CN111073174B - 一种无味抗静电pvc复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种无味抗静电pvc复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及尼龙技术领域，具体涉及一种无味抗静电PVC复合材料及其制备方法，无味抗静电PVC复合材料包括如下重量份数的原料：PVC、无味增塑剂、改性剂、热稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂、防霉剂和抗氧化剂。本发明通过乳液聚合方法制得以纳米二氧化硅为核、聚甲基丙烯酸甲酯为中间层、聚苯乙烯为外层壳的核壳粒子改性剂，既有效解决纳米二氧化硅的分散问题，同时利用核壳粒子各层的性能不同的特点，在接受冲击时，各层之间容易发生不同程度的变形从而形成空穴，相对核壳结构的MBS，具有更高的增韧效率，且以无机刚性粒子为核，PVC在刚性性能上也有较好的提升。

Description

一种无味抗静电PVC复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及ABS技术领域，具体涉及一种无味抗静电PVC复合材料及其制备方法。
背景技术
PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。作为工业领域广泛使用的PVC树脂，其具有优异的物理性能和化学性能，主要体现在以下方面：(1)耐腐蚀性强，化学性能稳定，常温下除了少数几种溶剂外，PVC树脂可耐任何浓度的盐酸、90％以下的硫酸、50-60％的硝酸及20％以下的烧碱；(2)优异的阻燃性能和电绝缘性，纯PVC树脂氧指数高达60％，属于难燃材料，尽管在火焰上能燃烧并释放HCl气体，但离开火焰即自熄；(3)良好的可塑性，PVC树脂属于热塑性塑料，可采用多种成型加工方法制备出满足各种需求的制品；(4)优良的耐磨损性能，PVC制品可广泛用作耐磨地板、耐磨垫以及防腐防磨涂料等。
但PVC树脂存在如下缺陷：(1)耐热性较差。PVC在120～130℃时就开始热分解，释放出HCl气体，且制品容易软化，在外力作用下容易变形，不如硅胶稳定；(2)抗冲击性能较差。受冲击时极易脆裂，且在柔软性和手感上均远远不如硅胶。尤其PVC作为电子产品包装材料时，由于对于无气味和抗静电要求较好，对于增塑剂等对力学性能有改善作用的用剂有较大的限制。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种力学性能较好的无味抗静电PVC复合材料及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种无味抗静电PVC复合材料，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002336433980000021
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、12重量份甲基丙烯酸甲酯、4重量份丙烯酸和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至60-80℃，保温反应30-50min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份丙烯酸丁酯和0.1重量份的引发剂，升温至60-80℃，保温反应30-50min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
本发明通过乳液聚合方法制得以纳米二氧化硅为核、聚甲基丙烯酸甲酯为中间层、聚苯乙烯为外层壳的核壳粒子改性剂，既有效解决纳米二氧化硅的分散问题，同时利用核壳粒子各层的性能不同的特点，在接受冲击时，各层之间容易发生不同程度的变形从而形成空穴，相对核壳结构的MBS，具有更高的增韧效率，且以无机刚性粒子为核，PVC在刚性性能上也有较好的提升。
其中，所述PVC为PVC S-65，所述无味增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。
其中，所述纳米二氧化硅的粒径为20-30nm。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
其中，所述抗静电剂为硬脂酸基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
其中，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡和硬脂酸钙中的至少一种。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。
其中，所述防霉剂为五氯苯酚、五氯苯酚钠、水杨酰苯胺和2，2'-二羟基-5，5'二氯代二苯基甲烷中的至少一种。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中至少一种。
如上所述的一种无味抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度140-148℃、二区温度152-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-146℃和五区温度130-140℃。
本发明的有益效果在于：本发明通过乳液聚合方法制得以纳米二氧化硅为核、聚甲基丙烯酸甲酯为中间层、聚苯乙烯为外层壳的核壳粒子改性剂，既有效解决纳米二氧化硅的分散问题，同时利用核壳粒子各层的性能不同的特点，在接受冲击时，各层之间容易发生不同程度的变形从而形成空穴，相对核壳结构的MBS，具有更高的增韧效率，且以无机刚性粒子为核，PVC在刚性性能上也有较好的提升。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种无味抗静电PVC复合材料，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002336433980000041
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、12重量份甲基丙烯酸甲酯、4重量份丙烯酸和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至70℃，保温反应40min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份丙烯酸丁酯和0.1重量份的引发剂，升温至70℃，保温反应40min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
其中，所述PVC为PVC S-65，所述无味增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述引发剂为过硫酸铵。
其中，所述纳米二氧化硅的粒径为25nm。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。进一步的，所述钙锌复合热稳定剂为CH400钙锌复合热稳定剂。
其中，所述抗静电剂为硬脂酸基三甲基氯化铵。
其中，所述润滑剂由硬脂酸酰胺和硬脂酸钙按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比2:1的比例组成。
其中，所述防霉剂为五氯苯酚钠。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂168和抗氧剂1076按重量比1:1的比例组成。
如上所述的一种无味抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度144℃、二区温度156℃、三区温度152℃、四区温度143℃和五区温度135℃。
实施例2
一种无味抗静电PVC复合材料，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002336433980000051
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、12重量份甲基丙烯酸甲酯、4重量份丙烯酸和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至60℃，保温反应30min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份丙烯酸丁酯和0.1重量份的引发剂，升温至60℃，保温反应30min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
其中，所述PVC为PVC S-65，所述无味增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述引发剂为过硫酸钾。
其中，所述纳米二氧化硅的粒径为20nm。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
其中，所述抗静电剂为十六烷基三甲基氯化铵。
其中，所述润滑剂为硬脂酸酰胺。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵。
其中，所述防霉剂为2，2'-二羟基-5，5'二氯代二苯基甲烷。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
如上所述的一种无味抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度140℃、二区温度152℃、三区温度150℃、四区温度140℃和五区温度130℃。
实施例3
一种无味抗静电PVC复合材料，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002336433980000061
Figure BDA0002336433980000071
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、12重量份甲基丙烯酸甲酯、4重量份丙烯酸和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至80℃，保温反应50min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份丙烯酸丁酯和0.1重量份的引发剂，升温至80℃，保温反应50min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
其中，所述PVC为PVC S-65，所述无味增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述引发剂为过硫酸钠。
其中，所述纳米二氧化硅的粒径为30nm。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
其中，所述抗静电剂为十二烷基三甲基氯化铵。
其中，所述润滑剂由聚乙烯蜡和硬脂酸钙按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由氢氧化铝和氢氧化镁按重量比1:1的比例组成。
其中，所述防霉剂为水杨酰苯胺。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂168。
如上所述的一种无味抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度148℃、二区温度160℃、三区温度155℃、四区温度146℃和五区温度140℃。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
所述改性剂由12.5重量份的硅烷偶联剂改性处理的纳米二氧化硅和37.5重量份的核壳结构MBS组成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、16重量份丁二烯、10重量份苯乙烯、5重量份甲基丙烯酸甲酯和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.2重量份的引发剂，升温至70℃，保温反应40min，得到聚合液；
(3)往所述聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、16重量份丁二烯和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至70℃，保温反应40min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份甲基丙烯酸甲酯和0.1重量份的引发剂，升温至70℃，保温反应40min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
按照GB/T1040.2、GB/T1043.1和UL94对实施例1、对比例1-3的PVC复合材料进行拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度和阻燃性测试，性能检测结果如下表：
Figure BDA0002336433980000091
从对比例1的试验结果可知，硅烷偶联剂改性处理的纳米二氧化硅在PVC中也具有较好的分散性，因此相对其他乳液共聚包覆改性的方法，对于PVC拉伸强度的提升较为明显，但韧性是较低的；从对比例2和对比例3的对比可知，二次聚合相对一次聚合制得的核壳结构粒子改性作用更为显著；从实施例1和对比例3的对比可知，与常规的MBS单体组成相比，本发明选用的聚合单体制得的核壳结构粒子对PVC的力学性能改善更为显著，说明单体的选择对于核壳结构粒子改性作用影响较大。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0003192711120000011
其中，所述无味增塑剂为DOTP增塑剂；
所述改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将10重量份纳米二氧化硅、12重量份甲基丙烯酸甲酯、4重量份丙烯酸和1重量份OP10和50重量份的水进行混合乳化，得到种子乳液；
(2)往所述种子乳液加入0.1重量份的引发剂，升温至60-80℃，保温反应30-50min，得到一次聚合液；
(3)往所述一次聚合液加入10重量份苯乙烯、5重量份丙烯酸丁酯和0.1重量份的引发剂，升温至60-80℃，保温反应30-50min，得到二次聚合液；
(4)往所述二次聚合液中加入硫酸镁进行破乳，洗涤、过滤、干燥，即得到所述改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述PVC为PVC S-65。
3.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径为20-30nm。
5.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
6.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡和硬脂酸钙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述防霉剂为五氯苯酚、五氯苯酚钠、水杨酰苯胺和2，2'-二羟基-5，5'二氯代二苯基甲烷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种无味抗静电PVC复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中至少一种。
10.权利要求1-9任意一项所述的一种无味抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度140-148℃、二区温度152-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-146℃和五区温度130-140℃。
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