CN111117109A - 一种仿硅胶柔软耐热pvc及其制备方法 - Google Patents

一种仿硅胶柔软耐热pvc及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及PVC技术领域，具体涉及一种仿硅胶柔软耐热PVC及其制备方法，PVC包括如下重量份数的原料：PVC、增塑剂、填充剂、CTBN改性环氧树、固化剂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂。本发明在PVC中加入了一定量的CTBN改性环氧树脂进行增韧改性，相对一般的弹性体增韧，在强度上有一定的改善；并且固化后的CTBN改性环氧树脂由于环氧树脂的环氧基团失去了活性，因此PVC的热稳定性也有所提高。

Description

一种仿硅胶柔软耐热PVC及其制备方法
技术领域
本发明涉及PVC技术领域，具体涉及一种仿硅胶柔软耐热PVC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。在这两个问题上，虽然均可以通过填充少量的无机填料进行改善，但无机填料过多反而会导致韧性的下降，一般还会加入丁腈橡胶、MBS、CPE等抗冲击改性剂等，但该些弹性体的使用均会对复合材料的刚性性能造成一定的损失。
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仿硅胶柔软耐热PVC及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种仿硅胶柔软耐热PVC，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000021
所述CTBN改性环氧树脂的制备方法为：将70重量份的环氧树脂、30重量份的CTBN和0.3重量份的催化剂进行混合并加热至100-120℃，保温反应2-3h，即得到所述的CTBN改性环氧树脂。
本发明在PVC中加入了一定量的CTBN改性环氧树脂进行增韧改性，其增韧的原理在于：(1)CTBN改性环氧树脂自身的抗冲击性能要远远优于PVC，可以起到弹性体增韧的效果；(2)CTBN改性环氧树脂在PVC基体中进行固化过程中，部分橡胶分子会重新析出，环氧树脂发生交联，交联结构中会产生大量的空穴，空穴可以吸收大量的冲击能量从而提高PVC的韧性；(3)环氧树脂与PVC交联形成的网络结构也可以吸收较多的能量，整体提高PVC的力学性能。而固化后的CTBN改性环氧树脂由于环氧树脂的环氧基团失去了活性，因此PVC的热稳定性也有所提高。
其中，所述PVC为S-1300PVC粉，所述增塑剂为DOTP增塑剂。本发明采用较为软质的PVC以及小分子增塑剂作为原料，可以从基础上决定PVC具有柔软的性质。
其中，所述填充剂为玻璃纤维、玻璃微珠、二氧化硅、碳酸钙和氮化硅中的至少一种。玻璃微珠具有较多的孔洞，因此玻璃微珠的加入会对耐热性的提升更为显著，但在韧性表现上并不如纳米碳酸钙。优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为50-70nm，由于用量相对较低，在PVC基体中具有较好的分散性，可以很好地起到增强增韧的效果。
其中，所述催化剂为三苯基膦。
其中，所述固化剂为二苯甲烷二胺、4，4-二氨基二苯砜和甲基四氢邻苯二酸酐中的至少一种。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。液体钙锌稳定剂在PVC树脂粉中有良好的分散性，对透明度的影响也远远小于粉体稳定剂，虽然存在较大的析出风险，但在本发明环氧树脂架构的网络结构的帮助下，其风险也大大的降低了。
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。
如上所述所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVC和增塑剂在高速混合机中以1000-1200r/min的转速和100-120℃的温度下混合20-30min，然后加入填充剂、CTBN改性环氧树脂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂以500-700r/min的转速和100-120℃的温度下混合6-10min，得到预混料；
(2)将所述预混料和固化剂投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度145-150℃、二区温度155-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-150℃和五区温度135-145℃。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在PVC中加入了一定量的CTBN改性环氧树脂进行增韧改性，相对一般的弹性体增韧，在强度上有一定的改善；
(2)固化后的CTBN改性环氧树脂由于环氧树脂的环氧基团失去了活性，因此PVC的热稳定性也有所提高。
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
一种仿硅胶柔软耐热PVC，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000041
所述CTBN改性环氧树脂的制备方法为：将70重量份的环氧树脂、30重量份的CTBN和0.3重量份的催化剂进行混合并加热至110℃，保温反应2.5h，即得到所述的CTBN改性环氧树脂。
其中，所述PVC为S-1300PVC粉，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述填充剂为纳米碳酸钙，所述纳米碳酸钙的粒径为50-70nm。
其中，所述催化剂为三苯基膦。
其中，所述固化剂由4，4-二氨基二苯砜和甲基四氢邻苯二酸酐按重量比1:1的比例组成。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
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。
如上所述所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVC和增塑剂在高速混合机中以1100r/min的转速和110℃的温度下混合25min，然后加入填充剂、CTBN改性环氧树脂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂以600r/min的转速和110℃的温度下混合8min，得到预混料；
(2)将所述预混料和固化剂投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度147℃、二区温度158℃、三区温度153℃、四区温度145℃和五区温度140℃。
实施例2
一种仿硅胶柔软耐热PVC，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000051
所述CTBN改性环氧树脂的制备方法为：将70重量份的环氧树脂、30重量份的CTBN和0.3重量份的催化剂进行混合并加热至100℃，保温反应2h，即得到所述的CTBN改性环氧树脂。
其中，所述PVC为S-1300PVC粉，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述填充剂为玻璃微珠。
其中，所述催化剂为三苯基膦。
其中，所述固化剂为二苯甲烷二胺。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钙按重量比1:1组成的混合物。
其中，所述阻燃剂为氢氧化铝。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
如上所述所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVC和增塑剂在高速混合机中以1000r/min的转速和100℃的温度下混合20min，然后加入填充剂、CTBN改性环氧树脂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂以500r/min的转速和100℃的温度下混合6min，得到预混料；
(2)将所述预混料和固化剂投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度145℃、二区温度155℃、三区温度150℃、四区温度140℃和五区温度135℃。
实施例3
一种仿硅胶柔软耐热PVC，包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000061
Figure BDA0002337002050000071
所述CTBN改性环氧树脂的制备方法为：将70重量份的环氧树脂、30重量份的CTBN和0.3重量份的催化剂进行混合并加热至120℃，保温反应3h，即得到所述的CTBN改性环氧树脂。
其中，所述PVC为S-1300PVC粉，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述填充剂为二氧化硅。
其中，所述催化剂为三苯基膦。
其中，所述固化剂为4，4-二氨基二苯砜。
其中，所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比3:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1076。
如上所述所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVC和增塑剂在高速混合机中以1200r/min的转速和120℃的温度下混合30min，然后加入填充剂、CTBN改性环氧树脂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂以700r/min的转速和120℃的温度下混合10min，得到预混料；
(2)将所述预混料和固化剂投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度150℃、二区温度160℃、三区温度155℃、四区温度150℃和五区温度145℃。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
PVC包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000081
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
PVC包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000082
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
PVC包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002337002050000083
Figure BDA0002337002050000091
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 BDA0002337002050000092
从对比例1的试验结果可知，环氧树脂和CTBN未经事先改性而加入PVC基体中仅仅起到的是物理共混的作用，即性能上的简单叠加，而从对比例2和对比例3的对比可知，CTBN所起到的作用主要是增韧，环氧树脂所起到的作用主要是增强，随着二者的用量不同，PVC的物性也随之改变。而本发明实施例1的PVC具有较好的拉伸强度和冲击强度，说明CTBN改性环氧树脂存在协效作用，既实现更加显著的增韧效果，也克服了一般弹性体降低PVC刚性性能的问题。
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)

1.一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0002337002040000011
所述CTBN改性环氧树脂的制备方法为：将70重量份的环氧树脂、30重量份的CTBN和0.3重量份的催化剂进行混合并加热至100-120℃，保温反应2-3h，即得到所述的CTBN改性环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：所述PVC为S-1300PVC粉，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
3.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：所述填充剂为玻璃纤维、玻璃微珠、二氧化硅、碳酸钙和氮化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：所述催化剂为三苯基膦。
5.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：所述固化剂为二苯甲烷二胺、4，4-二氨基二苯砜和甲基四氢邻苯二酸酐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，其特征在于：所述热稳定剂为液体钙锌稳定剂。
7.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，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。
8.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，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。
9.根据权利要求1所述的一种仿硅胶柔软耐热PVC，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仿硅胶柔软耐热PVC的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将PVC和增塑剂在高速混合机中以1000-1200r/min的转速和100-120℃的温度下混合20-30min，然后加入填充剂、CTBN改性环氧树脂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂以500-700r/min的转速和100-120℃的温度下混合6-10min，得到预混料；
(2)将所述预混料和固化剂投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度145-150℃、二区温度155-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-150℃和五区温度135-145℃。
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