CN109135112A - 一种聚氯乙烯塑料母粒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯塑料母粒及其制备工艺，包括以下重量份组分的原料制得：高聚合度聚氯乙烯80‑120份、烷基甜菜碱5‑15份、改性高岭土10‑30份、阻燃增塑剂5‑18份、复合纳米碳酸钙粉10‑25份、改性纳米二氧化硅10‑20份、椰子纤维3‑9份、片状云母5‑12份、氟化石墨6‑16份、铝酸酯偶联剂8‑18份以及防霉剂1‑4份，本发明制备工艺简单，制得的聚氯乙烯塑料母粒具有高强度、耐高温、耐腐蚀的性能。

Description

一种聚氯乙烯塑料母粒及其制备工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体为一种聚氯乙烯塑料母粒及其制备工艺。
背景技术
聚氯乙烯由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m²；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。
塑料母粒是用于塑料改性、塑料制品加工的材料，具有分散均匀、减少粉尘污染、稳定产品质量、提高生产效率等优点。根据功能划分，有阻燃母粒、填充母粒、色母粒等。聚赛龙等改性材料生产商都有生产这些母粒。
目前，生产聚氯乙烯塑料母粒成本高，制得的塑料母粒综合机械性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氯乙烯塑料母粒及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚氯乙烯塑料母粒,包括以下重量份组分的原料制得：高聚合度聚氯乙烯80-120份、烷基甜菜碱5-15份、改性高岭土10-30份、阻燃增塑剂5-18份、复合纳米碳酸钙粉10-25份、改性纳米二氧化硅10-20份、椰子纤维3-9份、片状云母5-12份、氟化石墨6-16份、铝酸酯偶联剂8-18份以及防霉剂1-4份。
优选的，优选的组分包括高聚合度聚氯乙烯100份、烷基甜菜碱10份、改性高岭土20份、阻燃增塑剂12份、复合纳米碳酸钙粉18份、改性纳米二氧化硅15份、椰子纤维6份、片状云母9份、氟化石墨11份、铝酸酯偶联剂13份以及防霉剂13份。
优选的，所述防霉剂采用水杨酰苯胺。
优选的，所述高聚合度聚氯乙烯聚合度为2600。
优选的，所述阻燃增塑剂采用磷酸三苯酯、四溴化邻苯二甲酸二辛酯、双酚 A 双（二苯基磷酸酯）中的至少一种。
优选的，其制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置8min-17min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为90℃-120℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为20min-40min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为70℃-80℃，加热10min后，缓慢冷却至40℃-50℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为170℃-190℃，即得到母粒。
优选的，所述步骤A中搅拌速率为300-600转/分，搅拌时间为10min-25min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备工艺简单，制得的聚氯乙烯塑料母粒具有高强度、耐高温、耐腐蚀的性能；其中，添加的阻燃增塑剂能够提高塑料母粒的隔热阻燃性能；添加的复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅，能够提高塑料母粒的耐高温性能；添加的片状云母具有优异的绝缘和耐高温性能；添加的氟化石墨能够提高散热性能，有效的降低塑料母粒表面温度；添加的椰子纤维能够进一步增加塑料母粒的韧性和抗压强度；添加的防霉剂还能够防止塑料母粒受潮发霉，此外，本发明采用的制备工艺操作简单，易于实现，能够使各组分材料充分混合，防止材料出现结块现象影响造粒效果。
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。
本发明提供如下技术方案：一种聚氯乙烯塑料母粒,包括以下重量份组分的原料制得：高聚合度聚氯乙烯80-120份、烷基甜菜碱5-15份、改性高岭土10-30份、阻燃增塑剂5-18份、复合纳米碳酸钙粉10-25份、改性纳米二氧化硅10-20份、椰子纤维3-9份、片状云母5-12份、氟化石墨6-16份、铝酸酯偶联剂8-18份以及防霉剂1-4份；其中，防霉剂采用水杨酰苯胺；高聚合度聚氯乙烯聚合度为2600。
实施例一：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯80份、烷基甜菜碱5份、改性高岭土10份、阻燃增塑剂5份、复合纳米碳酸钙粉10份、改性纳米二氧化硅10份、椰子纤维3份、片状云母5份、氟化石墨6份、铝酸酯偶联剂8份以及防霉剂1份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用磷酸三苯酯。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置8min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为90℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为20min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为70℃，加热10min后，缓慢冷却至40℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为170℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为300转/分，搅拌时间为10min。
实施例二：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯120份、烷基甜菜碱15份、改性高岭土30份、阻燃增塑剂18份、复合纳米碳酸钙粉25份、改性纳米二氧化硅20份、椰子纤维9份、片状云母12份、氟化石墨16份、铝酸酯偶联剂18份以及防霉剂4份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用四溴化邻苯二甲酸二辛酯。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置17min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为120℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为40min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为80℃，加热10min后，缓慢冷却至50℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为190℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为600转/分，搅拌时间为25min。
实施例三：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯90份、烷基甜菜碱6份、改性高岭土15份、阻燃增塑剂7份、复合纳米碳酸钙粉12份、改性纳米二氧化硅12份、椰子纤维4份、片状云母6份、氟化石墨7份、铝酸酯偶联剂9份以及防霉剂2份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用双酚 A 双（二苯基磷酸酯）。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置10min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为95℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为25min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为72℃，加热10min后，缓慢冷却至42℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为175℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为400转/分，搅拌时间为14min。
实施例四：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯110份、烷基甜菜碱12份、改性高岭土25份、阻燃增塑剂15份、复合纳米碳酸钙粉23份、改性纳米二氧化硅18份、椰子纤维8份、片状云母11份、氟化石墨14份、铝酸酯偶联剂16份以及防霉剂3份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用磷酸三苯酯、四溴化邻苯二甲酸二辛酯混合物。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置15min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为110℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为35min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为78℃，加热10min后，缓慢冷却至48℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为185℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为500转/分，搅拌时间为20min。
实施例五：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯105份、烷基甜菜碱11份、改性高岭土22份、阻燃增塑剂14份、复合纳米碳酸钙粉20份、改性纳米二氧化硅16份、椰子纤维7份、片状云母10份、氟化石墨13份、铝酸酯偶联剂15份以及防霉剂3份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用四溴化邻苯二甲酸二辛酯、双酚 A 双（二苯基磷酸酯）混合物。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置14min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为105℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为32min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为74℃，加热10min后，缓慢冷却至46℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为182℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为420转/分，搅拌时间为18min。
实施例六：
原料组分包括：高聚合度聚氯乙烯100份、烷基甜菜碱10份、改性高岭土20份、阻燃增塑剂12份、复合纳米碳酸钙粉18份、改性纳米二氧化硅15份、椰子纤维6份、片状云母9份、氟化石墨11份、铝酸酯偶联剂13份以及防霉剂13份。
本实施例中，阻燃增塑剂采用磷酸三苯酯、四溴化邻苯二甲酸二辛酯、双酚 A 双（二苯基磷酸酯）混合物。
本实施例的制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置12min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为100℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为20min-40min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为75℃，加热10min后，缓慢冷却至45℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为180℃，即得到母粒。
本实施例中，步骤A中搅拌速率为450转/分，搅拌时间为18min。
实验例：
对本发明各实施例制得的聚氯乙烯塑料母粒的冲击强度、拉伸强度、弯曲模量进行试验，得到数据如下表：
冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） 拉伸强度（MPA） 弯曲模量（GPA）
实施例一 10.5 58.7 2.55
实施例二 10.9 55.5 2.56
实施例三 11.2 56.9 2.65
实施例四 11.1 58.6 2.45
实施例五 11.5 57.5 2.54
实施例六 11.8 59.8 2.68
本发明制备工艺简单，制得的聚氯乙烯塑料母粒具有高强度、耐高温、耐腐蚀的性能；其中，添加的阻燃增塑剂能够提高塑料母粒的隔热阻燃性能；添加的复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅，能够提高塑料母粒的耐高温性能；添加的片状云母具有优异的绝缘和耐高温性能；添加的氟化石墨能够提高散热性能，有效的降低塑料母粒表面温度；添加的椰子纤维能够进一步增加塑料母粒的韧性和抗压强度；添加的防霉剂还能够防止塑料母粒受潮发霉，此外，本发明采用的制备工艺操作简单，易于实现，能够使各组分材料充分混合，防止材料出现结块现象影响造粒效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种聚氯乙烯塑料母粒,其特征在于：包括以下重量份组分的原料制得：高聚合度聚氯乙烯80-120份、烷基甜菜碱5-15份、改性高岭土10-30份、阻燃增塑剂5-18份、复合纳米碳酸钙粉10-25份、改性纳米二氧化硅10-20份、椰子纤维3-9份、片状云母5-12份、氟化石墨6-16份、铝酸酯偶联剂8-18份以及防霉剂1-4份。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯塑料母粒,其特征在于：优选的组分包括高聚合度聚氯乙烯100份、烷基甜菜碱10份、改性高岭土20份、阻燃增塑剂12份、复合纳米碳酸钙粉18份、改性纳米二氧化硅15份、椰子纤维6份、片状云母9份、氟化石墨11份、铝酸酯偶联剂13份以及防霉剂13份。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚氯乙烯塑料母粒,其特征在于：所述防霉剂采用水杨酰苯胺。
4.根据权利要求1或2所述的一种聚氯乙烯塑料母粒,其特征在于：所述高聚合度聚氯乙烯聚合度为2600。
5.根据权利要求1或2所述的一种聚氯乙烯塑料母粒,其特征在于：所述阻燃增塑剂采用磷酸三苯酯、四溴化邻苯二甲酸二辛酯、双酚 A 双（二苯基磷酸酯）中的至少一种。
6.实现权利要求1所述的一种聚氯乙烯塑料母粒的制备工艺,其特征在于：其制备工艺包括以下步骤：
A、将改性高岭土、复合纳米碳酸钙粉、改性纳米二氧化硅、椰子纤维、片状云母、氟化石墨，混合后加入搅拌釜中进行低速搅拌，搅拌过程中加入1/2铝酸酯偶联剂，搅拌之后静置8min-17min，得到混合物A；
B、将烷基甜菜碱、椰子纤维混合后加入反应釜中加热，加热温度为90℃-120℃，加热过程中不断加入混合物A，加热过程中不断搅拌，加热时间为20min-40min，之后缓慢冷却至室温，得到混合物B；
C、将混合物B加入高聚合度聚氯乙烯中，并依次加入1/2铝酸酯偶联剂和防霉剂，充分混合后进行加热搅拌，加热温度为70℃-80℃，加热10min后，缓慢冷却至40℃-50℃，继续搅拌10min后，冷却至室温，得到混合物C；
D、将混合物C加入造粒机中挤出造粒，挤出温度为170℃-190℃，即得到母粒。
7.根据权利要求6所述的一种聚氯乙烯塑料母粒的制备工艺,其特征在于：所述步骤A中搅拌速率为300-600转/分，搅拌时间为10min-25min。
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