CN111875905A - 一种高强度pvc手套及其生产方法 - Google Patents

一种高强度pvc手套及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高强度PVC手套及其生产方法，属于PVC材料领域。所述高强度PVC手套包括以下重量份组分：PVC糊树脂45‑52份；对苯二甲酸二辛酯35‑40份；TXIB增塑剂0.05‑0.1份；环氧蓖麻油2‑8份；热稳定剂0.03‑0.06份；降粘剂14‑18份；填料0.1‑0.3份；所述填料为多壁碳纳米管或多面体低聚硅倍半氧烷。本申请的PVC手套机械强度高，可以有效防止手套在穿戴过程中，由于用力过猛而造成手套撕裂情况的发生；而且PVC手套的制备步骤简单、适合工业化生产，具有广阔的应用前景。

Description

一种高强度PVC手套及其生产方法
技术领域
本申请涉及PVC材料领域，特别涉及一种高强度PVC手套及其生产方法。
背景技术
一次性使用手套主要有乳胶手套、丁腈手套、PVC手套和PE手套四种。其中乳胶手套、丁腈手套、PVC手套质量稳定，防护性好，应用领域广泛，占据了绝大部分市场份额。又由于乳胶手套存在过敏问题，且价格稍高，导致其近些年市场增长缓慢。同时，PVC手套相对于丁腈手套成本优势更加突出，并且穿戴舒适、防护效果好，具有较高的性价比，市场增长的势头明显。
PVC手套从品质等级上分为医疗级手套和非医疗级手套，区分两种级别最主要的品质指标是针孔率。医疗级手套主要用于医疗护理和检查，在绝大部分目标出口国属于法律规定强制性使用产品，且属于公共卫生政策的重要组成部分之一，强制性采购需求旺盛，因此产品需求稳定并持续增长。同时，由于产品的检测标准要求较高，生产企业必须进行严格的质量控制才能持续满足医疗级手套的要求，因此产品准入门槛较高，是一次性手套的高端产品。
虽然医疗级PVC手套具有穿戴舒适、防护效果好等优点，且质量高，临床使用广泛，但是PVC手套在穿戴过程中，尤其是穿戴困难时，存在用力过猛而造成手套，尤其是腕部撕裂等情况，其原因在于PVC手套材料的拉伸强度比较低，这无形的增加了医疗成本，不能满足医护人员的使用需要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本申请的目的一是提供一种高强度PVC手套，达到提高医疗级PVC手套机械强度，降低医疗成本的效果。
本申请的目的二是提供一种高强度PVC手套的生产方法，以达到通过简单的、适合工业生产的方法便可生产获得高机械强度的PVC手套的效果。
本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高强度PVC手套，包括以下重量份组分：
PVC糊树脂 45-52份；
对苯二甲酸二辛酯 35-40份；
TXIB增塑剂 0.05-0.1份；
环氧蓖麻油 2-8份；
热稳定剂 0.03-0.06份；
降粘剂 14-18份；
填料 0.1-0.3份；
所述填料为多壁碳纳米管或多面体低聚硅倍半氧烷。
通过采用上述技术方案，聚氯乙烯因其具有持久性好、价格低廉等特点，在工业制品、建筑材料、日用品、地板革、人造革、地板砖、电线电缆、管材、包装膜、发泡材料、密封材料等方面均有广泛应用。PVC糊树脂是聚氯乙烯树脂中的一大类，其粒度微细，粒度范围一般在0.1-2.0μm，具有高分散性，质地像滑石粉，具有不流动性，主要应用于PVC树脂的软材料领域。PVC糊树脂同增塑剂混合后经搅拌形成稳定的悬浮液，即制成PVC糊料，或称为PVC增塑糊，之后以这种形式来加工成最终制品。PVC分子的刚性和强度较大，分子间作用力大，增塑剂的加入可以降低PVC分子链间的作用力，使PVC 树脂的玻璃化温度降低，拉伸强度减小，伸长率增大，改变PVC 树脂的结构，使制品柔软、耐低温性能好，提高PVC 树脂的可塑性。
PVC在80-83℃开始软化，加热到180 ℃开始流动，而在120℃以上时开始热分解，所以PVC在还没有达到流动和熔点时就已经开始分解并逐渐焦化由黄变黑。这是因为，PVC在加热后释放出氯化氢并生成具有生色功能的共轭多烯结构，使PVC随降解而着色，生成共轭双键后使 PVC 分子链上出现不稳定的烯丙基氯原子。所以，在PVC手套材料中需要加入热稳定剂，捕捉氯化氢拟制脱氯化氢反应，以保证产品的质量。
本申请PVC手套材料中还加入降粘剂，降粘剂实际是一种稀释剂，本身是无色、无嗅、无毒的，能使PVC糊更适合浸渍工艺的要求。
本申请选用对苯二甲酸二辛酯（DOTP）作为主增塑剂。DOTP价格低廉，具有高绝缘、低挥发、耐热、耐寒、耐抽出与PVC 树脂相容性好等优点，且在PVC 制品中显示出优良的持久性、耐肥皂水性及低温柔软性。另外，DOTP的物理性能和机械性能均优于邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二辛酯（DOP），能够提高本申请PVC手套材料的拉伸强度。
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（TXIB）为非邻苯类环保增塑剂，其化学性质稳定，在溶液中不易混入气泡，能保持产品的光滑与美观。TXIB除了具有增塑作用外，还是具有较低挥发性的降粘剂，赋予本申请PVC手套材料良好的耐寒性和耐水性的同时，减少了体系中降粘剂使用量。
本申请中选用的环氧蓖麻油具有增塑性和热稳定性双重功能，其通过分子中的环氧基团捕获HCl和取代不稳定氯来实现对PVC的热稳定作用。而且环氧蓖麻油与PVC树脂相容性好，挥发性低、迁移性小，具有优良的光稳定性、耐水性和耐油性，可赋予本申请PVC手套材料良好的机械强度和耐候性。
本申请PVC手套材料中还加入填料，填料为多壁碳纳米管和多面体低聚硅倍半氧烷中的一种或两种。单层石墨层片卷曲而成的无缝纳米管，称之为单壁碳纳米管。直径不同的碳管在范德华力的作用下以同一轴线形成多层结构的碳纳米管，称之为多壁碳纳米管，其壁数从2-50不等，层间距为 0.34±0.01 nm，与石墨层间距（0.34 nm）相当。多壁碳纳米管的独特结构决定了它具有许多特殊的物理和化学性质。组成碳纳米管的 C=C 共价键是自然界最稳定的化学键，所以使得碳纳米管具有非常优异的力学性能，具有极高的强度和极大的韧性。多面体低聚硅倍半氧烷（POSS）是目前唯一的杂化纳米化学填料，是最小的二氧化硅微粒，如应用最多的( CySiO3/2)8分子直径约为 1.5nm。每个 POSS 分子都可以有以共价键连接的活性官能团，使其能够与聚合物共聚或接枝；另外每个 POSS 分子还可以带有不同的惰性有机基团，使其能与不同聚合物体系相容。
复合材料的性能很大程度上取决于填料在基体树脂中的分散以及填料与基体树脂之间的界面相互作用，本申请在PVC基体中加入多壁碳纳米管和/或多面体低聚硅倍半氧烷，由于二者的粒径非常小，多壁碳纳米管和/或多面体低聚硅倍半氧烷可以均匀的分散在PVC体系中，并与PVC分子形成较强结合力，可以显著提升PVC手套的力学性能。
优选的，一种高强度PVC手套，包括以下重量份组分：
PVC糊树脂 47-50份；
对苯二甲酸二辛酯 36-38份；
TXIB增塑剂 0.06-0.08份；
环氧蓖麻油 3-7份；
热稳定剂 0.04-0.05份；
降粘剂 15-17份；
填料 0.15-0.25份；
所述填料为多壁碳纳米管或多面体低聚硅倍半氧烷。
优选的，所述热稳定剂为钙锌稳定剂或钠锌稳定剂。
通过采用上述技术方案，本申请的钙锌稳定剂和钠锌稳定剂在 PVC手套材料中用量少且稳定效果好，同时二者在体系中均具有很好的分散性、相容性、加工流动性，适应性广。
优选的，所述钠锌稳定剂为异辛酸钠和异辛酸锌的混合物，异辛酸钠和异辛酸锌的质量比为2-4:1。
通过采用上述技术方案，本申请将异辛酸钠和异辛酸锌进行复配，复配后获得的复合体系对PVC的热稳定作用效果非常显著，而且制备获得的PVC 手套透明性能优良，且无气泡和析出等问题。更重要的是，钠锌稳定剂有很强的机械性能，能有效增加 PVC 产品的韧性和延展性。
优选的，所述高强度PVC手套还包括1-3份β-二酮。
通过采用上述技术方案，本申请将β-二酮作为热稳定助剂加入到体系中，其主要通过结构中的两个羰基置换PVC结构上不稳定烯丙基氯原子，有效抑制PVC的脱氯化氢反应。β-二酮与金属稳定剂进行复配时，可利用其结构中存在的两种互变异构体与金属锌离子形成稳定的螯合物，保证了金属稳定剂能够发挥作用。
优选的，所述高强度PVC手套还包括2-6份的热塑性弹性体。
通过采用上述技术方案，热塑性弹性体是常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体。热塑性弹性体具有良好的抗冲击性、抗疲劳性、低温柔韧性、耐摩擦性以及高抗撕裂强度。本申请热塑性弹性体的加入可提高PVC手套材料的弹性，防止手套在穿戴过程中，由于用力过猛而造成手套撕裂的情况。
本发明的目的二是：提供一种高强度PVC手套的生产方法，包括以下步骤：
a.配料：将PVC糊树脂与填料进行混合并搅拌，再依次加入对苯二甲酸二辛酯、TXIB增塑剂、环氧蓖麻油、热稳定剂、降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡18-30h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到50-70℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在170-200℃下烘烤5-10min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在120-160℃下烘烤2-6min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
通过采用上述技术方案，本申请在配料时，首先将PVC糊树脂与填料进行混合，将填料充分的分散在PVC糊树脂内后，再加入其它组分，有效的增加了PVC糊树脂与填料的作用时间，增加了制备获得的PVC手套的机械强度。
优选的，步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入β-二酮和热塑性弹性体。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的医疗级PVC手套机械强度高，拉伸强度高，断裂伸长率大，可以有效防止手套在穿戴过程中，由于用力过猛而造成手套撕裂情况的发生，延长了手套的使用寿命，降低了医疗成本；
2、本申请PVC手套的制备步骤简单、适合工业化生产。
具体实施方式
本申请的PVC糊树脂购自山东朗晖石油化学股份有限公司，型号LF-71；
本申请的对苯二甲酸二辛酯购自江苏盛凯增塑剂科技有限公司；
本申请的环氧蓖麻油的制备工艺参见赵栋，卢倩倩等.无溶剂法合成环氧蓖麻油的工艺研究[J].聚氨酯工业，2011年第26卷第2期；
本申请的热塑性弹性体购自东莞市长翀塑胶有限公司，型号：GPV36C2；
本申请的钙锌稳定剂购自无锡市柯文化学有限公司，型号：CZ-320；
本申请的TXIB增塑剂购自北京森昌泰和科技有限责任公司，CAS No.6846-50-0；
本申请中异辛酸钠购自山东登诺化工有限公司，型号：DN-522T；
本申请中异辛酸锌购自新典化学材料(上海)有限公司，型号：FZN-12；
本申请的降粘剂购自上海永研化工科技有限公司，型号D-80；
本申请的多壁碳纳米管购自中国科学院成都有机化学有限公司，型号：TNM0；
本申请的多面体低聚硅倍半氧烷的制备工艺参见许锦华.多面体低聚硅倍半氧烷的合成及其应用[M].北京化工大学.2004；
本发明的电子万能试验机购自济南新试金试验机有限责任公司，型号WDW-GD。
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种高强度PVC手套的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：将52kg PVC糊树脂与0.1kg多壁碳纳米管进行混合并搅拌，再依次加入40kg对苯二甲酸二辛酯、0.05kg TXIB增塑剂、8kg环氧蓖麻油、0.03kg钙锌稳定剂、18kg降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡18h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到50℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在200℃下烘烤5min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在120℃下烘烤6min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
实施例2
一种高强度PVC手套的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：将45kg PVC糊树脂与0.3kg多壁碳纳米管进行混合并搅拌，再依次加入35kg对苯二甲酸二辛酯、0.1kg TXIB增塑剂、2kg环氧蓖麻油、0.06kg钠锌稳定剂、14kg降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
其中，所述钠锌稳定剂中异辛酸钠0.04kg、异辛酸锌0.02kg；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡30h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到70℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在170℃下烘烤10min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在160℃下烘烤2min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
实施例3
一种高强度PVC手套的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：将47kg PVC糊树脂与0.25kg多面体低聚硅倍半氧烷进行混合并搅拌，再依次加入36kg对苯二甲酸二辛酯、0.08kg TXIB增塑剂、3kg环氧蓖麻油、0.05kg钙锌稳定剂、15kg降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡20h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到55℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在190℃下烘烤6min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在130℃下烘烤5min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
实施例4
一种高强度PVC手套的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：将50kg PVC糊树脂与0.15kg多面体低聚硅倍半氧烷进行混合并搅拌，再依次加入38kg对苯二甲酸二辛酯、0.06kg TXIB增塑剂、7kg环氧蓖麻油、0.04kg钠锌稳定剂、17kg降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
其中，所述钠锌稳定剂中异辛酸钠0.032kg、异辛酸锌0.008 kg；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡28h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到65℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在180℃下烘烤8min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在150℃下烘烤3min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
实施例5
一种高强度PVC手套的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：将49kg PVC糊树脂与0.2kg多壁碳纳米管进行混合并搅拌，再依次加入37kg对苯二甲酸二辛酯、0.07kg TXIB增塑剂、5kg环氧蓖麻油、0.045kg钠锌稳定剂、16kg降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
其中，所述钠锌稳定剂中异辛酸钠0.03375kg、异辛酸锌0.1125kg；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡24h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到60℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在185℃下烘烤7min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在140℃下烘烤4min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
实施例6
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例1的区别在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入1kg β-二酮。
实施例7
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例2的区别在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入3kg β-二酮。
实施例8
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例3的区别在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入2kg热塑性弹性体。
实施例9
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例4的区别在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入6kg热塑性弹性体。
实施例10
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例5的区别在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入2kg β-二酮和4kg热塑性弹性体。
对比例1
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例5的区别在于：步骤a中不加入环氧蓖麻油。
对比例2
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例4的区别在于：步骤a中不加入多面体低聚硅倍半氧烷。
对比例3
一种高强度PVC手套的制备方法，与实施例5的区别在于：步骤a中不加入多壁碳纳米管。
性能测试
按GB/T528-1998，GBIT529-1999在电子万能试验机上测试试样的拉伸性能、断裂伸长率和撕裂强度，选用的拉伸速度为500mm/min。实验结果参见表1。
Figure 166771DEST_PATH_IMAGE001
本申请实施例1-10与对比例1-2样品的切片厚度均控制在0.06mm左右，保证了实施例与对比例对比效果的可靠性。
从表1可以看出，实施例1-5方法制备获得的样品的拉伸强度超过了24 Mpa，断裂伸长率超过640%，撕裂强度超过56 Mpa，表现出非常好的机械性能。从表1还可以看出，实施例2、4、5样品的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均优于实施例1和3，这是因为钠锌稳定剂的加入，不仅能够起到热稳定剂的作用，还能够增强样品的韧性和延展性，提高机械性能。
实施例6-7方法制备获得的样品的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度进一步增强，这是因为β-二酮加入体系后，其可以与金属稳定剂进行复配，起到协同作用，保证了钙锌稳定剂和钠锌稳定剂可以很好的发挥作用，尤其是钠锌稳定剂，保证了样品的机械强度进一步增强。
实施例8-9方法制备获得的样品的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度再次得到提高，这是因为热塑性弹性体的加入可提高PVC手套材料的弹性，使样品的机械性能再次得到提高。
实施例10方法制备获得的样品是在实施例5样品组分的基础上加入了β-二酮和热塑性弹性体，最终样品的拉伸强度高达26.17 Mpa、断裂伸长率高达689%、撕裂强度高达60.07 Mpa，能够有效的防止PVC手套在穿戴过程中因用力过猛而造成手套撕裂的情况的发生，而且延长了PVC手套的使用寿命，降低了医疗成本。
对比例1与实施例5的区别在于不加入环氧蓖麻油。从表1可以看出，对比例1样品的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均下降明显。实验结果表明，环氧蓖麻油对提高PVC手套的机械强度具有重要的作用。
对比例2和3与实施例的区别在于不加入填料。从表1可以看出，对比例2和3样品的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均显著下降。实验结果表明，多面体低聚硅倍半氧烷和多壁碳纳米管对提高PVC手套的机械强度非常显著。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度PVC手套，其特征在于：包括以下重量份组分：
PVC糊树脂 45-52份；
对苯二甲酸二辛酯 35-40份；
TXIB增塑剂 0.05-0.1份；
环氧蓖麻油 2-8份；
热稳定剂 0.03-0.06份；
降粘剂 14-18份；
填料 0.1-0.3份；
所述填料为多壁碳纳米管或多面体低聚硅倍半氧烷。
2.根据权利要求1所述的一种高强度PVC手套，其特征在于：包括以下重量份组分：
PVC糊树脂 47-50份；
对苯二甲酸二辛酯 36-38份；
TXIB增塑剂 0.06-0.08份；
环氧蓖麻油 3-7份；
热稳定剂 0.04-0.05份；
降粘剂 15-17份；
填料 0.15-0.25份；
所述填料为多壁碳纳米管或多面体低聚硅倍半氧烷。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度PVC手套，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌稳定剂或钠锌稳定剂。
4.根据权利要求3所述的一种高强度PVC手套，其特征在于：所述钠锌稳定剂为异辛酸钠和异辛酸锌的混合物，异辛酸钠和异辛酸锌的质量比为2-4:1。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度PVC手套，其特征在于：所述高强度PVC手套还包括1-3份β-二酮。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度PVC手套，其特征在于：所述高强度PVC手套还包括2-6份的热塑性弹性体。
7.一种权利要求1-6任一所述的高强度PVC手套的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.配料：将PVC糊树脂与填料进行混合并搅拌，再依次加入对苯二甲酸二辛酯、TXIB增塑剂、环氧蓖麻油、热稳定剂、降粘剂混合并搅拌，得到增塑糊；
b.静置脱泡：将步骤a获得的增塑糊静置脱泡18-30h；
c.一次浸渍：将静置后的糊料转移至料槽，将手模预热到50-70℃进行浸渍并垂滴；
d.一次塑化：将步骤c处理后的手模在170-200℃下烘烤5-10min，冷却至室温；
e.二次浸渍：将冷却后的手模沾水粉或PU 乳胶进行二次浸渍；
f.二次塑化：将二次浸渍后的手模在120-160℃下烘烤2-6min；
g.将二次塑化后的手模进行卷唇、脱模、包装、检验。
8.根据权利要求7所述的一种高强度PVC手套的生产方法，其特征在于：步骤a中，向PVC糊树脂与填料的混合物中再依次加入β-二酮和热塑性弹性体。
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