CN110819038A - 一种pvc片材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC片材及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，按重量份数计，其原料包括以下组分，PVC 80‑90份；NBR 5‑6份；PS 1‑3份；硫醇甲基锡2‑3份；内润滑剂1.5‑3份；外润滑剂0.5‑1份；抗氧剂0.4‑0.5份。NBR能够赋予PVC板材良好的冲击强度和韧性。NBR除了对体系的增韧外，还能够有效改善体系的热氧老化性能，提高PVC片材的使用寿命。PS与PVC的相容性较差，使得PS粒子与PVC基体存在明显的界面，而且PS粒子周围有细微的空穴，这种空穴是在熔融混合冷却后，由于两相的收缩率不同产生的。当材料受冲击时，这些微小的空穴产生形变而吸收能量，而且当刚性粒子受力要脱离基体时也会吸收能量，从而提高体系的抗冲强度。

Description

一种PVC片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及PVC类高分子材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种PVC片材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯英文简称为PVC，是一种通用塑料，其是由氯乙烯单体聚合得到。PVC片材是一种热塑性塑胶材料，是将PVC材料经辊轴压延制得的薄片状材料，其边料及废料均可回收，如今被广泛易用于食品、医疗、包装等领域。
公布号为CN106188963A的中国专利公开了一种PVC片材及其制备工艺，该PVC片材包括以下重量份组分：75-95份PVC树脂、2-4份爽滑剂、5-9份增强剂、1-3份稳定剂、1-3份加工助剂、0.5-1.5份润滑剂、0.2-0.8份相容剂；爽滑剂为二氧化硅；相溶剂为甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的混合物；加工助剂为甲基丙烯酸甲酯树脂。
聚氯乙烯是最早工业化、产量位居第二的通用塑料，具有耐油、耐酸碱、电气性能优良、透光性好、加工成型容易等优点。但其冲击强度低，而上述技术方案并未对PVC的冲击强度性能做出明显优化，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种PVC片材，具有良好的热稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种PVC片材，按重量份数计，其原料包括以下组分，
PVC 80-90份；
NBR 5-6份；
PS 1-3份；
硫醇甲基锡 2-3份；
内润滑剂 1.5-3份；
外润滑剂 0.5-1份；
抗氧剂 0.4-0.5份。
通过采用上述技术方案，PVC（聚氯乙烯）是目前世界上产耗量最大的塑料品种之一，由于性能优良而被广泛应用于工农业及日常生活用品中。
NBR（丁腈橡胶）和PVC相容性良好，NBR相易形成包裹有PVC的细胞状结构，并分散于PVC连续相中形成“海岛”结构。连续的PVC相保持材料的力学特征，分散于PVC中的细胞状NBR相形成材料的应力集中点，当材料受到冲击时，应力集中于NBR相周围，从而诱发产生银纹和剪切带并吸收能力，银纹的发展遇到下一个NBR粒子时终止，从而防止银纹发展成破坏性的裂缝，从而赋予PVC板材良好的冲击强度和韧性。NBR除了对体系的增韧外，还能够有效改善体系的热氧老化性能，提高PVC片材的抗老化性能和使用寿命。
PS（聚苯乙烯）与PVC的相容性较差，使得PS粒子与PVC基体存在明显的界面，而且PS粒子周围有细微的空穴，这种空穴是在熔融混合冷却后，由于两相的收缩率不同产生的。当材料受冲击时，这些微小的空穴产生形变而吸收能量，而且当刚性粒子受力要脱离基体时也会吸收能量，从而提高体系的抗冲强度。
硫醇甲基锡热稳定性能强，能够提高PVC片材的尺寸稳定性，以及保证高温加工条件下PVC片材的透明度。
内润滑剂能够和PVC树脂大分子很好地相容，内润滑剂的极性基团与PVC树脂极性接点有一定亲和力，形成络合键，从而减弱了PVC宏观粒子、次级粒子之间的吸引力，使相互缠绕的链段更容易扩散，分子团之间的界限逐渐消失，促进了塑化；在塑化之后，内润滑剂的极性基团减弱了熔体内初级粒子、分子间以及分子链段内的吸引力，减低了熔体粘度，使PVC树脂熔体更容易流动，起到了内润滑作用。
外润滑剂通常与PVC的相容性差，是以一些无极性或者极性较低的有机化合物，熔点一般为60-95℃，其特点就是烃链长。其能够均匀地包覆在PVC粒子表面，使粒子相互滑动，阻碍粒子链段相互扩散、粘连，延迟塑化。物料塑化后，外润滑剂被排斥在PVC熔体表面，形成一层很薄的界膜，减少PVC熔体与螺杆表面的黏附性及摩擦力，从而减少了局部过热现象，提高了PVC的热稳定性和流动性。
进一步地，按重量份数计，原料包括CPE 6-7份。
通过采用上述技术方案，CPE（氯化聚乙烯）是PE（聚乙烯）分子中仲碳原子上的氢原子被氯原子取代后得到的一种高分子无规氯化物。由于CPE的分子链是由多个氯含量较高的链段和氯含量较低的链段组成，其高氯段与PVC在相界面处有链段互溶性，从而提高了CPE和PVC之间的互溶性。
PVC粉粒受剪切作用破坏后（160℃），可将初级粒子释放出来，在剪切作用时间不太长时，初级粒子未被破坏，而CPE完全熔化，受到由PVC初级粒子传递的剪切作用被展开，当PVC初级粒子表面存在CPE时，初级粒子表面的活泼链段便与CPE分子中的高氯段相吸引，使某些CPE链段渗入初级粒子的表面，从而降低表面张力，使PVC初级粒子稳定下来。PVC粉粒被碾碎，CPE熔化后展开，PVC初级粒子吸附CPE分子的过程在剪切作用下反复地进行，使得CPE呈连续网分布在PVC初级粒子周围，进而显著提高PVC片材的冲击强度以及韧性。
进一步地，所述内润滑剂采用柠檬酸三丁酯。
通过采用上述技术方案，柠檬酸三丁酯在提供内润滑剂作用的同时，还具有良好的增塑效果，且相较于常用的增塑剂具有良好的环保性。
进一步地，所述外润滑剂采用SG-70s。
通过采用上述技术方案，SG-70s具有良好的润滑性能，能够有效改善体系的加工性能，降低加工难度。
进一步地，按重量份数计，所述内润滑剂和外润滑剂的配比为3：1。
通过采用上述技术方案，内润滑剂和外润滑剂的配比为3：1时能够获得良好的平衡，即前期润滑、中期润滑与后期润滑的平衡。外润滑剂多，挤出速度快，但物料易生，塑性不好；内润滑剂多，挤出量大，物料塑化较好。
进一步地，所述抗氧剂采用双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯。
通过采用上述技术方案，双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯具有良好的抗氧化作用，能够有效提高PVC片材的抗老化效果。此外，双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯和柠檬酸三丁酯复配，还能够在一定程度上提高PVC片材的冲击强度。
本发明的另一目的在于提供一种PVC片材的制备方法，其包括以下步骤：
S1，制备母料：将PVC、NBR、PS以及CPE投入双辊开炼机中混炼5-6min，辊表面的温度为160-170℃；
S2，热混：将母料、硫醇甲基锡、柠檬酸三丁酯、SG-70s和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯投入热混机中搅拌混合，搅拌速度为1000-1200rpm，搅拌时间为15-20min，温度为160-170℃；
S3，冷混：将热混后的混合料投入另一热混机中搅拌混合，搅拌速度为700-800rpm，搅拌时间为25-30min，温度为40-50℃；
S4，挤出：将冷混后的物料投入挤出机中塑化挤出；
S5，压延：挤出后的物料进入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得PVC片材。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. NBR（丁腈橡胶）和PVC相容性良好，NBR相易形成包裹有PVC的细胞状结构，并分散于PVC连续相中形成“海岛”结构。连续的PVC相保持材料的力学特征，分散于PVC中的细胞状NBR相形成材料的应力集中点，当材料受到冲击时，应力集中于NBR相周围，从而诱发产生银纹和剪切带并吸收能力，银纹的发展遇到下一个NBR粒子时终止，从而防止银纹发展成破坏性的裂缝，从而赋予PVC板材良好的冲击强度和韧性。NBR除了对体系的增韧外，还能够有效改善体系的热氧老化性能，提高PVC片材的使用寿命；
2. PS（聚苯乙烯）与PVC的相容性较差，使得PS粒子与PVC基体存在明显的界面，而且PS粒子周围有细微的空穴，这种空穴是在熔融混合冷却后，由于两相的收缩率不同产生的。当材料受冲击时，这些微小的空穴产生形变而吸收能量，而且当刚性粒子受力要脱离基体时也会吸收能量，从而提高体系的抗冲强度；
3. CPE（氯化聚乙烯）是PE（聚乙烯）分子中仲碳原子上的氢原子被氯原子取代后得到的一种高分子无规氯化物。由于CPE的分子链是由多个氯含量较高的链段和氯含量较低的链段组成，其高氯段与PVC在相界面处有链段互溶性，从而提高了CPE和PVC之间的互溶性。PVC粉粒受剪切作用破坏后（160℃），可将初级粒子释放出来，在剪切作用时间不太长时，初级粒子未被破坏，而CPE完全熔化，受到由PVC初级粒子传递的剪切作用被展开，当PVC初级粒子表面存在CPE时，初级粒子表面的活泼链段便与CPE分子中的高氯段相吸引，使某些CPE链段渗入初级粒子的表面，从而降低表面张力，使PVC初级粒子稳定下来。PVC粉粒被碾碎，CPE熔化后展开，PVC初级粒子吸附CPE分子的过程在剪切作用下反复地进行，使得CPE呈连续网分布在PVC初级粒子周围，进而显著提高PVC片材的冲击强度以及韧性；
4. 柠檬酸三丁酯在提供内润滑剂作用的同时，还具有良好的增塑效果，且相较于常用的增塑剂具有良好的环保性；
5. 双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯具有良好的抗氧化作用，能够有效提高PVC片材的抗老化效果。此外，双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯和柠檬酸三丁酯复配，还能够在一定程度上提高PVC片材的冲击强度。
附图说明
图1是本发明提供的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种PVC片材，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，内润滑剂采用柠檬酸三丁酯，外润滑剂采用SG-70s，抗氧剂采用双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯。
如图1所示，该PVC片材的制备方法包括以下步骤：
S1，制备母料：将PVC、NBR、PS以及CPE投入双辊开炼机中混炼5min，辊表面的温度为160℃；
S2，热混：将母料、硫醇甲基锡、柠檬酸三丁酯、SG-70s和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯投入热混机中搅拌混合，搅拌速度为1000rpm，搅拌时间为20min，温度为160℃；
S3，冷混：将热混后的混合料投入另一热混机中搅拌混合，搅拌速度为700rpm，搅拌时间为25min，温度为40℃；
S4，挤出：将冷混后的物料投入挤出机中塑化挤出；
S5，压延：挤出后的物料进入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得PVC片材。
实施例2
一种PVC片材，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，内润滑剂采用柠檬酸三丁酯，外润滑剂采用SG-70s，抗氧剂采用双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯。
该PVC片材的制备方法包括以下步骤：
S1，制备母料：将PVC、NBR、PS以及CPE投入双辊开炼机中混炼6min，辊表面的温度为160℃；
S2，热混：将母料、硫醇甲基锡、柠檬酸三丁酯、SG-70s和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯投入热混机中搅拌混合，搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为15min，温度为160℃；
S3，冷混：将热混后的混合料投入另一热混机中搅拌混合，搅拌速度为700rpm，搅拌时间为25min，温度为40℃；
S4，挤出：将冷混后的物料投入挤出机中塑化挤出；
S5，压延：挤出后的物料进入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得PVC片材。
实施例3
一种PVC片材，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，内润滑剂采用柠檬酸三丁酯，外润滑剂采用SG-70s，抗氧剂采用双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯。
该PVC片材的制备方法包括以下步骤：
S1，制备母料：将PVC、NBR、PS以及CPE投入双辊开炼机中混炼6min，辊表面的温度为170℃；
S2，热混：将母料、硫醇甲基锡、柠檬酸三丁酯、SG-70s和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯投入热混机中搅拌混合，搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为15min，温度为170℃；
S3，冷混：将热混后的混合料投入另一热混机中搅拌混合，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为25min，温度为50℃；
S4，挤出：将冷混后的物料投入挤出机中塑化挤出；
S5，压延：挤出后的物料进入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得PVC片材。
实施例4
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
其中，未添加CPE。
实施例5
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
其中，内润滑剂由柠檬酸三丁酯替换为SG-16。
实施例6
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
其中，抗氧剂由双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯替换为抗氧剂1010。
实施例7
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
对比例
对比例1
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
其中，未添加NBR。
对比例2
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC片材的原料组分如表1所示。
其中，未添加PS。
性能检测试验
冲击强度检测：参照标准ASTM D256-97《塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法》，对各实施例和对比例的试样进行冲击强度检测，检测结果如表2所示。
老化性能检测：将各实施例和对比例的试样放入高压汞灯快速老化箱内，经灯光照射15d，再采用上述冲击强度的检测方法，对加速老化后的试样进行冲击强度检测，计算获得老化试验后样品的冲击强度下降率，冲击强度下降率的计算公式为：冲击强度下降率=（老化前冲击强度-老化后冲击强度）/老化前冲击强度*100%。
表1、PVC片材配方表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
PVC 80 90 90 90
NBR 5 5 6 5
PS 1 2 3 2
CPE 6 6 7 /
硫醇甲基锡 2 2 3 2
内润滑剂 1.5 2.4 3 2.4
外润滑剂 0.5 0.8 1 0.8
抗氧剂 0.4 0.4 0.5 0.4
表1-续
实施例5 实施例6 实施例7 对比例1 对比例2
PVC 90 90 90 90 90
NBR 5 5 5 / 5
PS 2 2 2 2 /
CPE 6 6 6 6 6
硫醇甲基锡 2 2 2 2 2
内润滑剂 2.4 2.4 3 2.4 2.4
外润滑剂 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
抗氧剂 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
表2、性能检测表
冲击强度（J/m） 冲击强度下降率（%）
实施例1 94 6.2
实施例2 95 6.2
实施例3 94 6.3
实施例4 86 6.5
实施例5 90 6.3
实施例6 89 6.4
实施例7 92 6.4
对比例1 79 7.2
对比例2 83 6.4
结合表1、表2，可以从实施例2和实施例4看出，CPE的加入能够显著提高PVC片材的冲击强度；对比实施例2和实施例5、实施例6可以看出，柠檬酸三丁酯和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯进行复配，能够在一定程度上改善PVC片材的冲击强度；对比实施例2和实施例7不难发现，内润滑剂和外润滑剂的重量份配比为3：1时，能够获得良好的平衡，在小程度上能够进一步改善PVC片材的冲击强度；对比实施例2和对比例7，NBR的加入能够更为显著得改善PVC片材的冲击强度，且NBR能够有效改善体系的抗老化性能；对比实施例2和对比例2，PS同样能够显著改善PVC片材的冲击强度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种PVC片材，其特征在于：按重量份数计，其原料包括以下组分，
PVC 80-90份；
NBR 5-6份；
PS 1-3份；
硫醇甲基锡 2-3份；
内润滑剂 1.5-3份；
外润滑剂 0.5-1份；
抗氧剂 0.4-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种PVC片材，其特征在于：按重量份数计，原料包括CPE 6-7份。
3.根据权利要求1所述的一种PVC片材，其特征在于：所述内润滑剂采用柠檬酸三丁酯。
4.根据权利要求3所述的一种PVC片材，其特征在于：所述外润滑剂采用SG-70s。
5.根据权利要求4所述的一种PVC片材，其特征在于：按重量份数计，所述内润滑剂和外润滑剂的配比为3：1。
6.根据权利要求3所述的一种PVC片材，其特征在于：所述抗氧剂采用双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种PVC片材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，制备母料：将PVC、NBR、PS以及CPE投入双辊开炼机中混炼5-6min，辊表面的温度为160-170℃；
S2，热混：将母料、硫醇甲基锡、柠檬酸三丁酯、SG-70s和双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯投入热混机中搅拌混合，搅拌速度为1000-1200rpm，搅拌时间为15-20min，温度为160-170℃；
S3，冷混：将热混后的混合料投入另一热混机中搅拌混合，搅拌速度为700-800rpm，搅拌时间为25-30min，温度为40-50℃；
S4，挤出：将冷混后的物料投入挤出机中塑化挤出；
S5，压延：挤出后的物料进入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得PVC片材。
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