CN112126173A - 一种无碳型永久防静电pvc卷材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其制备方法包括将PVC树脂、聚乙烯‑乙烯醇树脂、聚苯胺、增塑剂、防老剂、稳定剂、发泡剂和金属有机框架材料在一定温度下搅拌融合，然后再经过混炼、塑化、硫化，通过内压延成卷材。该PVC卷材具有良好的力学性能并且具有优异的永久防静电效果。

Description

一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法
技术领域
本发明属于工程材料制备领域，具体涉及一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)具有优异的耐酸碱及高机械强度等特点，在实际应用过程中通过添加各种助剂，如增塑剂等来提高其抗断裂和耐寒等性能被广泛用于各种制品和器材，近些年来，在许多诸如宾馆、体育馆、图书馆之类的公共建筑里，大都使用PVC卷材作为铺设地板表面用的表层材料，因为这种材料硬度适中，有弹性，不起尘，还有隔音、防滑和保暖等作用。而在电子元件和电子设备的制造车间，以及计算机房内，则要使用有防静电功能的PVC卷材作为铺设地板的表面层，因此PVC卷材除了具有上述优点之外，还需具有能防止静电的特点。
使PVC材料具有防静电功能，则需要对PVC进行改性，调整其体积电阻率的进而达到抗静电的效果。一般为达到上述目的所采取的一种方法是在PVC混炼过程中添加碳黑、石墨等填料，由于碳黑、石墨等是一种原料易得、价格变异并且具有优良导电性能的材料，经过改性后的PVC材料具有较低体积电阻率，有优异的永久防静电效果，但是添加该种材料后会影响PVC的拉伸强度，且其硬度也会大幅度增加，因此不适合运用到PVC卷材这种软质材料中；另一种方法是在PVC材料表面涂覆一层有抗静电效果的表面活性剂，该种方法在PVC卷材制品在后期加工、拉伸、摩擦洗涤过程中易遭到破坏，其防静电效果在使用一定时间后会减弱甚至消失。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺加入到搅拌罐中，将温度升至60～80℃，搅拌30～60min，使其两种聚合物融合充分。
S2：将增塑剂、防老剂、稳定剂、发泡剂、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在60～80℃下继续搅拌20～30min后，将温度升至90～100℃，搅拌混炼30～40min，将物料A倒出冷却至室温。
S3：将物料A倒入密炼机，在140～160℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度140～150℃，塑化造粒后成片状材料。
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在170～180℃通过内压延成卷材。
作为优选方案，上述所述的成分按重量比包括：PVC树脂100～130份、聚乙烯-乙烯醇树脂30～50份、聚苯胺20～35份、增塑剂30～45份、防老剂6～10份、稳定剂3～6份、发泡剂2～7份、金属有机框架材料1.5～3.5份。
作为优选方案，上述所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将锌盐、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到混合溶剂Ⅰ，其中锌盐、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.23～0.28:0.13～0.19，然后超声搅拌，得到溶液。
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在90～100℃下反应15～24h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
作为更优选方案，上述所述的锌盐为硝酸锌、硫酸锌或乙酸锌中的任意一种。
作为更优选方案，上述所述的混合溶剂Ⅰ为乙醇与去离子水的混合溶剂。
作为更优选方案，上述所述混合溶剂Ⅰ中乙醇与去离子水的体积比为6:1.5～2.8。
作为优选方案，上述所述的增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯或邻苯二甲酸二环己酯中的任意一种。
作为优选方案，上述所述的防老剂为防老剂4010、防老剂264或防老剂4010na中的任意一种。
作为优选方案，上述所述的稳定剂为钡锌复合稳定剂。
作为优选方案，上述所述的发泡剂为三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷或二氯四氟乙烷中的任意一种。
作为优选方案，上述所述的聚苯胺为聚苯胺XZ-BA02或聚苯胺XZ-BAY03中的任意一种。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中制备的无碳型永久防静电PVC卷材，在制备过程中添加聚苯胺和金属有机框架材料，其中聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物，而金属有机框架材料是一种有机无机杂化具有优良导电性能的材料，采用以上两种物质对PVC树脂进行改性，有效地大幅降低该材料的电阻值，提高防静电性能，具有永久防静电效果。
(2)传统PVC材料即使干燥的空气环境，在物体表面也会或多或少吸附水分，吸附量因物质不同而不同，湿度低时以单层分子吸附，湿度高时以多层分子吸附，湿度高时以多层分子吸附，这些水分子当中的一部分分解成H+和OH-，当物体具有离子性原子团时，会助长水的吸附，离解出离子则成为带电载流子产生静电，本发明中制备的无碳型永久防静电PVC卷材，还在制备过程中采用与聚乙烯乙烯醇树脂复合，聚乙烯乙烯醇很丰富的羟基基团，属于亲水性基团，而PVC树脂是一种疏水性聚合物材料，本发明将两种树脂按一定比例复合，其中亲水基团能够与水分子结合避免水分子分解成H+和OH-，继而产生静电现象，很好地起到了防静电效果。
(3)本发明中制备的无碳型永久防静电PVC卷材，不添加炭黑、石墨等碳材料，因此在起到防静电的同时不会影响到该材料的力学性能，该材料依然具有非常良好的断裂和拉伸性能。
附图说明
图1为本发明制备方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，具体包括如下步骤：
所述的成分按重量比包括：PVC树脂100份、聚乙烯-乙烯醇树脂30份、聚苯胺20份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯30份、防老剂40106份、钡锌复合稳定剂3份、三氯氟甲烷2份、金属有机框架材料1.5份。
所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将硝酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到体积比为6:1.5乙醇与去离子水混合溶剂中，其中硝酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.23:0.13，然后超声搅拌，得到溶液。
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在90℃下反应15h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
具体制备过程为：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺XZ-BAY03加入到搅拌罐中，将温度升至60℃，搅拌30min，使其两种聚合物融合充分。
S2：将邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、防老剂4010、钡锌复合稳定剂、三氯氟甲烷、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在60℃下继续搅拌20min后，将温度升至90℃，搅拌混炼30min，将物料A倒出冷却至室温。
S3：将物料A倒入密炼机，在140℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度140℃，塑化造粒后成片状材料。
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在170℃通过内压延成卷材。
实施例2
一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，具体包括如下步骤：
所述的成分按重量比包括：PVC树脂130份、聚乙烯-乙烯醇树脂50份、聚苯胺35份、邻苯二甲酸二辛酯45份、防老剂26410份、钡锌复合稳定剂6份、二氯二氟甲烷7份、金属有机框架材料3.5份。
所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将硫酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到体积比为6:2.8乙醇与去离子水混合溶剂中，其中硫酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.28:0.19，然后超声搅拌，得到溶液。
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在100℃下反应24h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
具体制备过程为：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺XZ-BA02加入到搅拌罐中，将温度升至80℃，搅拌60min，使其两种聚合物融合充分。
S2：将邻苯二甲酸二辛酯、防老剂264、钡锌复合稳定剂、二氯二氟甲烷、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在80℃下继续搅拌30min后，将温度升至100℃，搅拌混炼40min，将物料A倒出冷却至室温。
S3：将物料A倒入密炼机，在160℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度150℃，塑化造粒后成片状材料。
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在180℃通过内压延成卷材。
实施例3
一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，具体包括如下步骤：
所述的成分按重量比包括：PVC树脂110份、聚乙烯-乙烯醇树脂40份、聚苯胺25份、邻苯二甲酸丁苄酯35份、防老剂4010na 8份、钡锌复合稳定剂4份、二氯四氟乙烷4份、金属有机框架材料2.5份。
所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将乙酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到体积比为6:1.8的乙醇与去离子水混合溶剂中，其中乙酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.25:0.16，然后超声搅拌，得到溶液。
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在100℃下反应18h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
具体制备过程为：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺XZ-BA02加入到搅拌罐中，将温度升至70℃，搅拌40min，使其两种聚合物融合充分。
S2：将邻苯二甲酸丁苄酯、防老剂4010na、钡锌复合稳定剂、二氯四氟乙烷、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在70℃下继续搅拌25min后，将温度升至100℃，搅拌混炼35min，将物料A倒出冷却至室温。
S3：将物料A倒入密炼机，在150℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度140℃，塑化造粒后成片状材料。
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在170℃通过内压延成卷材。
实施例4
一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，具体包括如下步骤：
所述的成分按重量比包括：PVC树脂120份、聚乙烯-乙烯醇树脂45份、聚苯胺30份、邻苯二甲酸二环己酯40份、防老剂40109份、钡锌复合稳定剂5份、三氯氟甲烷6份、金属有机框架材料3份。
所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将硝酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到体积比为6:2.4的乙醇与去离子水混合溶剂中，其中硝酸锌、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.26:0.18，然后超声搅拌，得到溶液。
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在100℃下反应22h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
具体制备过程为：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺XZ-BAY03加入到搅拌罐中，将温度升至80℃，搅拌50min，使其两种聚合物融合充分。
S2：将邻苯二甲酸二环己酯、防老剂4010、钡锌复合稳定剂、三氯氟甲烷、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在80℃下继续搅拌30min后，将温度升至90℃，搅拌混炼40min，将物料A倒出冷却至室温。
S3：将物料A倒入密炼机，在150℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度140℃，塑化造粒后成片状材料。
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在170℃通过内压延成卷材。
性能测试实验：将实施例1～4所制备的PVC卷材分别剪裁6cm×6cm一小块，测试其力学性能包括拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，其结果如表1所示；
将实施例1～4所制备的PVC卷材分别剪裁6cm×6cm一小块，测试表面电阻和体积电阻，其结果如表2所示，
表1力学性能结果
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 撕裂强度(N)
实施例1 22 545 286
实施例2 22 544 284
实施例3 23 546 285
实施例4 22 541 286
表2防静电性能结果
表面电阻(Ω) 体积电阻(Ω)
实施例1 7.2×10<sup>9</sup> 8.1×10<sup>8</sup>
实施例2 7.2×10<sup>9</sup> 8.2×10<sup>8</sup>
实施例3 7.3×10<sup>9</sup> 8.3×10<sup>8</sup>
实施例4 7.3×10<sup>9</sup> 8.2×10<sup>8</sup>
从表1可以得知，本发明所制备的PVC卷材其拉伸强度在22MPa以上，断裂伸长率在541％以上，撕裂强度在284N以上，说明该PVC卷材具有良好的力学性能；从表2可以看出，其表面电阻在7.2×109Ω左右，体积电阻在8.2×108Ω左右，说明该PVC卷材的电阻值大幅下降，具有良好的防静电效果。

Claims (11)

1.一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1：将PVC树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂和聚苯胺加入到搅拌罐中，将温度升至60～80℃，搅拌30～60min，使其两种聚合物融合充分；
S2：将增塑剂、防老剂、稳定剂、发泡剂、金属有机框架材料加入到步骤S1中的搅拌罐中，在60～80℃下继续搅拌20～30min后，将温度升至90～100℃，搅拌混炼30～40min，将物料A倒出冷却至室温；
S3：将物料A倒入密炼机，在140～160℃进行一次塑化，得到物料B，将物料B晾至室温，倒入开炼机进行二次塑化，其中二次塑化温度140～150℃，塑化造粒后成片状材料；
S4：将步骤S3得到的片状材料在造粒机上造粒，然后倒入鼓式硫化机，温度控制在170～180℃通过内压延成卷材。
2.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的成分按重量比包括：PVC树脂100～130份、聚乙烯-乙烯醇树脂30～50份、聚苯胺20～35份、增塑剂30～45份、防老剂6～10份、稳定剂3～6份、发泡剂2～7份、金属有机框架材料1.5～3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的金属有机框架材料的制备包括：
1)将锌盐、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸加入到混合溶剂Ⅰ，其中锌盐、二甲基咪唑和对羟基苯甲酸摩尔比为0.5:0.23～0.28:0.13～0.19，然后超声搅拌，得到溶液；
2)将上述溶液移至高压反应釜中，然后放置在90～100℃下反应15～24h后得到白色粉末，过滤，烘干后得到该金属有机框架材料。
4.根据权利要求3所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的锌盐为硝酸锌、硫酸锌或乙酸锌中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的混合溶剂Ⅰ为乙醇与去离子水的混合溶剂。
6.根据权利要求3所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂Ⅰ中乙醇与去离子水的体积比为6:1.5～2.8。
7.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯或邻苯二甲酸二环己酯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的防老剂为防老剂4010、防老剂264或防老剂4010na中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂为钡锌复合稳定剂。
10.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的发泡剂为三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷或二氯四氟乙烷中的任意一种。
11.根据权利要求1所述的一种无碳型永久防静电PVC卷材的制备方法，其特征在于，所述的聚苯胺为聚苯胺XZ-BA02或聚苯胺XZ-BAY03中的任意一种。
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