，有利于提高聚氯乙烯改性塑料的韧性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
聚氯乙烯均一粉 75～85份；
钙锌稳定剂 3.5～5份；
KANE ACE PA-20 1.4～2.8份；
抗氧剂 0.8～1.5份；
环氧大豆油 1.2～2.3份；
硬脂酸丁酯 0.8～2.8份；
碳酸钙 4～6份；
颜料 2～3份。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为1.8～2.4份的酚醛纤维。
3.根据权利要求2所述的聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，所述酚醛纤维经过改性处理，改性处理的步骤如下：
步骤一，取相应质量份数的苯酚、甲醛和草酸，混合均匀后进行回流提取3～4h，搅拌速度为100～200rpm，温度为70～120℃；
步骤二，加入相应质量份数的磷酸三苯脂，进行恒温搅拌，搅拌速度为100～150rpm，搅拌时间为0.5～1h，温度维持在45℃～50℃，得到改性酚醛树脂；
步骤三，将上述得到的改性酚醛树脂在80～100℃下熔融纺丝，得到改性后的初生纤维；
步骤四，取质量分数10～12%的盐酸和质量分数15～18%的甲醛混合形成固化液，将初生纤维浸泡在固化液中，温度维持在1～2h内升至80～100℃；
步骤五，取出上述浸泡在固化液中的进行干燥，即可得到磷酸三苯脂改性后的酚醛纤维。
4.根据权利要求3所述的聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为0.5～0.8份的邻苯二甲酸异丁酯。
5.根据权利要求4所述的聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，所述聚氯乙烯改性塑料中还加入质量份数为0.6～1.2份的聚碳酸1,2-丙二酯。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯改性塑料，其特征在于，所述抗氧剂选用亚磷酸酯。
7.一种聚氯乙烯改性塑料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的聚氯乙烯均一粉、酚醛纤维和颜料进行恒温搅拌，搅拌速度为300～500rpm，搅拌时间为10～30min，温度维持在80～100℃；
步骤二，再加入相应质量份数的钙锌稳定剂、KANE ACE PA-20、抗氧剂、环氧大豆油、硬脂酸丁酯和碳酸钙，进行恒温搅拌，搅拌速度为500～900rpm，搅拌时间为10～15min，温度维持在60～80℃；
步骤三，再加入相应质量份数的邻苯二甲酸异丁酯和聚碳酸1,2-丙二酯，进行恒温搅拌，搅拌速度为400～6000rpm，搅拌时间为5～8min，温度维持在50～60℃，得到混料；
步骤四，将上述混料用辊压机混炼6～10min,混炼的温度为110～130℃,得到混炼物；
步骤五，将上述混炼物置于挤塑机内挤出造粒，温度为120～160℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30～50rpm，得到料粒；
步骤六，将上述料粒用注塑机注射成型，温度控制在150～175℃，注射压力为75～85MPa,得到聚氯乙烯改性塑料。
8.根据权利要求7所述的聚氯乙烯改性塑料的制备工艺，其特征在于，所述步骤五具体设置为：将混炼物移入平板压力机中，温度为180～195℃，压力为200～210Pa，热压8～10min,进行水冷至150～175℃，得到混炼料，将混炼料置于挤塑机内挤出造粒，温度为120～160℃，挤塑机内设置有螺杆，螺杆的转速为30～50rpm，得到料粒。
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