CN111117115B - 一种以水为媒介的pvc类一次性手套的绿色生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺。通过非离子型乳化剂将PVC颗粒分散在水中，形成分散液；然后将增塑剂加入上述分散液中，并通过搅拌和加热使增塑剂形成微液滴，加速PVC颗粒吸收溶胀所有增塑剂分子，形成增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液；最后用陶瓷或金属手模蘸取该分散液，垂滴适当时间后使溶胀后的PVC颗粒均匀分散在手模表面，随后将手模放入烘箱中烘烤，使增塑剂溶胀的PVC颗粒塑化成型，冷却后得到PVC手套。本发明以水为媒介，生成的增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液均匀、稳定，制备的PVC手套性能可调，全过程无有机溶剂，为绿色生产工艺，对改善环境具有重要意义。
Description
技术领域
本发明公开了一种以水为媒介的PVC(聚氯乙烯)类一次性手套的绿色生产工艺，制备的PVC手套性能可调，全过程无有机溶剂，为绿色生产工艺，对改善环境具有重要意义。
背景技术
PVC类一次性手套弹性好，使用舒适，在家庭、医院等场所应用广泛。PVC类一次性手套一般以PVC树脂混合料(PVC树脂与其他材料的混合物，其他材料是指与PVC相溶的塑胶产品)为原材料。在传统的制备过程中，通常将PVC颗粒、增塑剂(例如：对苯二甲酸二辛酯即DOTP)等溶解于有机溶剂(例如：低分子量芳香烃溶剂油)，形成均匀的混合溶液，最后用陶瓷或金属手模蘸取该混合溶液，垂滴适当时间后，混合溶液均匀覆盖在手模表面，随后将手模放入烘箱中烘烤一定时间，使PVC树脂混合料塑化成型，冷却后得到PVC手套。上述PVC类一次性手套生产方法使用大量的有机溶剂，制备过程中有机溶剂挥发排入大气，造成严重的环境污染。
基于此，取代有机溶剂，开发以水为媒介的绿色生产工艺具有重要意义。本发明以水为媒介开发PVC类一次性手套的绿色生产工艺，首先通过非离子型乳化剂将PVC颗粒分散在水中，然后让PVC颗粒吸收溶胀所有增塑剂分子，形成均匀、稳定的增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液，最后通过手模蘸取上述分散液，烘烤制备的PVC手套性能可调，全过程无有机溶剂，为绿色生产工艺，对改善环境具有重要意义。
发明内容
针对PVC手套制备过程中有机溶剂挥发排入大气造成严重环境污染的问题，本发明以水为媒介，生成均匀、稳定的增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液，制备的PVC手套性能可调，全过程无有机溶剂，为绿色生产工艺，对改善环境具有重要意义。
本发明提供了一种以水为媒介的PVC(聚氯乙烯)类一次性手套的绿色生产工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)以质量份计，将100份的PVC颗粒、3～6份的非离子乳化剂和140～200份的水混合后分散，得到含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液；
(2)在步骤(1)生成的PVC颗粒分散液中加入60～90份的增塑剂，首先通过搅拌和均质使增塑剂分散成微液滴，然后在温度35～65℃下，用转速60～200rpm进行慢速搅拌6～8小时，加速PVC颗粒吸收溶胀增塑剂分子，直至所有增塑剂被PVC颗粒溶胀，形成增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液；
(3)用陶瓷或金属手模蘸取步骤(2)得到的增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液，随后垂滴5～20s后，使增塑剂溶胀的PVC颗粒均匀分散在手模表面；
(4)将步骤(3)得到的手模放入烘箱中烘烤5～15min，烘箱温度控制在180℃～240℃，使增塑剂溶胀的PVC颗粒塑化成型，得到具有一定厚度的PVC手套；
(5)从烘箱出来的手模经过自然冷却、卷唇、粘粉等工序，制得PVC手套；将PVC手套从手模上脱离，计数存放。
优选的，步骤(1)所述PVC颗粒的规格为XP-170或者TPM-31，其聚合度为1400～1700。
优选的，步骤(1)中所述非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，规格为TX-4，优选为4份。
优选的，步骤(1)中所述水优选为160份。
优选的，步骤(2)所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯，优选为70份。
优选的，步骤(2)所述经由低速混合到高速分散的搅拌是指搅拌速度由0逐渐升高直至搅拌速度为1000～6000rpm。其中，在低转速阶段，增塑剂与PVC颗粒在水中的分散液进行混合，在高转速下，增塑剂在PVC颗粒分散液中进行分散。
优选的，步骤(2)中所述温度优选为40℃。
优选的，步骤(2)中所述转速优选为80rpm。
优选的，步骤(3)中所述垂滴时间优选为10s。
优选的，步骤(4)中所述烘箱烘烤时间优选9min。
优选的，步骤(4)中所述烘箱温度优选190℃。
增塑剂通常为小分子，在与PVC大分子接触后易发生溶胀现象，即高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象。溶胀是高分子材料特有的现象，其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊，分子运动速度相差很大，溶剂分子扩散速度较快，而高分子向溶剂中的扩散缓慢。因此小分子量的溶剂分子渗透进入高分子材料内部使其体积增大，即为溶胀。
在塑化阶段，首先乳液水相蒸发，乳液破裂，此时小分子增塑剂与大分子PVC充分接触，在PVC温度升高时，增塑剂分子插入到PVC分子链间，一方面增塑剂的极性酯基与PVC的极性基团“相互作用”，彼此能很好地互溶，不相排斥，从而使PVC大分子间作用力减弱，塑性增加。另一方面，增塑剂的非极性烷基夹在PVC分子链间，把PVC的极性基遮蔽起来，也减小了PVC分子链间的作用力，所以成型加工时增塑剂的作用链的移动就比较容易。因此在塑化过程中也伴随着溶胀。
如果溶胀不均匀，即少量的PVC与大量的DOTP发生作用，则会产生团状粘稠物，这即是PVC糊树脂不稳定的原因。通过采用以上发明方法，让PVC颗粒在塑化之前溶胀，克服了PVC糊树脂不能稳定保存的弊端。
本发明的有益效果如下：
(1)传统的PVC类一次性手套生产方法是典型的高污染的方法。且该方法一直没有得到彻底改进，较多PVC类手套生产企业仍然采用该工艺。这套传统方法的缺点是使用大量的溶剂油类降粘剂，加入到混合料里。这些溶剂油出来使混合料变稀从而降低手套厚度及重量外，在手套生产过程中没有其他的任何作用，但这些溶剂油在烘箱内被蒸发后，会形成石油类污染物难以处理，排入大气造成严重的环境污染，并且增加手套成本近20％。而本方法不需要使用有机溶剂，而是通过将PVC颗粒与增塑剂通过表面活性剂(TX-4)制成乳液，所得粘度与水相近，能够均匀的附着在陶瓷或者金属手模的表面，并且能够通过调节水的含量来控制PVC手套的厚度。
(2)由于PVC糊树脂稳定性较差，在制备乳液时搅拌时间过长，以及PVC糊树脂保存温度过高，都将使PVC糊树脂变性，并且生成粘度较大的团状物，如图6所示，甚至多个小的团状物会聚集成一个大的膏状粘稠物，如图7所示，图中大片的圆形区域即为PVC糊树脂变质所产生的团状物，其最后在生产手套时会使手套产生沙眼或者大的空洞。本发明通过采用先均匀溶胀后塑化的方法，将PVC的溶胀和塑化分开，通过，慢速搅拌低温加热，使得PVC颗粒均匀溶胀，从而避免了团状物以及膏状粘稠物的产生，使得PVC糊树脂具有良好的稳定性，能够在较高温度下长时间保存，而且在长时间搅拌的情况下，也能保持其稳定性。
(3)在现有一次性PVC手套的生产工艺中，最后阶段为将蘸有PVC糊树脂的手模置于烘箱中塑化，在PVC糊树脂由常温升至烘箱的设置温度时，此时，糊树脂中的PVC颗粒会吸纳DOTP增塑剂小分子，发生溶胀现象，但此时若整个手模受热不均匀，会使得PVC手套溶胀不均匀，进而导致生产的PVC手套质量不均匀，影响使用，因此生产中多将PVC手模旋转烘烤使得受热均匀，但也会使得整个操作变得复杂，不易控制。通过本发明方法，将PVC颗粒和增塑剂分子的溶胀现象与塑化作用分开，使PVC颗粒在低温低速搅拌中先均匀溶胀，再将溶胀后的混合液置于烘箱中塑化成形，使得操作更为简单可控，制备的PVC手套性能可调。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。
图1为实施例1制得PVC糊树脂乳液光学图像；
图2为实施例1中制备的溶胀后的PVC混合溶液光学图像；
图3为实施例1中由先溶胀后塑化制得的PVC手套；
图4为光学显微镜下薄膜厚度的观察图；
图5为实施例2调节DOTP的量制备不同性质的PVC手套；
图6为光学显微镜下PVC糊树脂乳液不稳定产生的团状物变性图；
图7为光学显微镜下PVC糊树脂乳液不稳定产生的膏状变性图。
具体实施方式
实施例1：先溶胀后塑化制备PVC手套
(1)本实施例采用PVC颗粒的牌号为TPH-31，非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚(TX-4)，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)，将100份的PVC颗粒、4份的TX-4和160份的水混合后分散，得到含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液；
(2)在步骤(1)生成的PVC分散液中加入70份的DOTP，并开动搅拌分散上层的DOTP，经由低速混合到高速分散的搅拌，即可以制得PVC糊树脂乳液，如图1所示，其中圆形区域即为乳液，乳液内部为DOTP增塑剂，边界处聚集的为PVC颗粒，呈现黑色；
(3)将步骤(2)生成的乳液在温度40℃下，用转速70rpm进行慢速搅拌6小时，使DOTP进入PVC分子中，实现溶胀，溶胀效果如图2，途中黑色的小颗粒即为溶胀后的PVC颗粒，白色透明状的为水溶液；
(4)将步骤(3)得到的溶胀的PVC颗粒在水中的分散液放入料槽，用陶瓷手模蘸取上述混合液，并垂滴10s；
(5)垂滴完多余溶液后，将覆有混合料的手模放入烘箱塑化，烘箱温度控制在190℃，烘烤时间控制在9min；
(6)冷却适当时间，人工取下手套薄膜，如图3所示，可见薄膜质地均匀柔软，为半透明状，将薄膜从手模具上取下，在光学显微镜下观察如图4所示，薄膜厚40μm，且厚度均匀。
实施例2：调节DOTP制备不同性质的PVC手套
(1)本实施例采用PVC颗粒的牌号为TPH-31，非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚(TX-4)，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)，将100份的PVC颗粒、4份的TX-4和160份的水混合后分散，得到含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液，重复上述步骤制得另外两份同样的含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液；
(2)在步骤(1)生成的三份PVC颗粒分散液中分别加入50份、70份、90份的DOTP，并开动搅拌分散上层的DOTP，经由低速混合到高速分散的搅拌，即可以制得PVC糊树脂乳液；
(3)将步骤(2)生成的三份乳液同时在温度40℃下，用转速70rpm进行慢速搅拌6小时，使DOTP分子进入PVC颗粒中，得到溶胀的PVC颗粒在水中的分散液；
(4)将步骤(3)得到的溶胀的PVC颗粒在水中的分散液分别放入三个料槽，分别用陶瓷材料的手模蘸取上述混合液，并垂滴10s；
(5)垂滴完多余乳液后，将覆有混合料的手模放入烘箱塑化成形，烘箱温度为190℃，烘烤时间为8min；
(6)冷却适当时间，人工取下PVC手套，PVC手套如图5所示，PVC手套质地均匀柔软，具有一定的延展性，且随着DOTP量的增加，PVC手套的柔软性更好。
对比例3：PVC糊树脂乳液和溶胀的PVC颗粒分散液稳定性对比
(1)本实施例采用PVC颗粒的牌号为TPH-31，非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚(TX-4)，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)，将100份的PVC颗粒、4份的TX-4和160份的水混合后分散，得到含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液；
(2)在步骤(1)生成的PVC颗粒分散液中加入70份的DOTP，并开动搅拌分散上层的DOTP，经由低速混合到高速分散的搅拌，即可以制得PVC糊树脂乳液；
(3)将步骤(2)生成的PVC糊树脂乳液等分成两份，取第一份乳液在温度40℃下，用转速70rpm进行慢速搅拌6小时，使DOTP分子进入PVC颗粒中，得到溶胀的PVC颗粒在水中的分散液；
(4)将步骤(3)得到的PVC糊树脂乳液与溶胀后的PVC颗粒分散液两份溶液都放置在40℃下加热12小时，取PVC糊树脂乳液在光学显微镜下观看，如图6所示，生成了粘度较大的团状物，继续加热12小时，取PVC糊树脂乳液在光学显微镜下观看，如图7所示，图中大片的圆形区域即为PVC糊树脂变质所产生的团状物。
(3)将步骤(4)得到的长时间加热后的PVC糊树脂乳液和溶胀的PVC颗粒在水中的分散液分别放入料槽，分别用陶瓷手模蘸取上述混合液，并垂滴10s；
(5)垂滴完多余溶液后，将覆有混合料的手模分别放入烘箱塑化，烘箱温度控制在190℃，烘烤时间控制在9min；
(6)冷却适当时间，人工取下薄膜，可见加热后的PVC糊树脂乳液所制得的PVC手套上有空洞和沙眼，而加热后的溶胀的PVC颗粒的分散液基本没有变化，可见PVC糊树脂乳液稳定性较差，容易生成团状聚集物或者膏状变性，最终影响PVC手套的质量，先溶胀后塑化的方法制得的溶胀的PVC颗粒在水中的分散液具有较好的稳定性。
Claims (10)
1.一种以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以质量份计，将100份的PVC颗粒、3～6份的非离子乳化剂和140～200份的水混合后分散，得到含有乳化剂的PVC颗粒在水中的分散液；
(2)在步骤(1)生成的PVC颗粒分散液中加入60～90份的增塑剂，首先通过经由低速混合到高速分散使增塑剂分散成微液滴，然后在温度35～65℃下，用转速60～200rpm进行慢速搅拌6～8小时，加速PVC颗粒吸收溶胀增塑剂分子，直至所有增塑剂被PVC颗粒溶胀，形成增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液；
(3)用陶瓷或金属手模蘸取步骤(2)得到的增塑剂溶胀的PVC颗粒在水中的分散液，随后垂滴5～20s后，使增塑剂溶胀的PVC颗粒均匀分散在手模表面；
(4)将步骤(3)得到的手模放入烘箱中烘烤5～15min，烘箱温度控制在180℃～240℃，使增塑剂溶胀的PVC颗粒塑化成型，冷却后得到具有一定厚度的PVC手套。
2.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述PVC颗粒的规格为XP-170或者TPM-31，其聚合度为1400～1700。
3.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述水的质量优选为160份。
5.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(2)所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
6.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(2)所述经由低速混合到高速分散的搅拌是指搅拌速度逐渐升高直至搅拌速度为1000～6000rpm。
7.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(2)中所述温度优选为40℃，所述转速优选为70rpm。
8.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述手模为陶瓷或金属材料的立体手模。
9.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述手模垂滴时间优选10s。
10.根据权利要求1所述的以水为媒介的PVC类一次性手套的绿色生产工艺，其特征在于，步骤(4)中所述烘箱烘烤时间优选9min，所述烘箱温度优选190℃。
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