CN111440394A - 一种抗氧化pvc木塑护栏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗氧化PVC木塑护栏，包括以下重量份的原料：100‑130份改性PVC树脂、8‑12份农作物秸秆粉、10‑15份轻质碳酸钙、2.5‑4份增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏；以改性PVC树脂、农作物秸秆粉、轻质碳酸钙和增塑剂为原料，进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏，制备的木塑护栏具有良好的抗光氧化性能，可抵抗紫外线侵蚀，延缓木塑护栏的老化。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种抗氧化PVC木塑护栏。
背景技术
木塑复合材料是采用木材加工剩余物、废旧木材、农作物秸秆等木质纤维材料和废旧热塑性塑料为主要原料，通过挤出、压制等成型方式形成的复合材料。木塑复合材料既具有木质纤维材料的高强度和高弹性，又具有塑料的高韧性和耐疲劳等优点，是一种既似木材又优于木材的新型代木材料。近年来，这种通过将植物纤维与回收塑料复合形成木塑复合材料，因其良好的性能逐渐被用户认知认可，是良好的以塑代木、以塑代钢的新型环保材料。
木塑复合材料具有污染小、耐酸碱、防水、抗腐蚀、强度高、可回收等特点，采用天然纤维填充于增强热塑性材料中，通过高温高压挤出压制成型，无毒无味，使用后可再生。其不但可有效的解决单一材料的某些性能缺陷，而且这些木塑复合材料在建筑、工程领域的广泛应用对于解决废弃塑料的回收利用、长期利用问题也是一条十分有效的途径，也是解决环保问题，降低白色污染的有效方式。
聚氯乙烯材料由于低廉的价格和优异的性能而广泛应用，但其最大的缺点是对热和光的稳定性差，在实际生产过程中，合成的聚氯乙烯链上总会存在不稳定的氯结构，致使其在加工受热过程中很容易分解产生氯化氢气体，影响产品的外观颜色和力学性能，耐热性较差，同时，聚氯乙烯材料在日光或强的荧光下，也会吸收紫外线发生自动氧化，使聚氯乙烯材料降解，因而光稳定性也较差，易老化降解；理想的PVC链上只存在C-C/C-H/C-Cl这三种共价键，在超过190-220nm波长范围内的紫外光不会有吸收，但PVC材料的光稳定性仍然较差，说明PVC材料中存在吸收紫外光的结构，我们称之为PVC的缺陷结构，它是由于实际生产和加工PVC的过程中产生的。这种缺陷结构是造成PVC材料光稳定性差的主要原因，主要包括烯丙基氯、叔氯、叔氢、碳碳双键、链端基、过氧化物和含氧的官能团等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗氧化PVC木塑护栏，以改性PVC树脂、农作物秸秆粉、轻质碳酸钙和增塑剂为原料，进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏，制备的木塑护栏具有良好的抗光氧化性能，可抵抗紫外线侵蚀，延缓木塑护栏的老化。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗氧化PVC木塑护栏，包括以下重量份的原料：100-130份改性PVC树脂、8-12份农作物秸秆粉、10-15份轻质碳酸钙、2.5-4份增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏。
进一步，所述的改性PVC树脂的制备方法为：
S1、在反应釜中加入105-110mmol烯丙基琥珀酸酐、100mmol 4-氨基哌啶、酸催化剂和300-400ml溶剂四氢呋喃，加热至70-75℃，进行回流反应10-15h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，经干燥后即得到中间体A1；
S2、在烧杯中投入50mmol中间体A1、50-55mmol氢氧化钠和150-200ml质量分数为70％的乙醇水溶液，室温下搅拌35-40min，使得中间体A1形成钠盐完全溶解在溶液中，接着加入25-26mmol氯化钡，室温下搅拌1-1.5h，静置,趁冷抽滤，采用无水乙醇洗涤，经干燥后即得到钡盐中间体A2；
S3、在反应釜中投入20mmol 1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、20.5-21mmol钡盐中间体A2和催化剂加入到反应瓶中，加入100-150ml溶剂二甲苯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，加热至115-125℃，进行硅氢加成反应8-10h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醇洗涤，即得到式A结构的改性剂；
S4、将PVC树脂和步骤S3制备的改性剂进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂。
进一步，步骤S1中，所述的酸催化剂为乙酸，乙酸的添加量为25-35ml。
进一步，步骤S2中，所述的静置具体为：在室温下静置半小时后放入0-5℃冰箱中再静置2-3h。
进一步，步骤S3中，所述的催化剂为RhH(PPH3)4，催化剂的添加量为3-5mmol。
进一步，步骤S4中，PVC树脂和改性剂的质量比为50：7-9。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种抗氧化PVC木塑护栏，以改性PVC树脂、农作物秸秆粉、轻质碳酸钙和增塑剂为原料，进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏，制备的木塑护栏具有良好的抗光氧化性能，可抵抗紫外线侵蚀，延缓木塑护栏的老化；
制备的改性PVC树脂是将PVC树脂和改性剂进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂，改性剂以烯丙基琥珀酸酐和4-氨基哌啶为起始原料，在酸性条件下，制备得到了含有一个羧基的中间体A1，接着中间体A1与氢氧化钠发生皂化反应，得到了钠盐中间体，然后加入氯化钡，钠盐中间体与氯化钡发生复分解反应，得到了钡盐中间体A2，最后在催化剂RhH(PPH3)4的催化下，钡盐中间体B与1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷，得到了改性剂A,改性剂A中不含有易氧化的C＝C，含有光稳定有效基团(哌啶基-受阻胺)，在光、氧等外界条件下，受阻胺会转变为氮氧自由基，这种氮氧自由基能够捕获PVC材料中因降解而产生的烷基、烷氧基等，并生成相应的酯和过氧酯，这种酯和过氧酯有会与烷基、烷氧基或过氧烷基反应，在消除自由基的同时又生成了氮氧自由基，这种循环反应能极大地减缓pvc材料的光老化过程；另外，改性剂C中的羧酸钡盐可吸收PVC降解释放的氯化氢，保证受阻胺的活性稳定，避免其失活，可长期持久的维持聚氯乙烯的光稳定性；最后，苯基有机硅键合在光稳定基团中，解决了苯基有机硅和PVC相容性的问题，有机硅中的硅氧键的键能高于碳碳键，且含有刚性苯基基团，从而增加了PVC的热稳定性，协同光稳定有效基团等提高了PVC树脂的抗氧化性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明改性剂的反应流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，改性剂的制备方法为：
S1、在反应釜中加入105-110mmol烯丙基琥珀酸酐、100mmol 4-氨基哌啶、酸催化剂和300-400ml溶剂四氢呋喃，加热至70-75℃，进行回流反应10-15h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，经干燥后即得到中间体A1；
S2、在烧杯中投入50mmol中间体A1、50-55mmol氢氧化钠和150-200ml质量分数为70％的乙醇水溶液，室温下搅拌35-40min，使得中间体A1形成钠盐完全溶解在溶液中，接着加入25-26mmol氯化钡，室温下搅拌1-1.5h，静置半小时后放入0-5℃冰箱中再静置2-3h,趁冷抽滤，采用无水乙醇洗涤，经干燥后即得到钡盐中间体A2；
S3、在反应釜中投入20mmol 1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、20.5-21mmol钡盐中间体A2和催化剂加入到反应瓶中，加入100-150ml溶剂二甲苯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，加热至115-125℃，进行硅氢加成反应8-10h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醇洗涤，即得到式A结构的改性剂；
改性剂A的红外表征如下所示：IR(KBr):
3065-3024(苯环)，2951-2869(-CH3、-CH2-),1735(-COO-)，1639(酰胺),939(Si-O)cm-1。
实施例2
改性PVC树脂的制备：将PVC树脂和改性剂按照质量比为50：7进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂。
一种抗氧化PVC木塑护栏,包括以下重量的原料：100g改性PVC树脂、10g农作物秸秆粉、12g轻质碳酸钙、3g增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏。
实施例3
改性PVC树脂的制备：将PVC树脂和改性剂按照质量比为50：9进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂。
一种抗氧化PVC木塑护栏,包括以下重量的原料：115g改性PVC树脂、8g农作物秸秆粉、15g轻质碳酸钙、2.5g增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏。
实施例4
改性PVC树脂的制备：将PVC树脂和改性剂按照质量比为50：9进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂。
一种抗氧化PVC木塑护栏,包括以下重量的原料：130g改性PVC树脂、12g农作物秸秆粉、14g轻质碳酸钙、4g增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏。
实施例2-4制备的改性PVC树脂进行性能测试
一、热稳定性测试：参照GB2917.1-2002
实验步骤为：具体操作为：将实施例2-4制备的PVC树脂和纯PVC树脂分别放入研钵中研磨成粉末，接着装入小试管中，向小试管中插入一张刚果红试纸并用胶带将试纸的一端固定在管口，且使试纸另一端距离PVC粉末约2cm，将小试管放入己加热至170℃的油浴锅中，使试管中的物料与油浴锅中的油面平行，并开始计时，观察刚果红试纸的颜色变化，当试纸颜色由红变为蓝时，结束计时，记录时间，此为热稳定时间。PVC在约170℃时，会急剧分解释放氯化氢气体，刚果红试纸与氯化氢反应变蓝，通过变色时间的长短可判断热稳定剂效果的优劣。
表一、PVC树脂的热稳定性测试结果
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 纯PVC树脂 | |
| 热稳定时间 | 75min | 76min | 79min | 90s |
由上表可知，本发明制备的改性PVC树脂条具有良好的热稳定性。
二、耐紫外性测试
由上表可知，本发明制备的改性PVC树脂具有良好的抗光氧化性。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：包括以下重量份的原料：100-130份改性PVC树脂、8-12份农作物秸秆粉、10-15份轻质碳酸钙、2.5-4份增塑剂；将组分量的上述原料进行混合后加入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到木塑母粒，接着经加工成型即得到抗氧化PVC木塑护栏。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：所述的改性PVC树脂的制备方法为：
S1、在反应釜中加入105-110mmol烯丙基琥珀酸酐、100mmol 4-氨基哌啶、酸催化剂和300-400ml溶剂四氢呋喃，加热至70-75℃，进行回流反应10-15h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，经干燥后即得到中间体A1；
S2、在烧杯中投入50mmol中间体A1、50-55mmol氢氧化钠和150-200ml质量分数为70％的乙醇水溶液，室温下搅拌35-40min，使得中间体A1形成钠盐完全溶解在溶液中，接着加入25-26mmol氯化钡，室温下搅拌1-1.5h，静置,趁冷抽滤，采用无水乙醇洗涤，经干燥后即得到钡盐中间体A2；
S3、在反应釜中投入20mmol 1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、20.5-21mmol钡盐中间体A2和催化剂加入到反应瓶中，加入100-150ml溶剂二甲苯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，加热至115-125℃，进行硅氢加成反应8-10h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醇洗涤，即得到式A结构的改性剂；
S4、将PVC树脂和步骤S3制备的改性剂进行混合后加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出后即得到改性PVC树脂。
3.根据权利要求2所述的一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：步骤S1中，所述的酸催化剂为乙酸，乙酸的添加量为25-35ml。
4.根据权利要求2所述的一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：步骤S2中，所述的静置具体为：在室温下静置半小时后放入0-5℃冰箱中再静置2-3h。
5.根据权利要求2所述的一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：步骤S3中，所述的催化剂为RhH(PPH3)4，催化剂的添加量为3-5mmol。
6.根据权利要求2所述的一种抗氧化PVC木塑护栏，其特征在于：步骤S4中，PVC树脂和改性剂的质量比为50：7-9。
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| US5158998A (en) * | 1990-03-23 | 1992-10-27 | Enichem Synthesis S.P.A. | Method for stabilizing lacquers and coatings, and the stabilized compositions obtained |
| CN103772894A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-07 | 李胜刚 | 一种塑木复合材料及其制作方法 |
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