CN111777827A - 一种改性pvc材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性PVC材料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：PVC粉80‑120份、增塑剂30‑60份、抗氧剂0.3‑0.6份、稳定剂3‑5份、植物纤维5‑10份、表面活性剂0.2‑1.2份、杀菌剂1‑2份、润滑剂8‑20份、加工助剂10‑12份、负离子粉3‑5份和远红外粉3‑5份。本发明在制备PVC材料中加入杀菌剂进行改性，杀菌剂(载银无机抗菌剂、二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸)改性的PVC材料在保证PVC材料原有性能基础上，提高了抗菌、杀菌和抗病毒的功能；还加入植物纤维进行改性PVC材料，让PVC材料能实现部分降解，提高了产品的环保效果。

Description

一种改性PVC材料及其制备方法

技术领域

本发明属于PVC材料领域，具体涉及一种改性PVC材料及其制备方法。

背景技术

PVC是聚氯乙烯的英文简称，是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC的优点为 便宜，透明，耐用，因而被世界各领域广泛运用，但PVC材料的热稳定性差，在100℃ 以上或经长时间阳光曝晒会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物 理机械性能也迅速下降，还有难以降解。

目前由于全球各国产业及科学界意识塑料材料与环境协调发展的重要性，对于产品 开发高性能、性价比高端塑料材料，针对塑料可塑性充分利用，提高使用寿命，回收并综合利用塑料材料减轻环保给塑料工业及原材料成本带来的双重压力，近几年随着塑料改性技术逐渐成熟，改性PVC全球市场需求逐渐提高。

近年来，国际改性PVC制品的应用迅速增长，其冲击改性问题越发受到重视。冲击改性剂不仅能提高树脂的冲击强度，不少品种还可改善树脂的加工性能，未来前景可期。

我国改性PVC市场发展空间广阔，但该行业起步较晚，我国改性PVC生产企业由于产品单一、技术含量低导致其市场占有率低。近几年产量及市场需求量持续上升趋势。 数据显示，截至到2018年上半年，我国改性PVC产业超14万吨，同比增长14.3％。需 求方面，我国改性塑料需求量达到1211万吨，同比增长9.46％。从下游市场来看，2018 年，家电领域改性塑料的需求量为479万吨左右，占比达到40％；汽车领域改性塑料的 需求量为452万吨，占比达到37％。

目前改性PVC使用量多，但是还存在一些问题，比如在自然环境中使用，尤其是华南地区，高温湿热的天气会使PVC滋生霉菌。霉菌能破坏PVC内部结构，使其物理性能 大幅下降，从而影响寿命。而功能性防霉PVC能抑制霉菌生长，延长用品使用寿命。还 有目前的改性PVC还存在难以降解和不耐温的问题。

因此，本发明研发了一种防霉杀菌、无味、耐温、环保和可降解的改性PVC材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性PVC材料及其制备方法，本发明制得的改性PVC材料，具备了防霉杀菌、无味、耐温、环保和可降解等优良性能。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种改性PVC材料，包括以下重量份数的原料：PVC粉80-120份、增塑剂30-60份、抗氧剂0.3-0.6份、稳定剂3-5份、植物纤维5-10份、表面活性剂0.2-1.2份、杀菌剂1.2-2.5份、润滑剂8-20份、加工助剂10-12份、负离子粉3-5份和远红外粉3-15份。

优选地，所述改性PVC材料，还包括以下重量份数的原料：固色剂0.5-3份和芳香剂0.5-3份。

优选地，所述增塑剂为酸二苯—异辛酯、偏苯三酸三辛脂或聚己二酸-1,2-丙二醇酯中的 至少一种。

优选地，所述稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡或有机锑中的至少一种。

优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的至少一种。

优选地，所述杀菌剂为载银无机抗菌剂、漂白粉、二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸的 至少一种。

更优选地，所述载银无机抗菌剂为硅酸盐载银抗菌粉、载银磷酸锆抗菌剂或载银磷酸 钙抗菌剂中的一种。

将三氯异氰尿酸，二氯异氰尿酸钠，硅酸盐载银无机抗菌剂，无机银系抗菌粉等组合 杀菌，可达到双重杀菌的效果。载银无机抗菌剂是以立方型磷酸锆、磷酸钙、硅酸盐等为载 体，把具有抗菌作用的银离子以稳定的形态均匀地分布到磷酸锆、磷酸钙、硅酸盐等的结构 中，具有强抗菌作用的超微细粉末。它具有安全性高和更好的耐热性，化学稳定性好，不产 生耐药性，可对肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等各类致病菌进 行高效广谱的抑制与杀灭。二氯异氰尿酸钠为白色粉末状或颗粒状的固体，是氧化性杀菌剂 中杀菌中广谱、高水平、低毒、中等刺激性的消毒剂，也是氯代异氰尿酸类中的主导产品。 可杀灭细菌芽孢、细菌繁殖体、真菌等多种致病性微生物，对肝炎病毒有一定杀灭作用。

优选地，所述加工助剂为苯乙烯类。

优选地，所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中至少一种。

优选地，所述植物纤维为木质素纤维、麻粽丝、黑毛丝或麦秸秆中的至少一种。

优选地，所述表面活性剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸中的至少一种。

优选地，所述芳香剂为薄荷香精油。

优选地，所述固色剂为季铵盐无醛固色剂。

优选地，所述负离子粉主要包括以下原料：电气石粉、纳米二氧化钛、纳米二氧化钇、 硅酸锆和硬脂酸钡。

更优选地，所述负离子粉还包括以下原料：水、分散剂和表面活性剂。

上述负离子粉的制备方法，包括如下步骤：

1)将电气石粉、纳米二氧化钛、纳米二氧化钇、硅酸锆、硬脂酸钡、分散剂和水混合， 研磨；

2)向步骤1)中加入表面活性剂，继续研磨1～2h，反应完全后得到负离子粉浆料，干 燥即得。

优选地，所述远红外粉为纳米无机远红外粉。

纳米无机远红外粉(含纳米氧化钛粉)具有催化氧化功能，在太阳光(尤其是紫外线) 照射下，生成OH^-，能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质，并具有杀菌功能。

一种改性PVC材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将增塑剂、杀菌剂、抗氧剂、稳定剂、植物纤维、润滑剂、加工助剂、芳香剂、 固色剂和表面活性剂混合搅拌1.5-2h，制得混合物Ⅰ；

(2)升温至110-120℃，向混合物Ⅰ中加入PVC粉、负离子粉、远红外粉捏合10-15min， 混炼，制得混合物Ⅱ；

(3)将混合物Ⅱ进行制粒，切粒，水冷，风干后即得所述改性PVC材料。

优选地，步骤(1)中所述搅拌的转速为300-500r/min。

优选地，步骤(2)中所述混炼的温度为150℃-160℃。

优选地，步骤(3)中所述制粒用的设备为双螺杆拉料机，所述双螺杆拉料机的温度段 为七段，分别为第一段温度130℃-140℃、第二段温度135℃-145℃、第三段温度135℃-145℃、 第四段温度140℃-150℃、第五段温度140℃-150℃、第六段温度130℃-135℃、第七段温度 130℃-135℃。

更优选地，所述双螺杆拉料机的螺杆转速为300-500r/min。

本发明还提供一种改性PVC材料在制备浴室防滑垫或浴室马桶盖中的应用。

有益效果

1.本发明在制备PVC材料中加入杀菌剂进行改性，杀菌剂(载银无机抗菌剂、二氯异氰 尿酸钠或三氯异氰尿酸)改性的PVC材料在保证PVC材料原有性能基础上，提高了抗菌、 杀菌和抗病毒的功能；还加入植物纤维进行改性PVC材料，让PVC材料能实现部分降解，提高了产品的环保效果。

2.本发明的改性PVC材料添加了负离子粉，具有净化空气、消除人体疲劳、促进人体健 康的作用；还添加了远红外粉，当它吸收外界的热能后，能释放出波长为4～14微米的远红 外线，易被人体吸收，并与人体细胞的原子和分子的振动频率一致，从而活化组织细胞，增 大了血流量，促进了微循环，提高了人体的新陈代射和免疫功能，远红外粉因粒度超微化， 产生了特殊的活性，对多种致病有明显的抑菌作用，不仅如此，将纳米远红外陶瓷粉末和 PVC粉用熔融共混法制备得到的复合材料，纳米远红外陶瓷粉末具有很大的比表面积，当添 加量小于12％时，分散均匀，当添加量为12％时，复合材料的冲击强度提高了326％和拉伸 强度提高了22％。

3.本发明添加了二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸，使得本发明在使用时会使产品呈现类 似于大理石纹的乳白色，而添加植物纤维会呈现拉丝状态，因此具有独特的外观效果。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说 明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者 可以通过现有已知方法得到。

一种改性PVC材料，包括以下重量份数的原料(如表1所示)：

表1

实施例1-5与对比例1-4的制备按下面方法进行：

一种改性PVC材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将薄荷香精油、季铵盐无醛固色剂、偏苯三酸三辛脂、钙锌稳定剂、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、苯乙烯类、二丁基羟基甲苯、木质素纤维、木质素磺酸钠、二氯异氰尿酸钠和硅酸盐载银抗菌粉混合，并在转速为300-500r/min的搅拌机中搅拌1.5h，制得混合物Ⅰ；

(2)升温至120℃，向混合物Ⅰ中加入PVC粉、负离子粉、纳米无机远红外粉捏合10min，再在160℃下混炼30min，制得混合物Ⅱ；

(3)将混合物Ⅱ送入双螺杆拉料机中制粒，切粒，风冷后即得所述改性PVC材料。

性能测试：

分别取实施例1-4和对比例3的产品进行抗菌实验，参照测定抗菌剂在动态接触条件下 抗菌活性的标准试验方法的标准(ASTM E 2149-13a)，选用菌种为大肠杆菌、金黄色葡萄 球菌，实验结果如下表2所示：

表2

A＝规定接触时间后装有样品的烧瓶的细菌数，B＝规定接触时间后，市面上的PVC材 料的细菌数。

为了提高本发明的改性PVC材料的抗菌性能，在配料时可以加入硅酸盐载银抗菌粉和 二氯异氰尿酸钠，是把具有抗菌作用的银、锌等以稳定的形态均匀的分布到具有耐久性能的 硅酸盐结构中，从面形成具有抗菌作用的微粒。它属于无机类，因而安全性和耐热性极高， 稳定性也极好。添加到PVC树脂中，起到阻止细菌繁殖、杀菌和防止各种微生物繁殖的作 用，还具有不分解、不逸散的长效性、无刺激的安全性，根据表2可以看出，经过标准ASTM E 2149-13a的抗菌活性测试，本发明的改性PVC材料不仅达到抑菌的目的，还达到了杀菌 的目的，菌体数量比市面上的PVC材料的菌体数量还减少了2.2-3％。

为了提高本发明的改性PVC材料的抑菌性能和使用时提高人体的新陈代射和免疫功 能，在配料时，还加入了远红外粉，当它吸收外界的热能后，能释放出波长为4～14微米的 远红外线，易被人体吸收，并与人体细胞的原子和分子的振动频率一致，从而活化组织细胞， 增大了血流量，促进了微循环，提高了人体的新陈代射和免疫功能。本粉因粒度超微化，产 生了特殊的活性，对多种致病菌有明显的抑制作用。

上述实施例1、2、4、5和对比例1-4制成改性PVC材料后检测其理化性能，得到的结果如表3所示。

表3

根据表3可以看出，没有添加纳米无机远红外粉的对比例1的冲击强度和拉伸强度明显 比实施例1低，没有添加负离子粉的对比例2的甲醛和异味比实施例1高，说明添加负离子 粉后材料具有一定的孔隙，有助于吸附空气中的有害成分，释放负离子，起到净化空气的效 果。为了提高本发明的改性PVC材料的可降解性，加入了植物纤维，但是加入植物纤维会 降低强度，而负离子粉和红外线粉会进入植物纤维，改善了其降低强度的缺点，使得本发明 的产品既可以降解，强度又高。

以上对本发明提供的改性PVC材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具 体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发 明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发 明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求 来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不 同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的 等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种改性PVC材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：PVC粉80-120份、增塑剂30-60份、抗氧剂0.3-0.6份、稳定剂3-5份、植物纤维5-10份、表面活性剂0.2-1.2份、杀菌剂1.2-2.5份、润滑剂8-20份、加工助剂10-12份、负离子粉3-5份和远红外粉3-15份。

2.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，还包括以下重量份数的原料：固色剂0.5-3份和芳香剂0.5-3份。

3.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述增塑剂为酸二苯—异辛酯、偏苯三酸三辛脂或聚己二酸-1,2-丙二醇酯中的至少一种；所述稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡或有机锑中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述杀菌剂为载银无机抗菌剂、漂白粉、二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸的至少一种；所述载银无机抗菌剂为硅酸盐载银抗菌粉、载银磷酸锆抗菌剂或载银磷酸钙抗菌剂中的一种。

5.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中至少一种。

6.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述植物纤维为木质素纤维、麻粽丝、黑毛丝或麦秸秆中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述负离子粉主要包括以下原料：电气石粉、纳米二氧化钛、纳米二氧化钇、硅酸锆和硬脂酸钡。

8.根据权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于，所述表面活性剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸中的至少一种。

9.权利要求1-8任一项所述的改性PVC材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将增塑剂、杀菌剂、抗氧剂、稳定剂、植物纤维、润滑剂、加工助剂、芳香剂、固色剂和表面活性剂混合搅拌1.5-2h，制得混合物Ⅰ；

(2)升温至70-75℃，向混合物Ⅰ中加入PVC粉、负离子粉、远红外粉捏合10-15min，混炼，制得混合物Ⅱ；

(3)将混合物Ⅱ进行制粒，切粒，水冷，再风干，即得所述改性PVC材料。

10.权利要求1-8任一项所述的改性PVC材料在制备浴室防滑垫或浴室马桶盖中的应用。