CN111303554B - 一种pvc塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC塑料及其制备方法，涉及PVC类高分子材料的技术领域，按重量份数计，其原料包括以下组分，PVC 90‑100份；润滑剂2‑3份；增塑剂6‑9份；抗氧剂1‑2份；4‑甲氧基苯脲2‑3份；硬脂酸钙2‑3份。硬脂酸钙具有良好的润滑效果，能够提高各组分的混合均匀度，以提高产品质量。此外，硬脂酸钙还能够作为长效型主热稳定剂，虽不能有效抑制PVC初期降解和变色但却具有较好的长期热稳定性能。4‑甲氧基苯脲通过其羰基C原子作为亲电原子与PVC发生亲电反应而发挥热稳定作用，其具有类似于硬脂酸锌的热稳定性，属于初效型主热稳定剂，与硬脂酸钙并用存在着明显的协同效应，且4‑甲氧基苯脲和硬脂酸钙的最佳并用比为1：1。

Description

一种PVC塑料及其制备方法
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塑料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯英文简称为PVC，是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，被广泛应用于各大工业领域中。
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。
由于PVC对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光暴晒，就会分解而产生氯化氢，进一步自动催化分解，引起色变，物理机械性能也迅速下降，导致其在户外的使用寿命较短，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塑料，能够有效提高PVC塑料的热稳定性，以提高PVC产品的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种PVC塑料，按重量份数计，其原料包括以下组分，
PVC 90-100份；
润滑剂 2-3份；
增塑剂 6-9份；
抗氧剂 1-2份；
4-甲氧基苯脲 2-3份；
硬脂酸钙 2-3份。
通过采用上述技术方案，PVC是五大通用塑料之一，具有强度高、可增塑、耐腐蚀、难燃、绝缘性好、透明度高等优点，其制品具有广泛的用途。但是PVC受热时会发生由活性部位（如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等）引发的自催化脱HCl反应，形成共轭多烯链并进而发生断链、交联等反应而变色、降解。目前工业上常用的热稳定剂主要有无机铅盐、金属皂和有机锡等，这些热稳定剂的应用均存在较为严重的重金属污染问题。
硬脂酸钙具有良好的润滑效果，能够提高各组分的混合均匀度，以提高产品质量。此外，硬脂酸钙还能够作为长效型主热稳定剂，虽不能有效抑制PVC初期降解和变色但却具有较好的长期热稳定性能。
4-甲氧基苯脲通过其羰基C原子作为亲电原子与PVC发生亲电反应而发挥热稳定作用，其具有类似于硬脂酸锌的热稳定性，属于初效型主热稳定剂，与硬脂酸钙并用存在着明显的协同效应，且4-甲氧基苯脲和硬脂酸钙的最佳并用比为1：1。
进一步地，按重量份数计，所述原料包括硬脂酸锌2-4份。
通过采用上述技术方案，硬脂酸锌具有良好的润滑效果，能够提高各组分的分散均匀度，同时硬脂酸锌还能够有效抑制PVC初级降解和变色，和硬脂酸钙合用能够起到协同作用，进一步提高PVC产品的热稳定性。
进一步地，按重量份数计，所述原料包括环氧大豆油5-8份。
通过采用上述技术方案，环氧大豆油与PVC相容性好，能够作为PVC的无毒增塑剂兼稳定剂。且环氧大豆油能够在不抑制PVC初期热稳定性能的情况下，有效提高硬脂酸钙/4-甲氧基苯脲并用体系的长期热稳定性能。
进一步地，按重量份数计，所述原料包括镁铝水滑石粉2-3份。
通过采用上述技术方案，镁铝水滑石粉加入到PVC中，水滑石的层间阴离子能与HCl发生离子交换反应，生成氯离子插层水滑石，水滑石还会吸附HCl并与其反应形成金属氯化物，可有效消除HCl对PVC的自催化降解作用，提高PVC的热稳定性能。但是水滑石颗粒中含有大量的结构水和吸附水，表面具有较多的非架桥羟基，易使相邻颗粒结合在一起，产生团聚，从而导致水滑石在PVC中的分散性和相容性变差，综合热稳定性变差。硬脂酸锌和硬脂酸钙产生的硬脂酸根离子能够吸附在水滑石的表面，使水滑石由亲水性变为疏水性，更容易分散在PVC中，与PVC的相容性更好、有效作用面积更大，因此能够吸附较多的HCl并抑制PVC的降解速率，相应地提高了PVC的长期热稳定性。
进一步地，所述润滑剂采用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，所述增塑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PVC塑料的制备方法，其包括以下步骤：
S1，原料的配置：将PVC、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、4-甲氧基苯脲、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、镁铝水滑石粉按照配方量进行称取，并混合均匀；
S2，原料的混炼：将混合均匀后的原料用双辊开炼机在165-175℃中混炼15-20min，获得母料；
S3，母料的挤出：将母料投入挤出机中进行塑化挤出；
S4，产品的压延：将塑化挤出的母料投入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得成品PVC塑料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. 硬脂酸钙具有良好的润滑效果，能够提高各组分的混合均匀度，以提高产品质量。此外，硬脂酸钙还能够作为长效型主热稳定剂，虽不能有效抑制PVC初期降解和变色但却具有较好的长期热稳定性能。4-甲氧基苯脲通过其羰基C原子作为亲电原子与PVC发生亲电反应而发挥热稳定作用，其具有类似于硬脂酸锌的热稳定性，属于初效型主热稳定剂，与硬脂酸钙并用存在着明显的协同效应，且4-甲氧基苯脲和硬脂酸钙的最佳并用比为1：1。
2. 硬脂酸锌具有良好的润滑效果，能够提高各组分的分散均匀度，同时硬脂酸锌还能够有效抑制PVC初级降解和变色，和硬脂酸钙合用能够起到协同作用，进一步提高PVC产品的热稳定性。
3. 环氧大豆油与PVC相容性好，能够作为PVC的无毒增塑剂兼稳定剂。且环氧大豆油能够在不抑制PVC初期热稳定性能的情况下，有效提高硬脂酸钙/4-甲氧基苯脲并用体系的长期热稳定性能。
4. 镁铝水滑石粉加入到PVC中，水滑石的层间阴离子能与HCl发生离子交换反应，生成氯离子插层水滑石，水滑石还会吸附HCl并与其反应形成金属氯化物，可有效消除HCl对PVC的自催化降解作用，提高PVC的热稳定性能。但是水滑石颗粒中含有大量的结构水和吸附水，表面具有较多的非架桥羟基，易使相邻颗粒结合在一起，产生团聚，从而导致水滑石在PVC中的分散性和相容性变差，综合热稳定性变差。硬脂酸锌和硬脂酸钙产生的硬脂酸根离子能够吸附在水滑石的表面，使水滑石由亲水性变为疏水性，更容易分散在PVC中，与PVC的相容性更好、有效作用面积更大，因此能够吸附较多的HCl并抑制PVC的降解速率，相应地提高了PVC的长期热稳定性。
5. 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。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塑料，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，润滑剂采用SG-70s，增塑剂采用柠檬酸三丁酯，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塑料的制备方法包括以下步骤：
S1，原料的配置：将PVC、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、4-甲氧基苯脲、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、镁铝水滑石粉按照配方量进行称取，并混合均匀；
S2，原料的混炼：将混合均匀后的原料用双辊开炼机在165℃中混炼20min，获得母料；
S3，母料的挤出：将母料投入挤出机中进行塑化挤出；
S4，产品的压延：将塑化挤出的母料投入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得成品PVC塑料。
实施例2
一种PVC塑料，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，润滑剂采用SG-70s，增塑剂采用柠檬酸三丁酯，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塑料的制备方法包括以下步骤：
S1，原料的配置：将PVC、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、4-甲氧基苯脲、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、镁铝水滑石粉按照配方量进行称取，并混合均匀；
S2，原料的混炼：将混合均匀后的原料用双辊开炼机在170℃中混炼15min，获得母料；
S3，母料的挤出：将母料投入挤出机中进行塑化挤出；
S4，产品的压延：将塑化挤出的母料投入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得成品PVC塑料。
实施例3
一种PVC塑料，按重量份数计，其原料组分如表1所示。
其中，润滑剂采用SG-70s，增塑剂采用柠檬酸三丁酯，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塑料的制备方法包括以下步骤：
S1，原料的配置：将PVC、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、4-甲氧基苯脲、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、镁铝水滑石粉按照配方量进行称取，并混合均匀；
S2，原料的混炼：将混合均匀后的原料用双辊开炼机在175℃中混炼15min，获得母料；
S3，母料的挤出：将母料投入挤出机中进行塑化挤出；
S4，产品的压延：将塑化挤出的母料投入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得成品PVC塑料。
实施例4
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
实施例5
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
实施例6
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
实施例7
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
其中，将环氧大豆油替换为等量的柠檬酸三丁酯。
实施例8
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
实施例9
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
其中，将增塑剂柠檬酸三丁酯替换为等量的环氧大豆油。
实施例10
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
其中，将抗氧剂由双[3-（3，5-二叔丁基-4羟基）苯基]丙酸三甘醇酯替换为等量的抗氧剂1010。
对比例
对比例1
与实施例2的区别在于，按重量份数计，PVC塑料的原料组分如表1所示。
性能检测试验
热稳定性检测：制备厚度约为1mm的试片，采用静态热稳定性能的测定法，即烘箱变色法，参照标准ASTM 2115-67，将试片放在试验箱中并于170℃条件下恒温加热，每隔5min取样，观察试片的颜色变化以评价其热稳定性（PVC受热时一般呈现由无色、黄色、棕黄、棕红、深棕、棕黑、黑色的颜色变化，代表降解程度逐步加深），分别记录各实施例和对比例的试片转化为棕红色的时间以及棕黑色的时间。
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》，对实施例2、9和实施例10的试片进行冲击强度检测，检测结果如表2所示。
表1、PVC塑料配方表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
PVC 90 95 100 95 95 95
润滑剂 2 2 3 2 2 2
增塑剂 6 7 9 7 7 7
抗氧剂 1 1 2 1 1 1
4-甲氧基苯脲 2 2 3 2 3 2
硬脂酸钙 2 2 3 3 2 2
硬脂酸锌 2 3 4 3 3 /
环氧大豆油 5 6 8 6 6 6
镁铝水滑石粉 2 2 3 2 2 2
表1-续
实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 对比例1
PVC 95 95 95 95 95
润滑剂 2 2 2 2 2
增塑剂 13 7 / 7 7
抗氧剂 1 1 1 1 1
4-甲氧基苯脲 2 2 2 2 /
硬脂酸钙 2 2 2 2 2
硬脂酸锌 3 3 3 3 3
环氧大豆油 / 6 13 6 6
镁铝水滑石粉 2 / 2 2 2
表2、试片性能检测表
至棕红色时间（min） 至棕黑色时间（min） 冲击强度（J/m）
实施例1 100 180 /
实施例2 100 180 74
实施例3 100 180 /
实施例4 95 175 /
实施例5 95 175 /
实施例6 80 155 /
实施例7 65 125 /
实施例8 75 145 /
实施例9 100 175 70
实施例10 100 180 69
对比例1 45 100 /
从实施例1-3可以看出，本发明具有良好的热稳定性，比较实施例2和实施例4、5可以看出，4-甲氧基苯脲和硬脂酸钙的最佳并用比为1：1，此时具有最佳的协同效应。
比较实施例2和实施例7、9可以看出，环氧大豆油能够在不抑制PVC初期热稳定性能的情况下，有效提高硬脂酸钙/4-甲氧基苯脲并用体系的长期热稳定性能。
比较实施例2和对比例1可以看出，在硬脂酸钙体系中加入4-甲氧基苯脲能够显著提高产品的热稳定性。
比较实施例2和实施例9、10可以看出，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，能够在一定程度上提高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 (4)

1.一种PVC塑料，其特征在于：按重量份数计，其原料包括以下组分，
PVC 90-100份；
润滑剂 2-3份；
增塑剂 6-9份；
抗氧剂 1-2份；
4-甲氧基苯脲 2-3份；
硬脂酸钙 2-3份；
环氧大豆油 5-8份；
镁铝水滑石粉 2-3份；
所述增塑剂采用柠檬酸三丁酯，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。
2.根据权利要求1所述的PVC塑料，其特征在于：按重量份数计，所述原料包括硬脂酸锌2-4份。
3.根据权利要求1所述的PVC塑料，其特征在于：所述润滑剂采用SG-70s。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PVC塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，原料的配置：将PVC、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、4-甲氧基苯脲、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、镁铝水滑石粉按照配方量进行称取，并混合均匀；
S2，原料的混炼：将混合均匀后的原料用双辊开炼机在165-175℃中混炼15-20min，获得母料；
S3，母料的挤出：将母料投入挤出机中进行塑化挤出；
S4，产品的压延：将塑化挤出的母料投入塑料压延机内，依次经压延成型、冷却定形、裁边，获得成品PVC塑料。
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催化合成环保增塑剂的研究及其应用进展;蒋平平等;《化工进展》;20120531;第31卷(第5期);第953-964页 *

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