CN110591244A - 一种环保型pvc泡沫塑料材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PVC泡沫塑料材料技术领域，具体涉及一种环保型PVC泡沫塑料材料的制备方法。本发明以PVC树脂为发泡材料、氢氧化铝和氢氧化镁为阻燃剂、邻苯二甲酸二辛酯为塑化剂、水为发泡介质，通过添加改性剂对PVC进行改性制备出泡沫材料硬度、发泡率、阻燃性等指标优异，且泡沫材料中泡孔排列紧密，大小均匀，可用于壁纸、软包和手提包等家装和包装类产品。

Description

一种环保型PVC泡沫塑料材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种环保型PVC泡沫塑料材料的制备方法。
背景技术
微孔泡沫塑料是指以各类树脂作为基体，内部充满大量泡孔的高分子材料，这类材料具有隔热、隔音、质轻、比强度高和缓冲性能好等优点，因此在日常用品、汽车、包装和家装等领域具有广泛的应用。
微孔泡沫塑料是一种特殊的泡沫塑料，其内部的孔径约为0.1-10微米，泡的孔密度在109-1015个/cm3之间，微孔泡沫塑料根据其内部的泡孔结构可以分为闭孔泡沫塑料和开孔泡沫塑料两种。闭孔泡沫塑料是指塑料基体中的泡孔是孤立的，彼此间不连通；而开孔泡沫塑料是指塑料基体中的泡孔不封闭，气泡之间相互连通的一种塑料泡沫，这类材料由于泡孔是相通的，于是小分子流体可以在材料中流动。微孔泡沫塑料由于其泡孔直径小，微孔起到类似橡胶的增韧作用，所以微孔塑料一些力学性能不会降低，反而微孔会使原有的微孔隙圆化，因此材料的耐冲击强度和韧性得到了提高，介电常数和导热率均得到降低，耐疲劳寿命延长。同时微孔的存在，使得材料同时具有了质轻、良好隔热性、缓冲性和隔音性等优点。微孔泡沫塑料发泡率的高低、泡孔密度和孔径的大小影响着微孔泡沫塑料的性能，而这些参数取决于发泡工艺和高分子材料本身的性质。
微孔泡沫塑料的发泡过程一般为三个步骤：第一步，气体扩散到聚合物中达到热力学平衡状态，从而形成聚合物/气体均相体系；第二步，通过压力步骤骤降或温度骤升，在热力学不稳定作用下均相体系会形成气核，过饱和气体进入泡核，直到粘弹性聚合物的应力和泡孔表面张力等于气泡内压力停止生长；第三步，冷却定型。超饱和气体法、单体聚合反应法、热诱导相分离法和压缩流体反溶剂沉淀法是当前制备微孔塑料的主要方法，其中超饱和气体法采用环境友好且便宜的CO2或氮气作为发泡剂成核率高，所以超饱和气体法的应用最广泛。
PVC材料具有很多优良的特性，广泛用于各行各业，但其材料本身存在一些缺点。例如，PVC材料阻燃性能不高，同时在燃烧时会放出大量的烟雾和有害气体，PVC材料在强光照射下分解产生有害气体等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型PVC泡沫材料的制备方法，本发明以PVC树脂为发泡材料、氢氧化铝和氢氧化镁为阻燃剂、邻苯二甲酸二辛酯为塑化剂、水为发泡介质，通过添加改性剂对PVC进行改性制备出泡沫材料硬度、发泡率、阻燃性等指标优异，且泡沫材料中泡孔排列紧密，大小均匀，可用于壁纸、软包和手提包等家装和包装类产品。
本发明是通过以下技术方案实现上述目的的，一种环保型PVC泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将100重量份PVC树脂粉末、40-48重量份塑化剂、3-5重量份硬脂酸锌、3-5重量份硬脂酸钡、6-8重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、7-9重量份偏苯三酸三辛酯、12-16重量份丁腈橡胶、5-6重量份氢氧化铝、10-13重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合，混合10min后出料得混合后的PVC材料；
2）将混合后的PVC材料置于双辊炼塑机上进行混炼，温度在175-180℃，混炼时间为15-20min，制成厚度为0.5mm的PVC薄膜；
3）将PVC薄膜剪成正方形薄片，放入超临界二氧化碳加压反应装置中，向反应装置中通入二氧化碳气体，达到预设压力后保温保压反应2h；
4）反应结束后，泄压，然后将正方形薄片在水浴加热器中发泡6-8秒，最后放入冷水中冷却定型得环保型PVC泡沫材料。
优选的，步骤1）所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。
优选的，步骤1）中将100重量份PVC树脂粉末、44重量份塑化剂、4重量份硬脂酸锌、4重量份硬脂酸钡、7重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、8重量份偏苯三酸三辛酯、14重量份丁腈橡胶、6重量份氢氧化铝、12重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合。
优选的，步骤3）所述保温保压反应的反应条件为：反应温度30℃、反应压力15MPa。
优选的，步骤4）所述水浴加热器中发泡的温度为80-90℃；当水浴温度低于60℃下，样品不发泡，水浴温度为80-90℃时发泡率最大。
本发明中采取氢氧化铝和氢氧化镁作为无机阻燃剂，不与PVC发生反应，可均匀的分散在PVC材料中，对增塑剂的析出影响小，但若无机阻燃剂过多会导致阻燃剂粉末发生团聚现象，形成较大颗粒，所以本发明选择5-6重量份氢氧化铝、10-13重量份氢氧化镁；
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
首先，本发明制备的环保型PVC泡沫材料可用于壁纸、软包和手提包等家装和包装类产品。
其次，本发明制备的环保型PVC泡沫材料发泡率高达8以上，泡沫材料中泡孔排列紧密，大小均匀。
最后，本发明发泡介质为水，绿色环保无污染。
附图说明
图1为本发明制备的PVC泡沫材料扫描电镜图（SEM）。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
本发明实施例PVC树脂为江苏金材料科技有限公司的SG-3型；
实施例1
1）将100重量份PVC树脂粉末、40重量份邻苯二甲酸二辛酯、3重量份硬脂酸锌、3重量份硬脂酸钡、6重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、7重量份偏苯三酸三辛酯、12重量份丁腈橡胶、5重量份氢氧化铝、10重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合，混合10min后出料得混合后的PVC材料；
2）将混合后的PVC材料置于双辊炼塑机上进行混炼，温度在175℃，混炼时间为15min，制成厚度为0.5mm的PVC薄膜；
3）将PVC薄膜剪成正方形薄片，放入超临界二氧化碳加压反应装置中，向反应装置中通入二氧化碳气体，达到预设压力后保温保压（30℃、15MPa）反应2h；
4）反应结束后，泄压，然后将正方形薄片在水浴加热器中80-90℃下发泡6-8秒，最后放入冷水中冷却定型得环保型PVC泡沫材料。
实施例2
1）将100重量份PVC树脂粉末、48重量份邻苯二甲酸二辛酯、5重量份硬脂酸锌、5重量份硬脂酸钡、8重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、9重量份偏苯三酸三辛酯、16重量份丁腈橡胶、6重量份氢氧化铝、13重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合，混合10min后出料得混合后的PVC材料；
2）将混合后的PVC材料置于双辊炼塑机上进行混炼，温度在180℃，混炼时间为20min，制成厚度为0.5mm的PVC薄膜；
3）将PVC薄膜剪成正方形薄片，放入超临界二氧化碳加压反应装置中，向反应装置中通入二氧化碳气体，达到预设压力后保温保压反应（30℃、15MPa）2h；
4）反应结束后，泄压，然后将正方形薄片在水浴加热器中80-90℃下发泡6-8秒，最后放入冷水中冷却定型得环保型PVC泡沫材料。
实施例3
1）将100重量份PVC树脂粉末、44重量份邻苯二甲酸二辛酯、4重量份硬脂酸锌、4重量份硬脂酸钡、7重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、8重量份偏苯三酸三辛酯、14重量份丁腈橡胶、6重量份氢氧化铝、12重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合，混合10min后出料得混合后的PVC材料；
2）将混合后的PVC材料置于双辊炼塑机上进行混炼，温度在178℃，混炼时间为18min，制成厚度为0.5mm的PVC薄膜；
3）将PVC薄膜剪成正方形薄片，放入超临界二氧化碳加压反应装置中，向反应装置中通入二氧化碳气体，达到预设压力后保温保压反应（30℃、15MPa）2h；
4）反应结束后，泄压，然后将正方形薄片在水浴加热器中80-90℃下发泡6-8秒，最后放入冷水中冷却定型得环保型PVC泡沫材料。
本发明制备的PVC泡沫材料发泡率高，达到8以上；泡孔排列紧密，分布均匀，泡孔密度在8.3X1011/cm3。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (5)

1.一种环保型PVC泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将100重量份PVC树脂粉末、40-48重量份塑化剂、3-5重量份硬脂酸锌、3-5重量份硬脂酸钡、6-8重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、7-9重量份偏苯三酸三辛酯、12-16重量份丁腈橡胶、5-6重量份氢氧化铝、10-13重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合，混合10min后出料得混合后的PVC材料；
2）将混合后的PVC材料置于双辊炼塑机上进行混炼，温度在175-180℃，混炼时间为15-20min，制成厚度为0.5mm的PVC薄膜；
3)将PVC薄膜剪成正方形薄片，放入超临界二氧化碳加压反应装置中，向反应装置中通入二氧化碳气体，达到预设压力后保温保压反应2h；
4)反应结束后，泄压，然后将正方形薄片在水浴加热器中发泡6-8秒，最后放入冷水中冷却定型得环保型PVC泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。
3.根据权利要求1或2所述的环保型PVC泡沫材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中将100重量份PVC树脂粉末、44重量份塑化剂、4重量份硬脂酸锌、4重量份硬脂酸钡、7重量份聚酯型热塑性聚氨酯弹性体橡胶、8重量份偏苯三酸三辛酯、14重量份丁腈橡胶、6重量份氢氧化铝、12重量份氢氧化镁加入高低速混合机中进行混合。
4.根据权利要求1或2所述的环保型PVC泡沫材料的制备方法，其特征在于：步骤3）所述保温保压反应的反应条件为：反应温度30℃、反应压力15MPa。
5.根据权利要求1或2所述的环保型PVC泡沫材料的制备方法，其特征在于：步骤4）所述水浴加热器中发泡的温度为80-90℃。
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