CN111793303A - Pvc生物复合助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PVC助剂技术领域，具体涉及一种PVC生物复合助剂及其制备方法。所述的PVC生物复合助剂，包括以下重量份数的原料：PVC环保稳定剂1‑10份；生物质助剂10‑50份；抗冲改性剂0‑5份；抗氧剂0‑5份；润滑剂0‑5份；增塑剂0‑10份。所述的生物质助剂为植物秸秆催化裂化而得到的生物质多元醇。本发明采用的生物质助剂可吸收甲醛、苯、氨等有毒气体，并且具有一定的抑菌功能，有利于保护人体健康，同时具有很好的增效作用，充分发挥助剂间的协同作用，提高润滑、增塑以及抗氧化等性能，降低昂贵助剂的使用量，减少添加助剂品种的数量，降低生产成本，提高PVC制品的加工性能和产品品质。

Description

PVC生物复合助剂及其制备方法
技术领域
本发明属于PVC助剂技术领域，具体涉及一种PVC生物复合助剂及其制备方法。
背景技术
我国塑料工业快速发展，带动塑料助剂行业不断壮大。2018年，全国PVC制品产量在1800万吨左右，PVC热稳定剂用量在70万吨，PVC用润滑剂30万吨、PVC加工助剂及复合助剂150万吨。近十年一直处于稳步提升状态，具有广阔的发展前景及良好的社会、经济效益。但是由于我国的塑料助剂工业以中小型为主，在规模、资金、技术上都无法与跨国公司相比，特别是在高端的复合助剂领域，技术和产品多被略等极少数跨国公司所垄断。在国内只有少数大型上市公司如略等具备一定的复合助剂生产技术，其它公司多是简单的配方模仿，技术和质量不够稳定，难以生产出高技术含量的产品。
复合助剂又称一包装添加剂，是近年来国内外公认的塑料添加剂的发展方向之一，是将几种具有某种同样功能或不同功能的塑料添加剂及辅助添加剂按一定比例配合而成，在市售的商品中往往以母料形式出现。复合添加剂具有以下诸多优点：添加配方保密性强，不易技术扩散；可以提高单一产品某一方面的性能；可以用廉价的产品取代价格较高的产品；可以提高单一产品某一方面的性能；组分间产生协同效应，从而达到单一产品所不能达到的效果。总之，复合助剂具有很高的市场竞争优势和发展潜力。
近年来，人们越来越多的尝试向多元复合、特效、绿色、多功能化、规格细化的方向发展，复合助剂已经成为助剂行业的一个重要发展趋势，但研究塑料助剂相互之间性能的影响是十分困难的，需要大量的技术、经验积累和研究经费投入。与早期简单的复合助剂相比，当代助剂的复合化技术已有质的飞跃，协效组分的作用显得十分关键和突出。其各种组分之问的协同机理的研究和协效组分的开发将是未来助剂复合化技术发展的关键。
据有关报道和国外产品可见，国外助剂行业的复配使用已经占了很大比重，而我国的助剂复配研究还处于起步阶段，因此研究高技术含量复合助剂工作非常紧迫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的问题，提供一种PVC生物复合助剂，可充分发挥助剂间的协同作用，提高润滑、增塑以及抗氧化等性能，降低昂贵助剂的使用量，减少添加助剂品种的数量，降低助剂的添加对PVC其它性能的影响，降低生产成本，提高PVC制品的加工性能和产品品质；同时本发明还提供其制备方法。
本发明所述的PVC生物复合助剂，包括以下重量份数的原料：
Figure BDA0002608141860000021
所述的生物质助剂为植物秸秆催化裂化而得到的生物质多元醇。
所述的生物质助剂的制备方法为在酸水解的植物秸秆残渣中加入液化剂和催化剂，在155-170℃下反应1-1.5h，其中秸秆残渣和液化剂的质量比为1:1.5-2.5，反应结束后调节液化物pH至6-7，过滤去除液化物中的残渣，得到的液体即为生物质多元醇。
其中，所述的酸水解的秸秆残渣的制备为：在植物秸秆中加入0.5-3％的稀酸溶液，120-130℃下中下水解1-1.5h，过滤后得到的固形物经过干燥后即为酸水解的秸秆残渣。其中所用的植物秸秆的粒径小于0.3mm；所用的稀酸的体积与秸秆质量之比为50:1-10:1(mL：g)；所用的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀磷酸，优选稀硫酸。
采用的植物秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻秆或玉米芯。
所述的酸水解的植物秸秆残渣的含水量小于3％，半纤维素含量小于10％。
所述的液化剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、乙二醇、丙三醇或二乙二醇中的一种或一种以上；催化剂为硫酸、盐酸或磷酸。催化剂与液化剂的质量比为1:100-200。
所述的PVC环保稳定剂为钙锌稳定剂。
所述的抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸酯共聚物。
所述的抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1076中的一种或两种。
所述的润滑剂为脂肪族二羧酸酯、聚乙烯蜡、单甘脂、硬脂酸或硬脂酸钙的一种或一种以上。
所述的增塑剂为环氧类增塑剂，无毒环保。
本发明所述的PVC生物复合助剂的制备方法，将PVC环保稳定剂、生物质助剂、抗冲改性剂、抗氧剂、润滑剂和增塑剂充分混合后，即得粉状产品，将混合好的物料加入捏合机中在100-120℃下捏合20-30min，出料，即得片状产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用生物质助剂具有很好的增效作用，可增强助剂组分的作用，提高PVC制品的抗冲击性能和抗老化性能。其次，由于本产品熔点高，可增强PVC生产过程中后期润滑效果。
2、本发明可充分发挥助剂间的协同作用，提高润滑、增塑以及抗氧化等性能，降低昂贵助剂的使用量，减少添加助剂品种的数量，降低助剂的添加对PVC其它性能的影响，降低生产成本，提高PVC制品的加工性能和产品品质。
3、本发明采用的生物质助剂具有一定的吸收甲醛、苯、氨等有毒气体的特性，在PVC建筑材料后期装饰过程中做到即装即住、零甲醛、环保健康，并且具有一定的抑菌功能，有利于保护人体健康。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
所述的PVC生物复合助剂的制备方法为：将PVC环保稳定剂、生物质助剂、抗冲改性剂、抗氧剂、润滑剂和增塑剂充分混合后，将混合好的物料加入捏合机中在110℃下捏合25min，出料，即得片状产品。
其中：PVC环保稳定剂为钙锌稳定剂，抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯共聚物，抗氧剂为抗氧剂168，润滑剂为聚乙烯蜡，增塑剂为环氧类增塑剂，PVC环保稳定剂、生物质助剂、抗冲改性剂、抗氧剂、润滑剂和增塑剂的质量比为8:40:3:3:2:8。
所述的生物质助剂的制备方法为：在酸水解的植物秸秆残渣中加入液化剂和催化剂，在160℃下反应1.5h，其中秸秆残渣和液化剂的质量比为1:2.0，反应结束后调节液化物pH至6.5，过滤去除液化物中的残渣，得到的液体即为生物质多元醇。
在0.2mm粒径的玉米秸秆中加入1.5％的稀硫酸溶液，所用的稀硫酸的体积与秸秆质量之比为40:1(mL：g)，120℃下中下水解1.5h，过滤后得到的固形物经过干燥后即为酸水解的秸秆残渣。所述的酸水解的植物秸秆残渣的含水量为2％，半纤维素含量为8％。
将实施例1制备的PVC生物复合助剂与对比例1-3在相同条件下制备成PVC管材，具体配方见表1。
表1制备PVC管材的配方(以重量份数计，份)
Figure BDA0002608141860000031
Figure BDA0002608141860000041
根据表1中的配方制备的四种PVC塑料进行耐热白度实验，表2是将试片放在用白度为85％的标准白度板检验过的白度仪中测试的相对白度值。从表2中可发现，PVC生物复合助剂与传统钙锌稳定剂相比，具有较出色的热稳定性。
表2耐热白度实验结果
检测项目 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1
相对白度(％) 92.5 92.0 92.1 94.8
将四种PVC塑料进行动态热稳定性能对比实验，实验条件和结果见表3，从表3数据可见使用PVC生物复合助剂可使PVC塑料的动态热稳定性时间明显增长。
表3动态热稳定性能对比实验条件和结果
Figure BDA0002608141860000042
由流变曲线分析配方中各个阶段的塑化过程，详见表4。从表4可以看出，使用添加PVC生物复合助剂的生产配方，具有明显的增塑、润滑作用。具体体现为：提高塑化，降低平衡扭矩。
表4各个阶段的塑化过程
Figure BDA0002608141860000043
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种PVC生物复合助剂，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
Figure FDA0002608141850000011
2.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的生物质助剂为植物秸秆催化裂化而得到的生物质多元醇。
3.根据权利要求1或2所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的生物质助剂的制备方法为在酸水解的植物秸秆残渣中加入液化剂和催化剂进行反应，反应结束后调节液化物pH至6-7，过滤去除液化物中的残渣，即得生物质多元醇。
4.根据权利要求3所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的液化剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、乙二醇、丙三醇或二乙二醇中的一种或一种以上；催化剂为硫酸、盐酸或磷酸。
5.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的PVC环保稳定剂为钙锌稳定剂。
6.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸酯共聚物。
7.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1076中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的润滑剂为脂肪族二羧酸酯、聚乙烯蜡、单甘脂、硬脂酸或硬脂酸钙的一种或一种以上。
9.根据权利要求1所述的PVC生物复合助剂，其特征在于：所述的增塑剂为环氧类增塑剂。
10.一种权利要求1所述的PVC生物复合助剂的制备方法，其特征在于：将PVC环保稳定剂、生物质助剂、抗冲改性剂、抗氧剂、润滑剂和增塑剂充分混合后，即得粉状产品，将混合好的物料加入捏合机中在100-120℃下捏合20-30min，出料，即得片状产品。
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