CN110408150A - 一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：玄武岩纤维30‑40份、聚乙酸乙烯酯20‑30份、氧化甲乙酮5‑10份、碳酸钙12‑20份、蒙脱土40‑60份、聚氯乙烯100‑120份、马来酸酐12‑15份和滑石粉5‑10份。本发明制得以玄武岩纤维/蒙脱土的复合材料为壳层，聚氯乙烯为核层，玄武岩纤维/蒙脱土复合材料包裹着聚氯乙烯，这种结构的材料整合了内外材料的性质，并互相补充各自的不足，可以很好的保护聚氯乙烯，从而明显的提高了聚氯乙烯的耐老化和抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯材料技术领域，尤其涉及一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
背景技术
PVC塑料，化工领域指化合物聚氯乙烯，它本色为微黄色半透明状，有光泽，透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。常见制品:板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料，PVC塑料已被广泛地应用于工业、农业、建筑、电力、汽车、家电及包装行业；并且现在的木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材；木塑复合材料在加工挤出时，以聚氯乙烯为表层，包裹着木粉，整合了两者的性质，使得具有良好的加工性能和具良好的强度性能，但聚氯乙烯作为表层，耐热和耐老化性能较差，所以本发明以抗冲击、耐老化、耐热的材料为表层，包裹着聚氯乙烯，制得一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
本发明提出的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：玄武岩纤维30-40份、聚乙酸乙烯酯20-30份、氧化甲乙酮5-10份、碳酸钙12-20份、蒙脱土40-60份、聚氯乙烯100-120份、马来酸酐12-15份和滑石粉5-10份。
一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料制备方法，包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
优选地，S1中，浸泡于丙酮中的时间为2-3h，浸泡于体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中时间为1-2h，并且玄武岩纤维的直径为10-15μm，长度2-4mm。
优选地，S3中，物料B的预压时间为5-8min、压力为3-5MPa，热压时间为8-10MPa，时间为15-18min，并且保压的压力为5-8MPa，时间为50-70min。
优选地，S4和S5中，混合前蒙脱土和聚氯乙烯过筛和干燥，筛网目数为100-120目。
优选地，S5中，物料C造粒时转速8-10r/min,温度为150-160℃。
优选地，S5中，复合挤出时造粒后的物料C在表层，聚氯乙烯在芯层，并且造粒后的物料C和聚氯乙烯同时挤出。
玄武岩纤维以天然玄武岩拉制的连续纤维，是玄武岩石料在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。
蒙脱土是一种含铝的硅酸盐黏土矿物，具有独特的层状结构，蒙脱土层间具有可以交换的阳离子，通过离子交换，可以改变蒙脱土的层间环境。
本发明S1中，使用1%的硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行改性，改性后表面的活性官能团，增加了载体的表面能，所含有羟基、羰基或羧基等，使得在载体表面粘附生长有积极的作用。
本发明S2中，改性后的玄武岩纤维与聚乙酸乙烯酯进行复合，制成复合材料，聚乙酸乙烯酯具有胶黏强度较高、固化速度较快等特点，方便与蒙脱土组成复合材料。
本发明S3中，物料B先预压在热压，最后保压，预压是排出玄武岩纤维与胶层之间的空气，使二者充分接触，热压目的是促进聚乙酸乙烯酯充分固化，保压是在混合之前保持良好的性能。
本发明S4中，将物料进行充分混合，造粒，得到玄武岩纤维/蒙脱土的复合材料，S5中，复合挤出时，玄武岩纤维/蒙脱土的复合材料置于表层挤出机（单螺杆挤出机），聚氯乙烯放在芯层挤出机（锥形双螺杆挤出机），在共挤机头作用下同时挤出，制得以玄武岩纤维/蒙脱土的复合材料为壳层，聚氯乙烯为核层，玄武岩纤维/蒙脱土复合材料包裹着聚氯乙烯，这种结构的材料整合了内外材料的性质，并互相补充各自的不足。
木塑复合材料在加工挤出时，以聚氯乙烯为表层，包裹着木粉，整合了两者的性质，使得具有良好的加工性能和具良好的强度性能，但聚氯乙烯作为表层，耐热和耐老化性能较差，本发明玄武岩纤维嵌入到蒙脱土层间形成复合材料，由于玄武岩纤维强度高、抗老化性能好，并且蒙脱土可以提高聚合物制品的耐热性能，以玄武岩纤维/蒙脱土复合材料作为壳层包裹着聚氯乙烯，可以很好的保护聚氯乙烯，从而明显的提高了聚氯乙烯的耐老化和抗冲击性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本实施例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量的原料：玄武岩纤维30g、聚乙酸乙烯酯20g、氧化甲乙酮5g、碳酸钙12g、蒙脱土40g、聚氯乙烯100g、马来酸酐12g和滑石粉5g。
其制备方法包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
实施例2
本实施例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量的原料：玄武岩纤维40g、聚乙酸乙烯酯30g、氧化甲乙酮10g、碳酸钙20g、蒙脱土60g、聚氯乙烯120g、马来酸酐15g和滑石粉10g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
实施例3
本实施例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量的原料：玄武岩纤维32g、聚乙酸乙烯酯23g、氧化甲乙酮6g、碳酸钙13g、蒙脱土45g、聚氯乙烯105g、马来酸酐12g和滑石粉6g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
实施例4
本实施例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量的原料：玄武岩纤维37g、聚乙酸乙烯酯27g、氧化甲乙酮9g、碳酸钙17g、蒙脱土56g、聚氯乙烯118g、马来酸酐14g和滑石粉8g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
实施例5
本实施例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，包括以下重量的原料：玄武岩纤维35g、聚乙酸乙烯酯25g、氧化甲乙酮7.5g、碳酸钙16g、蒙脱土50g、聚氯乙烯110g、马来酸酐13.5g和滑石粉7.5g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
对比例1
本对比例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，与实施例1的区别是将玄武岩纤维、聚乙酸乙烯酯、氧化甲乙酮、碳酸钙去掉；
包括以下重量的原料：蒙脱土40g、聚氯乙烯100g、马来酸酐12g和滑石粉5g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将蒙脱土、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C1；
S2：将物料C1进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到聚氯乙烯复合材料。
对比例2
本对比例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，与实施例2的区别是将玄武岩纤维、聚乙酸乙烯酯、氧化甲乙酮、碳酸钙去掉；
包括以下重量的原料：蒙脱土60g、聚氯乙烯120g、马来酸酐15g和滑石粉10g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将蒙脱土、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C2；
S2：将物料C2进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到聚氯乙烯复合材料。
对比例3
本对比例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，与实施例3的区别是将玄武岩纤维、聚乙酸乙烯酯、氧化甲乙酮、碳酸钙去掉；
包括以下重量的原料：蒙脱土45g、聚氯乙烯105g、马来酸酐12g和滑石粉6g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将蒙脱土、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C3；
S2：将物料C3进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到聚氯乙烯复合材料。
对比例4
本对比例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，与实施例4的区别是将玄武岩纤维、聚乙酸乙烯酯、氧化甲乙酮、碳酸钙去掉；
包括以下重量的原料：蒙脱土56g、聚氯乙烯118g、马来酸酐14g和滑石粉8g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将蒙脱土、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C4；
S2：将物料C4进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到聚氯乙烯复合材料。
对比例5
本对比例提出了一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，与实施例5的区别是将玄武岩纤维、聚乙酸乙烯酯、氧化甲乙酮、碳酸钙去掉；
包括以下重量的原料：蒙脱土50g、聚氯乙烯110g、马来酸酐13.5g和滑石粉7.5g；
其制备方法包括以下步骤：
S1：将蒙脱土、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C5；
S2：将物料C5进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到聚氯乙烯复合材料。
将制得实施例1-5，对比例1-5制得的产品放置一个月后，按GB/T1447-2005拉伸性能试验方法、 GB/T 9639.1-2008抗冲击性能试验方法，测试拉伸和冲击性能,每次测试为3次，取其平均值。
复合材料的耐老化按照ASTM G154-06 紫外加速老化标准，紫外光灯为UVA-340，辐照度为0.89 W/(m2 .nm),光照时间为8h,光照温度为60℃，老化后再对其拉伸和抗冲击性能做测试,每次测试为3次，取其平均值，测试结果见表1 ：
表1
| 拉伸强度（MPa） | 冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） | 老化后的拉伸强度（MPa） | 老化后的冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） | |
| 实施例1 | 51.26 | 26.55 | 39.23 | 17.65 |
| 实施例2 | 52.34 | 26.78 | 38.98 | 17.89 |
| 实施例3 | 48.67 | 28.76 | 41.21 | 16.58 |
| 实施例4 | 49.99 | 29.13 | 42.11 | 16.21 |
| 实施例5 | 55.34 | 28.17 | 40.19 | 16.91 |
| 对比例1 | 44.31 | 22.34 | 30.13 | 11.21 |
| 对比例2 | 39.83 | 21.21 | 29.18 | 11.02 |
| 对比例3 | 44.23 | 22.10 | 28.97 | 10.34 |
| 对比例4 | 42.13 | 19.89 | 27.65 | 10.97 |
| 对比例5 | 41.23 | 20.01 | 29.84 | 11.94 |
从表1的实验数据可知，实施例1-5明显在拉伸强度、冲击强度高于对比例1-5，并且实施例1-5在紫外老化后的拉伸强度、冲击强度也明显高于对比例1-5，说明实施例1-5制得的材料在耐老化性能上也高于对比例1-5制得的材料，由此可知，本发明制得的聚氯乙烯材料具有更好的耐老化和抗冲击性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：玄武岩纤维30-40份、聚乙酸乙烯酯20-30份、氧化甲乙酮5-10份、碳酸钙12-20份、蒙脱土40-60份、聚氯乙烯100-120份、马来酸酐12-15份和滑石粉5-10份。
2.一种根据权利要求1所述的耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将玄武岩纤维浸泡于丙酮中，除胶过滤，再放入体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中浸泡，干燥得到物料A；
S2：将物料A与聚乙酸乙烯酯进行混合，在混合过程时加入过氧化甲乙酮和碳酸钙，再进行塑练，得到物料B；
S3：将物料B先预压再热压，接着进行常温保压；
S4：将蒙脱土、物料B、马来酸酐和滑石粉混合，混合均匀后得到物料C；
S5：将物料C进行造粒，再与聚氯乙烯混合，挤出，得到耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述S1中，浸泡于丙酮中的时间为2-3h，浸泡于体积分数为1%的硅烷偶联剂溶液中时间为1-2h，并且玄武岩纤维的直径为10-15μm，长度2-4mm。
4.根据权利要求2所述的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述S3中，物料B的预压时间为5-8min、压力为3-5MPa，热压时间为8-10MPa，时间为15-18min，并且保压的压力为5-8MPa，时间为50-70min。
5.根据权利要求2所述的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述S4和S5中，混合前，蒙脱土和聚氯乙烯过筛和干燥，筛网目数为100-120目。
6.根据权利要求2所述的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述S5中，物料C造粒时转速8-10r/min,温度为150-160℃。
7.根据权利要求2所述的一种耐老化抗冲击的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述S5中，复合挤出时造粒后的物料C在表层，聚氯乙烯在芯层，并且造粒后的物料C和聚氯乙烯同时挤出。
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