CN110106026B - 一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法、环保低成本pvc及其制备方法和应用 - Google Patents

一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法、环保低成本pvc及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法、环保低成本PVC及其制备方法和应用，丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法，包括以下步骤：将环氧大豆油和丙烯酸按照摩尔比为1:8～12混合均匀后，加入催化剂和自由基抑制剂，得到混合反应体系，接着将混合反应体系在100～120℃下搅拌反应6～8h，当混合反应体系的酸值达到0.5～1mgKOH/g时，得到丙烯酸改性环氧大豆油。本发明通过丙烯酸对环氧大豆油进行接枝改性，提高了环氧大豆油与PVC的相容性。

Description

一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法、环保低成本PVC及其 制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法、环保低成本PVC及其制备方法和应用。
背景技术
用于冰箱、冷柜等冷藏装置的密封条是指用在所述装置门体和箱体之间用来密封的一种配件，它由两部分组成，一部分是软质聚合物外套，另一部分是磁性胶条。目前，用于冰箱等冷藏装置上的密封条的聚合物外套基本都采用软质PVC(聚氯乙烯)，其具有较好的柔性、电绝缘性、稳定的化学性能、良好的加工性能及低成本等优点。
在软质PVC的制备过程中，通常要加入增塑剂以改善材料的抗迁移性能，目前常用于软质PVC的增塑剂主要是DOP(邻苯二甲酸二辛酯)、DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)和DBP(邻苯二甲酸二丁酯)等矿物油类增塑剂，这些增塑剂中金属元素含量超标，研究证实，DOP可以经呼吸道、口、皮肤吸收、静脉输液等多种途径进入人体对机体有很大的毒害作用，因此，从严格意义上说，它们不是新型环保材料，在许多性能上，特别是低毒、卫生等方面难以满足要求。
现有技术中，常用的环保增塑剂主要为环氧大豆油，它具有价格便宜，分子迁移好的特点，但因与PVC相容性差而限制了它的进一步使用。
发明内容
为了克服现有技术存在的的问题，本发明的目的之一是提供一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法，它具有安全环保，且成本低的优点。
本发明的目的之二是提供一种环保低成本PVC。
本发明的目的之三是提供一种环保低成本PVC的制备方法。
本发明的目的之四是提供所述环保低成本PVC在冷藏装置密封条中的应用。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法，包括以下步骤：
将环氧大豆油和丙烯酸按照摩尔比为1:8～12混合均匀后，加入催化剂和自由基抑制剂，得到混合反应体系，接着将混合反应体系在100～120℃下搅拌反应6～8h，当混合反应体系的酸值达到0.5～1mgKOH/g时，得到丙烯酸改性环氧大豆油。
本发明的第二方面提供一种环保低成本PVC，包括以下重量份的物质：
Figure BDA0002052977080000021
本发明的第三方面提供一种所述的环保低成本PVC的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按比例混合均匀后，预热至40～60℃，得到增塑剂复合物；
(2)将PVC加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至95～100℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至105～110℃时加入填充剂，当高速混料锅的温度升至120～130℃时出料，得到混合粉料；
(3)将步骤(2)中的混合粉料在95～150℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在100～150℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
本发明的第四方面提供一种所述环保低成本PVC在冷藏装置密封条中的应用。
通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
1、本发明通过丙烯酸对环氧大豆油进行接枝改性，提高了环氧大豆油与PVC的相容性；
2、本发明提供的环保低成本PVC材料在不降低材料分子迁移、力学性能、硬度、密度等各项指标的前提下，既降低了PVC材料的粘性，提高了PVC材料的加工性能，又降低了材料的成本，且安全环保，具有良好的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法，包括以下步骤：
将环氧大豆油和丙烯酸按照摩尔比为1:8～12混合均匀后，加入催化剂和自由基抑制剂，得到混合反应体系，接着将混合反应体系在100～120℃下搅拌反应6～8h，当混合反应体系的酸值达到0.5～1mgKOH/g时，得到丙烯酸改性环氧大豆油。
优选条件下，所述丙烯酸改性环氧大豆油的具体制备步骤如下：将环氧大豆油(ESO)和丙烯酸按摩尔注入配有搅拌和回流冷凝功能的反应斧中搅拌3～5min，再按比例加入催化剂和自由基抑制剂，在100～120℃下搅拌反应6～8h，再以400rpm持续机械搅拌，每两小时测酸值的方法对反应进行监控，直至体系酸值为0.5～1mgKOH/g，结束反应，得到反应产物，将反应产物通过水基萃取和石油醚(沸点60℃-80℃)去除未反应的丙烯酸和催化剂，得到丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)以备用。
优选条件下，所述环氧大豆油与所述丙烯酸的摩尔比为1：10。
优选条件下，所述催化剂为三苯基膦，所述催化剂的加入量为所述环氧大豆油和所述丙烯酸总重量的1～2wt％，更优选为1.5wt％。
优选条件下，所述自由基抑制剂为对苯二酚，所述自由基抑制剂的加入量为所述环氧大豆油和所述丙烯酸总重量的0.05～0.15wt％，更优选为0.1wt％。
本发明第二方面提供一种环保低成本PVC，包括以下重量份的物质：
Figure BDA0002052977080000041
本发明中，通过采用上述丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)、环氧大豆油和植物基增塑剂进行复配作为复合增塑剂，并在PVC中添加该复合增塑剂，改善了环氧大豆油与PVC的相容性，提高了环氧大豆油在PVC中的添加量，在不改变PVC力学性能的前提下，改善了PVC的加工性能和耐迁移性能，此外也更加环保，同时降低了材料的成本。
本发明通过AESO、环氧大豆油和植物基增塑剂的协同作用，能够达到在不影响PVC力学性能的前提下，改善PVC的加工性能和耐迁移性能的作用，优选条件下，所述丙烯酸改性环氧大豆油、环氧大豆油、植物基增塑剂的重量配比为1：(2～4)：(0.75～3)，进一步优选为1:2:0.75。
优选条件下，所述植物基增塑剂选自氯化脂肪酸甲酯、己二酸二(单乙酰，单环氧油酰)甘油酯和柠檬酸酯中的至少一种。本发明通过调整植物基增塑剂中各成分的比例，能够使其增速效果达到最优；进一步优选的，所述植物基增塑剂由己二酸二(单乙酰，单环氧油酰)甘油酯和氯化脂肪酸甲酯按照重量比为3～4:1组成。
优选条件下，所述填充剂为碳酸钙，其粒径范围为10～15μm。
为了进一步改善所述PVC的稳定性和加工性能，优选条件下，所述PVC中还包括稳定剂、润滑剂、抗菌防霉剂和偶联分散相容剂中的至少一种。
优选条件下，所述稳定剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、水滑石、季戊四醇、亚磷酸酯、β-二酮和抗氧剂1010中的至少一种，进一步优选的，所述稳定剂的添加量为所述PVC重量的1～5wt％。
优选条件下，所述润滑剂选自硬脂酸、石蜡和PE腊中的至少一种，进一步优选的，所述润滑剂的添加量为所述PVC重量的0.2～1wt％。
优选条件下，所述抗菌防霉剂选自DCOIT、ZPT和OIT中的至少一种，进一步优选的，所述抗菌防霉剂的添加量为所述PVC重量的0.4～2wt％。
优选条件下，所述偶联分散相容剂选自硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂，进一步优选的，所述偶联分散相容剂的添加量为所述PVC重量的1～2wt％。
本发明第三方面提供一种所述的环保低成本PVC的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按比例混合均匀后，预热至40～60℃，得到增塑剂复合物；
(2)将PVC加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至95～100℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至105～110℃时加入填充剂，当高速混料锅的温度升至120～130℃时出料，得到混合粉料；
(3)将步骤(2)中的混合粉料在95～150℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在100～150℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
本发明第四方面提供一种所述的环保低成本PVC在冷藏装置密封条中的应用，所述冷藏装置可以为所属领域技术人员所知，例如可以为冰箱、冰柜等。
在本发明的一个实施方式中，所述冷藏装置密封条的制备方法为：将上述环保低成本PVC利用单螺杆门封挤出机挤出门封胶套，再经过穿磁、焊接后制得成品密封条，此处，冷藏装置密封条的制备方法为所述领域技术人员所公知，本发明在此不在赘述。
以下将结合实例对本发明作进一步详细描述。
以下实施例中，环氧大豆油购自海珥玛型号为HM-01AD；己二酸二(单乙酰，单环氧油酰)甘油酯购自海珥玛，型号为828EC。
以下实施例1～6中，所述丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)的制备方法为：
将环氧大豆油(ESO)和丙烯酸按照摩尔比为1:10注入配有搅拌和回流冷凝功能的反应斧中搅拌3～5min，加入三苯基膦(环氧大豆油和丙烯酸总重量的1.5wt％)和对苯二酚(环氧大豆油和丙烯酸总重量的0.1wt％)，在110℃下搅拌反应7h，再以400rpm持续机械搅拌，每两小时测酸值的方法对反应进行监控，直至体系酸值为0.5～1mgKOH/g，结束反应，得到反应产物，将反应产物通过水基萃取和石油醚(沸点60℃-80℃)去除未反应的丙烯酸和催化剂，得到丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)以备用。
实施例1
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000071
所述环保低成本PVC的制备方法为：
(1)将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按上述重量比例混合均匀后，预热至50℃，得到增塑剂复合物；
(2)将PVC、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、硬脂酸、DCOIT和硅烷偶联剂KH-560加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至100℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至105℃时加入碳酸钙，当高速混料锅的温度升至120～130℃时出料，得到混合粉料；
(3)将步骤(2)中的混合粉料在100～110℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在110～120℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
实施例2
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000081
所述环保低成本PVC的制备方法为：
(1)将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按比例混合均匀后，预热至60℃，得到增塑剂复合物；
(2)将PVC、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、硬脂酸、DCOIT和硅烷偶联剂KH-560加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至95℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至110℃时加入碳酸钙，当高速混料锅的温度升至120～130℃时出料，得到混合粉料；
(3)将步骤(2)中的混合粉料在95～120℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在100～120℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
实施例3
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000091
所述环保低成本PVC的制备方法为：
(1)将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按比例混合均匀后，预热至40℃，得到增塑剂复合物；
(2)将PVC、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、硬脂酸、DCOIT和硅烷偶联剂KH-560加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至95～100℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至105～110℃时加入碳酸钙，当高速混料锅的温度升至120～130℃时出料，得到混合粉料；
(3)将步骤(2)中的混合粉料在120～150℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在120～150℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
实施例4
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000101
所述环保低成本PVC的制备方法同实施例1。
实施例5
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000102
Figure BDA0002052977080000111
所述环保低成本PVC的制备方法同实施例1。
实施例6
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000112
所述环保低成本PVC的制备方法同实施例1。
实施例7
一种环保低成本PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000113
所述环保低成本PVC的制备方法同实施例1。
实施例8
一种环保低成本PVC，其组成同实施例1，不同的是，所述丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法如下：将环氧大豆油(ESO)和丙烯酸按照摩尔比为1:8注入配有搅拌和回流冷凝功能的反应斧中搅拌3～5min，加入三苯基膦(环氧大豆油和丙烯酸总重量的1wt％)和对苯二酚(环氧大豆油和丙烯酸总重量的0.05wt％)，在100℃下搅拌反应8h，再以400rpm持续机械搅拌，每两小时测酸值的方法对反应进行监控，直至体系酸值为0.5～1mgKOH/g，结束反应，得到反应产物，将反应产物通过水基萃取和石油醚(沸点60℃-80℃)去除未反应的丙烯酸和催化剂，得到丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)以备用。
实施例9
一种环保低成本PVC，其组成同实施例1，不同的是，所述丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法如下：将环氧大豆油(ESO)和丙烯酸按照摩尔比为1:12注入配有搅拌和回流冷凝功能的反应斧中搅拌3～5min，加入三苯基膦(环氧大豆油和丙烯酸总重量的2wt％)和对苯二酚(环氧大豆油和丙烯酸总重量的0.15wt％)，在120℃下搅拌反应6h，再以400rpm持续机械搅拌，每两小时测酸值的方法对反应进行监控，直至体系酸值为0.5～1mgKOH/g，结束反应，得到反应产物，将反应产物通过水基萃取和石油醚(沸点60℃-80℃)去除未反应的丙烯酸和催化剂，得到丙烯酸改性环氧大豆油(AESO)以备用。
对比例1
一种PVC，由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000121
Figure BDA0002052977080000131
对比例2
一种PVC，其组成与实施例1基本相同，不同的是，不含有AESO，具体由以下重量份的物质组成：
Figure BDA0002052977080000132
实验测试
将实施例1～8和对比例1所得到的PVC按照相关标准进行测试，检测标准和实验结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002052977080000133
/>
Figure BDA0002052977080000141
此外，由于对比例2中未添加AESO，虽然其力学性能与实施例1相差很小，但是对比例2得到的PVC高温高湿环境下(70℃、湿度为99％、168小时)发生发粘的现象，影响其使用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环保低成本PVC，其特征在于，所述环保低成本PVC由以下重量份物质制成：
PVC100重量份；
丙烯酸改性环氧大豆油10~20重量份；
环氧大豆油20~40重量份；
植物基增塑剂10~30重量份；
填充剂20~70重量份；
其中，所述丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法，包括以下步骤：
将环氧大豆油和丙烯酸按照摩尔比为1:10混合均匀后，加入催化剂和自由基抑制剂，得到混合反应体系，接着将混合反应体系在100~120℃下搅拌反应6~8h，当混合反应体系的酸值达到0.5~1 mgKOH /g时，得到丙烯酸改性环氧大豆油；
所述丙烯酸改性环氧大豆油的制备方法中催化剂为三苯基膦，所述催化剂的加入量为所述环氧大豆油和所述丙烯酸总重量的1.5wt%；
所述自由基抑制剂为对苯二酚，所述自由基抑制剂的加入量为所述环氧大豆油和所述丙烯酸总重量的0.1wt%；
所述丙烯酸改性环氧大豆油、环氧大豆油、植物基增塑剂的重量配比为1：（2~4）：（0.75~3）；
所述植物基增塑剂由己二酸二（单乙酰，单环氧油酰）甘油酯和氯化脂肪酸甲酯按照重量比为3~4:1组成。
2.根据权利要求1所述的环保低成本PVC，其特征在于，所述填充剂为碳酸钙，其粒径范围为10~15μm。
3.根据权利要求1所述的环保低成本PVC，其特征在于，还包括稳定剂、润滑剂、抗菌防霉剂和偶联分散相容剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的环保低成本PVC，其特征在于，所述稳定剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、水滑石、季戊四醇、亚磷酸酯、β-二酮和抗氧剂1010中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的环保低成本PVC，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸、石蜡和PE腊中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的环保低成本PVC，其特征在于，所述抗菌防霉剂选自DCOIT、ZPT和OIT中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的环保低成本PVC，其特征在于，所述偶联分散相容剂选自硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。
8.一种权利要求1~7中任意一项所述的环保低成本PVC的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将环氧大豆油、植物基增塑剂和丙烯酸改性环氧大豆油按比例混合均匀后，预热至40~60℃，得到增塑剂复合物；
（2）将PVC加入高速混料锅内，并对高速混料锅进行升温，接着将上述增塑剂复合物缓慢加入高速混料锅中，当高速混料锅升温至95~100℃时将增塑剂复合物全部加完，当高速混料锅的温度升至105~110℃时加入填充剂，当高速混料锅的温度升至120~130℃时出料，得到混合粉料；
（3）将步骤（2）中的混合粉料在95~150℃下进行混炼，然后输送至单螺杆成型挤出机内，在100~150℃下挤出成型，得到环保低成本PVC。
9.一种根据权利要求1~7中任意一项所述的环保低成本PVC或权利要求8所述的制备方法制备得到的环保低成本PVC在冷藏装置门密封条中的应用。
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