CN112143125A - 一种聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氯乙烯材料及其制备方法,其由100份聚氯乙烯回收料、5~10份聚氯乙烯新料、10~30份填料、2~5份偶联剂、1~5份分散剂和0.5~2份抗氧剂618按照重量份制备而成,其中,所述偶联剂为四亚乙基五胺,所述分散剂为氯化聚乙烯。本发明将废旧的聚氯乙烯回收料加以利用,得到回收再利用的聚氯乙烯材料,通过加入特殊的功能助剂,使得制得聚氯乙烯材料的力学性能优异,达到应用标准。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯,英文简称PVC(Polyvinyl chloride),是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。
PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小,相对密度1.4左右,玻璃化温度77~90℃,170℃左右开始分解,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就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,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的PVC分子量一般在5万~11万范围内,具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加。其无固定熔点,80~85℃开始软化,130℃变为粘弹态,160~180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60MPa左右,冲击强度5~10kJ/m2,并具有优异的介电性能。
PVC曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛,在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
然而,大量的废旧塑料尤其是废旧聚氯乙烯,由于聚氯乙烯具有不降解的性能,因此,其给河流、湖泊、农田、港口和海岸等环境造成的污染是目前的一大难题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种聚氯乙烯材料,将废旧的聚氯乙烯回收后通过优化的配方工艺,提供了一种将废旧聚氯乙烯回收再用的新思路。
为了实现上述目的,本发明中的聚氯乙烯材料其由100份聚氯乙烯回收料、5~10份聚氯乙烯新料、10~30份填料、2~5份偶联剂、1~5份分散剂和0.5~2份抗氧剂618按照重量份制备而成,其中,所述偶联剂为四亚乙基五胺,所述分散剂为氯化聚乙烯。
进一步的,所述聚氯乙烯回收料为硬质聚氯乙烯回收料,其燃烧后灰分含量小于2%。
进一步的,所述的聚氯乙烯新料为软质聚氯乙烯新料。
聚氯乙烯根据增塑剂含量的多少,可分为:无增塑PVC、硬质PVC、半硬质PVC、软质PVC和聚氯乙烯糊塑料,其中硬质聚氯乙烯的增塑剂含量小于10%,软质聚氯乙烯的增塑剂含量为30~70%,本发明中优选聚氯乙烯新料为软质聚氯乙烯新料是为了让软质聚氯乙烯新料的分子链与聚氯乙烯回收料相互交联、偶联,从而提高聚氯乙烯材料的力学性能。本发明中采用的聚氯乙烯回收料和聚氯乙烯新料均为市售产品。
进一步的,所述填料为硫酸钡、碳酸钙中的至少一种。
进一步的,所述填料的粒径为2000目。
本发明还提供了一种上述聚氯乙烯材料的制备方法,包括以下步骤:
按照配比将聚氯乙烯回收料、聚氯乙烯新料、填料、偶联剂、分散剂和抗氧剂618混合均匀得到混合物料;
将所述混合物料经过熔融、挤出、造粒,制得所述聚氯乙烯材料。
进一步的,所述混合均匀的具体工艺为:于常温中混合1~2min,混合速度为150~200rpm。
进一步的,所述熔融、挤出在双螺杆挤出机中进行,所述双螺杆挤出机的各区工作温度为:一区160-170℃,二区170-180℃,三区180-190℃,四区210-220℃,五区210-220℃,六区210-220℃,转速为300-500rpm。
本发明中将废旧聚氯乙烯回收再利用,变废为宝,大大的减轻了废旧聚氯乙烯对环境的污染;
发明中加入了少量的软质聚氯乙烯后,通过偶联剂四亚乙基五胺的交联反应,使聚氯乙烯回收料分子链与软质聚氯乙烯分子链相互交联、偶联。由于聚氯乙烯回收料分子链会有不同程度的降解,其与软质聚氯乙烯分子链交联后,能够大大提高交联、偶联。由于聚氯乙烯回收料分子链会有不同程度的降解,其与软质聚氯乙烯分子链交联后,能够大大提高交联、偶联度,组合物的力学性能,尤其是拉伸强度、抗冲击性能有一个明显的提升。
偶联剂四亚乙基五胺的加入,不仅能够明显大幅提高聚氯乙烯回收料,聚氯乙烯新料、填料之间的界面结合能力,还能进一步提高聚氯乙烯回收料,聚氯乙烯新料自身的聚合度,从而提高组合物中的拉伸强度、抗冲击性能。
本发明中加入氯化聚乙烯作为分散剂,其能够使填料、聚氯乙烯新料、偶联剂、抗氧剂在组合物发生交联反应时,均匀的分散在聚氯乙烯回收料中,从而其力学性能能够大幅提升。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中的聚氯乙烯回收料为硬质聚氯乙烯回收料,燃烧后灰分含量小于2%,为余姚市五星创盛塑料造粒厂a-pvc;
聚氯乙烯新料为软质聚氯乙烯新料,齐鲁石化S-1000;
填料的粒径均为2000目。
实施例1
按照重量份将聚氯乙烯回收料100份,聚氯乙烯新料5份,硫酸钡10份,四亚乙基五胺2份,氯化聚乙烯1份,抗氧剂618 0.5份,在混合机中常温混合1分钟,混合速度150转/分钟。
将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中,经熔融挤出造粒,制得聚氯乙烯材料,其中,所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃,二区温度170℃,三区温度为180℃,四区温度为210℃,五区温度为210℃,六区温度为210℃,转速为300rpm。
实施例2
按照重量份将聚氯乙烯回收料100份,聚氯乙烯新料10份,碳酸钙30份,四亚乙基五胺5份,氯化聚乙烯5份,抗氧剂618 2份,在混合机中常温混合2分钟,混合速度200转/分钟。
将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中,经熔融挤出造粒,制得回收再利用聚氯乙烯材料;所述双螺杆挤出机的一区温度为170℃,二区温度180℃,三区温度为190℃,四区温度为220℃,五区温度为220℃,六区温度为220℃;双螺杆挤出机的转速为500rpm。
实施例3
按照重量份将聚氯乙烯回收料100份,聚氯乙烯新料6份,碳酸钙20份,四亚乙基五胺3份,氯化聚乙烯3份,抗氧剂618 1份,在混合机中常温混合2分钟,混合速度170转/分钟。
将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中,经熔融挤出造粒,制得回收再利用聚氯乙烯材料;所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃,二区温度170℃,三区温度为180℃,四区温度为220℃,五区温度为220℃,六区温度为220℃;双螺杆挤出机的转速为400rpm。
实施例4
按照重量份将聚氯乙烯回收料100份,聚氯乙烯新料7份,碳酸钙15份,四亚乙基五胺4份,氯化聚乙烯4份,抗氧剂618 2份,在混合机中常温混合1分钟,混合速度180转/分钟。
将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中,经熔融挤出造粒,制得回收再利用聚氯乙烯材料;所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃,二区温度170℃,三区温度为190℃,四区温度为220℃,五区温度为220℃,六区温度为220℃;双螺杆挤出机的转速为350rpm。
实施例5
按照重量份将聚氯乙烯回收料100份,聚氯乙烯新料9份,碳酸钙20份,四亚乙基五胺5份,氯化聚乙烯5份,抗氧剂618 2份,在混合机中常温混合2分钟,混合速度190转/分钟。
将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中,经熔融挤出造粒,制得回收再利用聚氯乙烯材料;所述双螺杆挤出机的一区温度为170℃,二区温度180℃,三区温度为190℃,四区温度为220℃,五区温度为220℃,六区温度为220℃;双螺杆挤出机的转速为500rpm。
对比例1
本对比例与实施例5相比,未添加聚氯乙烯新料,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
对比例2
本对比例与实施例5相比,未添加偶联剂四亚乙基五胺,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
对比例3
本对比例与实施例5相比,未添加分散剂氯化聚乙烯,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
对比例4
本对比例与实施例5相比,未添加聚氯乙烯新料、偶联剂四亚乙基五胺和分散剂氯化聚乙烯,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
对比例5
本对比例与实施例5相比,仅将实施例5中的“四亚乙基五胺5份”更换为“偶联剂KH5505份”,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
对比例6
本对比例与实施例5相比,仅将实施例5中的“氯化聚乙烯5份”更换为“分散剂乙撑双硬脂酰胺5份”,其他配方和制备方法均与实施例5相同。
将实施例1~5对比例1~6分别进行相关测试,其中:
拉伸强度根据GB/T 1040.2-2006进行测试,拉伸速度10mm/min。
弯曲强度根据GB/T 9341-2008进行测试。
悬臂梁缺口冲击强度根据GB/T 1834-2008进行测试,测试结果见表1:
表1实施例1~5和对比例1~6材料性能测试
拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa | 悬臂梁缺口冲击强度/KJ/m2 | |
实施例1 | 71 | 83 | 5.8 |
实施例2 | 78 | 101 | 5.2 |
实施例3 | 80 | 104 | 4.9 |
实施例4 | 75 | 92 | 5.2 |
实施例5 | 78 | 96 | 5.5 |
对比例1 | 52 | 66 | 3.1 |
对比例2 | 35 | 42 | 1.3 |
对比例3 | 59 | 73 | 3.5 |
对比例4 | 33 | 41 | 1.2 |
对比例5 | 66 | 83 | 4.5 |
对比例6 | 61 | 82 | 3.8 |
从表1中可以看出,通过实施例5和对比例1可以看出,本发明通过在配方中加入了少量的软质聚氯乙烯后,聚氯乙烯材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均优于对比例1,说明,软质聚氯乙烯新料的加入提高了聚氯乙烯材料的力学性能,这正是由于其通过偶联剂四亚乙基五胺的交联反应,使聚氯乙烯回收料分子链与软质聚氯乙烯分子链相互交联、偶联,且由于聚氯乙烯回收料分子链会有不同程度的降解,其与软质聚氯乙烯分子链交联后,能够大大提高交联、偶联度,组合物的力学性能,尤其是拉伸强度、抗冲击性能有一个明显的提升。
根据实施例5和对比例2可以看出,当不加入偶联剂四亚乙基五胺时,聚氯乙烯材料的力学性能下降严重,这是由于偶联剂四亚乙基五胺的加入,不仅能够明显大幅提高聚氯乙烯回收料,聚氯乙烯新料、填料之间的界面结合能力,还能进一步提高聚氯乙烯回收料,聚氯乙烯新料自身的聚合度,从而提高组合物中的拉伸强度、抗冲击性能。
而从实施例5和对比例3可以看出,分散剂氯化聚乙烯的作用,随着其加入,能够使填料、聚氯乙烯新料、偶联剂、抗氧剂在组合物发生交联反应时,均匀的分散在聚氯乙烯回收料中,从而明显提高聚氯乙烯材料的力学性能。
再根据对比例5、对比例6和实施例5的对比可以看出,本发明中采用四亚乙基五胺作为偶联剂、氯化聚乙烯作为分散剂相较于常规的偶联剂和分散剂来说,优势明显。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种聚氯乙烯材料,其特征在于,其由100份聚氯乙烯回收料、5~10份聚氯乙烯新料、10~30份填料、2~5份偶联剂、1~5份分散剂和0.5~2份抗氧剂618按照重量份制备而成,其中,所述偶联剂为四亚乙基五胺,所述分散剂为氯化聚乙烯。
2.如权利要求1所述的聚氯乙烯材料,其特征在于,所述聚氯乙烯回收料为硬质聚氯乙烯回收料,其燃烧后灰分含量小于2%。
3.如权利要求1所述的聚氯乙烯材料,其特征在于,所述的聚氯乙烯新料为软质聚氯乙烯新料。
4.如权利要求1所述的聚氯乙烯材料,其特征在于,所述填料为硫酸钡、碳酸钙中的至少一种。
5.如权利要求4所述的聚氯乙烯材料,其特征在于,所述填料的粒径为2000目。
6.一种如权利要求1~5任一项所述的聚氯乙烯材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照配比将聚氯乙烯回收料、聚氯乙烯新料、填料、偶联剂、分散剂和抗氧剂618混合均匀得到混合物料;
将所述混合物料经过熔融、挤出、造粒,制得所述聚氯乙烯材料。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述混合均匀的具体工艺为:于常温中混合1~2min,混合速度为150~200rpm。
8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述熔融、挤出在双螺杆挤出机中进行,所述双螺杆挤出机的各区工作温度为:一区160-170℃,二区170-180℃,三区180-190℃,四区210-220℃,五区210-220℃,六区210-220℃,转速为300-500rpm。
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