CN109096648A - 一种微发泡注塑pvc扣板及其加工方法 - Google Patents

一种微发泡注塑pvc扣板及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微发泡注塑PVC扣板及其加工方法，涉及PVC扣板技术领域，该微发泡注塑PVC扣板，包含以下重量份的原料：PVC树脂40‑60份、氯化聚乙烯树脂2‑8份、硬脂酸锌0.1‑1份、硬脂酸钙0.5‑1.5份、辅助热稳定剂1‑5份、改性硅藻土5‑10份、单硬脂酸甘油酯0.5‑1.5份、硬脂酸0.1‑0.5份、活性轻质碳酸钙1‑10份、煅烧高岭土5‑15份、滑石粉5‑15份、羧甲基纤维素1‑10份、钛白粉1‑5份、抗氧剂1010 0.1‑0.5份。本发明提出的PVC扣板是通过微发泡注塑工艺制得的，具有重量轻、无飞边、少翘曲变形、稳定性好等特点，而且具有良好的抗老化性能、使用寿命长、较好的柔韧度、耐磨性、平整度和光泽度等优点，实现了经济效益、社会效益和环保效益的高度统一。

Description

一种微发泡注塑PVC扣板及其加工方法
技术领域：
本发明涉及PVC扣板技术领域，具体涉及一种微发泡注塑PVC扣板及其加工方法。
背景技术：
微发泡工艺是指在塑料生产加工等领域中，利用在注塑成型的循环中，向料筒中注入超临界状态的流体，在塑料中创造大量均匀的微米级尺寸的封闭泡孔。微发泡注塑成型工艺是一种革新的精密注塑技术，其突破了传统注塑的诸多局限，可显著减轻制件的重量、缩短成型周期，并极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。尤其在生产高质量要求的精密制品上，微发泡注塑成型工艺具有很大的优势。
PVC，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性等。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995年一年，PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。
PVC扣板，是以聚氯乙烯树脂为基料，加入一定量抗老化剂、改性剂等助剂，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而制成的。目前PVC扣板所用材料成分传统，使用久了会出现老化、炸裂现象。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种微发泡注塑PVC扣板及其加工方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种微发泡注塑PVC扣板，包含以下重量份的原料：PVC树脂40-60份、氯化聚乙烯树脂2-8份、硬脂酸锌0.1-1份、硬脂酸钙0.5-1.5份、辅助热稳定剂1-5份、改性硅藻土5-10份、单硬脂酸甘油酯0.5-1.5份、硬脂酸0.1-0.5份、活性轻质碳酸钙1-10份、煅烧高岭土5-15份、滑石粉5-15份、羧甲基纤维素1-10份、钛白粉1-5份、抗氧剂10100.1-0.5份。
所述微发泡注塑PVC扣板还包含颜料1-5份。
所述辅助热稳定剂的制备方法为：在室温条件下，将多聚谷氨酸配制成饱和溶液，并滴加稀硫酸溶液调节pH值至3-5，再加入壳聚糖，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，壳聚糖恰好溶解完全，保温搅拌1-4h，获得反应产物，将一定量的双氧水、乙酸以及催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在60-80℃，搅拌反应6-10h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得辅助热稳定剂。
所述辅助热稳定剂的制备方法中多聚谷氨酸、壳聚糖的质量比为10：5-10。
所述辅助热稳定剂的制备方法中催化剂浓硫酸的用量为反应产物质量的0.4％-0.7％。
所述辅助热稳定剂是由多聚谷氨酸与壳聚糖经酯化反应获得酯化物，酯化物再与乙酸和双氧水在催化剂的作用下经环氧化反应制得而成。
所述改性硅藻土的制备方法为：将硅藻土、陶瓷微粉、纳米二氧化钛、分子筛粉、聚乙二醇溶解于去离子水中，加入盐酸后，30-60℃搅拌1-2h，混匀，超声波分散0.5-1.5h，离心脱水，在105℃烘干，研磨，过200目筛，再转移至马弗炉400-500℃焙烧活化4-5h，冷却，密封保存，即得改性硅藻土。
所述改性硅藻土的制备方法中硅藻土、陶瓷微粉、纳米二氧化钛、分子筛粉、聚乙二醇的重量比为100：80：20：7：6。
所述改性硅藻土的制备方法中硅藻土在去离子水中浓度为0.2g/ml，盐酸浓度为0.1-3mol/L。
本发明还提供了一种微发泡注塑PVC扣板的加工方法，包括以下步骤：
(1)将称量好的PVC树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、辅助热稳定剂加入高速混合机中，盖好盖；先低速启动电机，正常后进入高速混合；
(2)在60℃左右时，于高转速下将氯化聚乙烯树脂、单硬脂酸甘油酯加入料中；
(3)在80℃左右时，于高转速下将改性硅藻土、活性轻质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、羧甲基纤维素、钛白粉、抗氧剂1010加入料中；
(4)在90℃左右时，于高转速下将硬脂酸加入料中；
(5)在90℃-100℃左右时，停机出料；
(6)将混合好的各原料加入到提前预热至180-245℃的注塑成型机机筒中，进行熔融塑化；
(7)在60-150MPa条件下，将超临界流体二氧化碳快速注入到注塑成型机机筒内的塑料熔体中，通过螺杆剪切，使超临界流体二氧化碳分散均化，与高分子熔体充分溶解，形成单相融体，保持此时的压力，待饱和平衡后，将其注入模具进行充模，充模完成后冷却定型；
(8)启模取件；
(9)对所制得的PVC扣板进行检验，合格后方可出厂。
所述步骤(7)中模具的温度为30-80℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的一种微发泡注塑PVC扣板，是通过微发泡注塑工艺制得的，微发泡注塑工艺可使制品的循环周期减少60％左右，从而降低成本；同时注塑制品的下脚料比例降低，设备的能耗也更低；
(2)本发明制作的PVC扣板具有重量轻、内部几乎无任何残余应力、无飞边、少翘曲变形、稳定性好等特点，对于相同类型的制品，微发泡注塑工艺可以使用更小和更少的机器，模具成本降低，从而使投资成本降低；
(3)本发明制作的PVC扣板具有良好的抗老化性能，能够避免PVC扣板长期使用后老化、脆化，并且本发明制作的PVC扣板使用寿命长，具有较好的强度、柔韧度、耐磨性、平整度和光泽度等品质，实现了经济效益、社会效益和环保效益的高度统一；
(4)本发明在原料中添加了氯化聚乙烯来增塑，形成PVC-氯化聚乙烯共混体系，使所制得的PVC扣板的耐老化、耐候性、韧性进一步改善；还添加了热稳定剂使PVC扣板的稳定性有很大的提高，不仅增强了产品的使用价值，也加强了环保性能。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种微发泡注塑PVC扣板，包含以下重量份的原料：PVC树脂40kg、氯化聚乙烯树脂8kg、硬脂酸锌0.1kg、硬脂酸钙1.5kg、辅助热稳定剂1kg、改性硅藻土5kg、单硬脂酸甘油酯1.5kg、硬脂酸0.5kg、活性轻质碳酸钙10kg、煅烧高岭土5kg、滑石粉15kg、羧甲基纤维素10kg、钛白粉1kg、抗氧剂10100.5kg。
辅助热稳定剂的制备方法为：在室温条件下，将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，并滴加稀硫酸溶液调节pH值至4.0，再加入7kg壳聚糖，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，壳聚糖恰好溶解完全，保温搅拌4h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg乙酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在75℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得辅助热稳定剂。
改性硅藻土的制备方法为：将10g硅藻土、8g陶瓷微粉、2g纳米二氧化钛、0.7g分子筛粉、0.6g聚乙二醇置于250ml烧杯中，加入去离子水50ml溶解形成水溶液，再加入0.5mol/L HCl 20ml，搅拌均匀，置于磁力搅拌器40℃搅拌2h，混匀，然后将混合液进行超声波分散1h，离心脱水，在105℃烘干，研磨，过200目筛，再转移至马弗炉400℃焙烧活化4.5h，冷却，密封保存，即得改性硅藻土。
一种微发泡注塑PVC扣板的加工方法，包括以下步骤：
(1)将称量好的PVC树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、辅助热稳定剂加入高速混合机中，盖好盖；先低速启动电机，正常后进入高速混合；
(2)在60℃左右时，于高转速下将氯化聚乙烯树脂、单硬脂酸甘油酯加入料中；
(3)在80℃左右时，于高转速下将改性硅藻土、活性轻质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、羧甲基纤维素、钛白粉、抗氧剂1010加入料中；
(4)在90℃左右时，于高转速下将硬脂酸加入料中；
(5)在90℃-100℃左右时，停机出料；
(6)将混合好的各原料加入到提前预热至220℃的注塑成型机机筒中，进行熔融塑化；
(7)在压力为120MPa条件下，将超临界流体二氧化碳快速注入到注塑成型机机筒内的塑料熔体中，通过螺杆剪切，使超临界流体二氧化碳分散均化，与高分子熔体充分溶解，形成单相融体，保持此时的压力，待饱和平衡后，将其注入至60℃模具中进行充模，充模完成后冷却定型；
(8)启模取件；
(9)对所制得的PVC扣板进行检验，合格后方可出厂。
实施例2
一种微发泡注塑PVC扣板，包含以下重量份的原料：PVC树脂50kg、氯化聚乙烯树脂5kg、硬脂酸锌0.5kg、硬脂酸钙1kg、辅助热稳定剂3kg、改性硅藻土7kg、单硬脂酸甘油酯1kg、硬脂酸0.2kg、活性轻质碳酸钙5kg、煅烧高岭土10kg、滑石粉10kg、羧甲基纤维素5kg、钛白粉2kg、抗氧剂10100.3kg。
辅助热稳定剂的制备方法为：在室温条件下，将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，并滴加稀硫酸溶液调节pH值至4.0，再加入7kg壳聚糖，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，壳聚糖恰好溶解完全，保温搅拌4h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg乙酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在75℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得辅助热稳定剂。
改性硅藻土的制备方法为：将10g硅藻土、8g陶瓷微粉、2g纳米二氧化钛、0.7g分子筛粉、0.6g聚乙二醇置于250ml烧杯中，加入去离子水50ml溶解形成水溶液，再加入0.5mol/L HCl 20ml，搅拌均匀，置于磁力搅拌器40℃搅拌2h，混匀，然后将混合液进行超声波分散1h，离心脱水，在105℃烘干，研磨，过200目筛，再转移至马弗炉400℃焙烧活化4.5h，冷却，密封保存，即得改性硅藻土。
一种微发泡注塑PVC扣板的加工方法，包括以下步骤：
(1)将称量好的PVC树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、辅助热稳定剂加入高速混合机中，盖好盖；先低速启动电机，正常后进入高速混合；
(2)在60℃左右时，于高转速下将氯化聚乙烯树脂、单硬脂酸甘油酯加入料中；
(3)在80℃左右时，于高转速下将改性硅藻土、活性轻质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、羧甲基纤维素、钛白粉、抗氧剂1010加入料中；
(4)在90℃左右时，于高转速下将硬脂酸加入料中；
(5)在90℃-100℃左右时，停机出料；
(6)将混合好的各原料加入到提前预热至220℃的注塑成型机机筒中，进行熔融塑化；
(7)在压力为120MPa条件下，将超临界流体二氧化碳快速注入到注塑成型机机筒内的塑料熔体中，通过螺杆剪切，使超临界流体二氧化碳分散均化，与高分子熔体充分溶解，形成单相融体，保持此时的压力，待饱和平衡后，将其注入至60℃模具中进行充模，充模完成后冷却定型；
(8)启模取件；
(9)对所制得的PVC扣板进行检验，合格后方可出厂。
实施例3
一种微发泡注塑PVC扣板，包含以下重量份的原料：PVC树脂60kg、氯化聚乙烯树脂2kg、硬脂酸锌1kg、硬脂酸钙0.5kg、辅助热稳定剂5kg、改性硅藻土10kg、单硬脂酸甘油酯0.5kg、硬脂酸0.1kg、活性轻质碳酸钙1kg、煅烧高岭土15kg、滑石粉5kg、羧甲基纤维素1kg、钛白粉5kg、抗氧剂10100.1kg。
辅助热稳定剂的制备方法为：在室温条件下，将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，并滴加稀硫酸溶液调节pH值至4.0，再加入7kg壳聚糖，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，壳聚糖恰好溶解完全，保温搅拌4h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg乙酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在75℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得辅助热稳定剂。
改性硅藻土的制备方法为：将10g硅藻土、8g陶瓷微粉、2g纳米二氧化钛、0.7g分子筛粉、0.6g聚乙二醇置于250ml烧杯中，加入去离子水50ml溶解形成水溶液，再加入0.5mol/L HCl 20ml，搅拌均匀，置于磁力搅拌器40℃搅拌2h，混匀，然后将混合液进行超声波分散1h，离心脱水，在105℃烘干，研磨，过200目筛，再转移至马弗炉400℃焙烧活化4.5h，冷却，密封保存，即得改性硅藻土。
一种微发泡注塑PVC扣板的加工方法，包括以下步骤：
(1)将称量好的PVC树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、辅助热稳定剂加入高速混合机中，盖好盖；先低速启动电机，正常后进入高速混合；
(2)在60℃左右时，于高转速下将氯化聚乙烯树脂、单硬脂酸甘油酯加入料中；
(3)在80℃左右时，于高转速下将改性硅藻土、活性轻质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、羧甲基纤维素、钛白粉、抗氧剂1010加入料中；
(4)在90℃左右时，于高转速下将硬脂酸加入料中；
(5)在90℃-100℃左右时，停机出料；
(6)将混合好的各原料加入到提前预热至220℃的注塑成型机机筒中，进行熔融塑化；
(7)在压力为120MPa条件下，将超临界流体二氧化碳快速注入到注塑成型机机筒内的塑料熔体中，通过螺杆剪切，使超临界流体二氧化碳分散均化，与高分子熔体充分溶解，形成单相融体，保持此时的压力，待饱和平衡后，将其注入至60℃模具中进行充模，充模完成后冷却定型；
(8)启模取件；
(9)对所制得的PVC扣板进行检验，合格后方可出厂。
对照例
以现有市售PVC扣板为对照例。
分别对实施例1-3、对照例的PVC扣板进行以下性能测试：(a)将待测PVC扣板浸泡在水中48h，测量其边长的形变率，结果如表1；(b)按照国家标准GB/T1040.1-2006和GB11548-1989的检测标准对待测PVC扣板进行力学性能测试，结果如表2。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
尺寸变化率％ 0.21 0.16 0.19 3.51
表2
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
拉伸强度(MPa) 37.2 39.5 38.4 27.6
断裂伸长率(％) 15.6 16.8 14.7 8.1
抗冲强度(KJ/m<sup>2</sup>) 86 98 89 75
从表1中可知，本发明所制得的PVC扣板具有防水防潮的功效，且性能优异；从表2中可知，本发明所制得的PVC扣板具有较强的拉伸强度、抗冲击强度和较高的断裂伸长率，其力学性能均优于目前市场上所售的PVC扣板。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种微发泡注塑PVC扣板，其特征在于，包含以下重量份的原料：PVC树脂40-60份、氯化聚乙烯树脂2-8份、硬脂酸锌0.1-1份、硬脂酸钙0.5-1.5份、辅助热稳定剂1-5份、改性硅藻土5-10份、单硬脂酸甘油酯0.5-1.5份、硬脂酸0.1-0.5份、活性轻质碳酸钙1-10份、煅烧高岭土5-15份、滑石粉5-15份、羧甲基纤维素1-10份、钛白粉1-5份、抗氧剂10100.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：还包含颜料1-5份。
3.根据权利要求1所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于，所述辅助热稳定剂的制备方法为：在室温条件下，将多聚谷氨酸配制成饱和溶液，并滴加稀硫酸溶液调节pH值至3-5，再加入壳聚糖，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，壳聚糖恰好溶解完全，保温搅拌1-4h，获得反应产物，将一定量的双氧水、乙酸以及催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在60-80℃，搅拌反应6-10h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得。
4.根据权利要求3所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：所述辅助热稳定剂的制备方法中多聚谷氨酸、壳聚糖的质量比为10：5-10。
5.根据权利要求3所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：所述辅助热稳定剂的制备方法中催化剂浓硫酸的用量为反应产物质量的0.4％-0.7％。
6.根据权利要求1所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：所述改性硅藻土的制备方法为：将硅藻土、陶瓷微粉、纳米二氧化钛、分子筛粉、聚乙二醇溶解于去离子水中，加入盐酸后，30-60℃搅拌1-2h，混匀，超声波分散0.5-1.5h，离心脱水，在105℃烘干，研磨，过200目筛，再转移至马弗炉400-500℃焙烧活化4-5h，冷却，密封保存，即得。
7.根据权利要求6所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：所述改性硅藻土的制备方法中硅藻土、陶瓷微粉、纳米二氧化钛、分子筛粉、聚乙二醇的重量比为100：80：20：7：6。
8.根据权利要求6所述的微发泡注塑PVC扣板，其特征在于：所述改性硅藻土的制备方法中硅藻土在去离子水中浓度为0.2g/ml，盐酸浓度为0.1-3mol/L。
9.一种微发泡注塑PVC扣板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将称量好的PVC树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、辅助热稳定剂加入高速混合机中，盖好盖；先低速启动电机，正常后进入高速混合；
(2)在60℃左右时，于高转速下将氯化聚乙烯树脂、单硬脂酸甘油酯加入料中；
(3)在80℃左右时，于高转速下将改性硅藻土、活性轻质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、羧甲基纤维素、钛白粉、抗氧剂1010加入料中；
(4)在90℃左右时，于高转速下将硬脂酸加入料中；
(5)在90℃-100℃左右时，停机出料；
(6)将混合好的各原料加入到提前预热至180-245℃的注塑成型机机筒中，进行熔融塑化；
(7)在60-150MPa条件下，将超临界流体二氧化碳快速注入到注塑成型机机筒内的塑料熔体中，通过螺杆剪切，使超临界流体二氧化碳分散均化，与高分子熔体充分溶解，形成单相融体，保持此时的压力，待饱和平衡后，将其注入模具进行充模，充模完成后冷却定型；
(8)启模取件；
(9)对所制得的PVC扣板进行检验，合格后方可出厂。
10.根据权利要求9所述的微发泡注塑PVC扣板的加工方法，其特征在于：所述步骤(7)中模具的温度为30-80℃。
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