CN112679784A - 一种发泡剂和采用其制备的pvc发泡组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种发泡剂和采用其制备的PVC发泡组合物及其制备方法。所述发泡剂采用表面包覆树脂对碳酸氢盐进行表面包覆后制得，所述表面包覆树脂为氯乙烯与偏氯乙烯两种单体通过乳液聚合方法共聚制得，固含量为55‑65％，偏氯乙烯单体与氯乙烯单体的质量比为4：1；所述表面包覆采用流化床包覆工艺；采用其制备的PVC发泡组合物，由PVC树脂、钙锌稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂、轻质活性碳酸钙、发泡剂和发泡调节剂制成。所述发泡剂制作成本低，分解温度高，与PVC材料的加工温度区间重合，发泡性能好，环保无味；所述组合物能够用于生产PVC鞋底、地板、广告板等；所述制备方法，科学合理、简单易行。

Description

一种发泡剂和采用其制备的PVC发泡组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种发泡剂和采用其制备的PVC发泡组合物及其制备方法。
背景技术
PVC发泡材料适合做多种制品，如发泡鞋底、地板、广告板等。PVC发泡材料中，常用的发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂两大类。物理发泡剂常温下呈固态或液态，加工时受热气化膨胀，从而使制品发泡；化学发泡剂在受热时能够分解出气体。
化学发泡剂又可以分为无机类发泡剂和有机类发泡剂。无机物类化学发泡剂主要包括碳酸盐或碳酸氢盐类，这类物质受热主要分解生产CO2和水蒸气。无机类发泡剂清洁无毒，价格较低，可以生产浅色制品，但是分解温度偏低，与聚氯乙烯材料的加工温度范围相差较大。有机物类化学发泡剂主要有偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)、4,4'-氧代双苯磺酰肼(OBSH)、尿素等。AC发泡剂是PVC常用的发泡剂，但是AC发泡剂分解温度较高，分解产物为有刺激性的NH3，同时本身呈黄色，不能生产白色制品。尿素分解也是主要产生NH3。OBSH发泡剂主要产生N2和水蒸气，清洁无毒，但是发气量较小。有机物类发泡剂一般价格都比较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种发泡剂，制作成本低，分解温度高，与PVC材料的加工温度区间重合，发泡性能好，环保无味；本发明还提供采用其制备的PVC发泡组合物及其制备方法，所述组合物能够用于生产PVC鞋底、地板、广告板等制品，市场应用前景较好，所述制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的发泡剂，采用表面包覆树脂对碳酸氢盐进行表面包覆后制得，其中，所述表面包覆树脂为氯乙烯与偏氯乙烯两种单体通过乳液聚合方法共聚制得，固含量为55-65％，优选60％，偏氯乙烯单体与氯乙烯单体的质量比为4：1；所述表面包覆采用流化床包覆工艺。
其中：
所述的碳酸氢盐为碳酸氢钠，粒径为15μm。
所述的表面包覆树脂的用量，以固含量计，为碳酸氢钠用量的12-18wt.％，优选15wt.％。
采用上述的发泡剂制备的PVC发泡组合物，由以下质量份数的原料制成：
Figure BDA0002239029910000011
Figure BDA0002239029910000021
其中：
所述的PVC树脂平均聚合度为1000。
所述的增塑剂为聚酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂、环氧植物油脂类增塑剂、偏苯三酸三辛酯或脂肪族二元酸酯类增塑剂中的两种或两种以上的混合物。
所述的聚酯类增塑剂由己二酸与乙二醇经酯化反应制得，相对分子质量为3000。
优选地，所述的增塑剂为聚酯类增塑剂和偏苯三酸三辛酯的复合增塑剂体系；所述的聚酯类增塑剂与偏苯三酸三辛酯的质量比为3:2-4:1。
所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡类润滑剂，如霍尼韦尔的AC-316。
所述的抗氧剂为酚类抗氧剂或磷系抗氧剂，优选酚类抗氧剂四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯(抗氧剂1010)。
所述的轻质活性碳酸钙为碳酸钙粒子表面经过硬脂酸活化处理，粒径大小为15μm，所述粒径为轻质活性碳酸钙的粒径。
所述的发泡调节剂为纯丙烯酸酯类共聚物，特性粘度(25℃)为8.0-9.0dl·g-1，优选8.0dl·g-1。
所述的PVC发泡组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料配混工艺：将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入发泡剂、发泡调节剂和活性轻质碳酸钙，继续搅拌升温至120℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；
(2)专用料造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度110-130℃，优选120℃。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用流化床包覆工艺处理碳酸氢钠发泡剂，制作成本低，能够提高碳酸氢钠的分解温度，与PVC材料的加工温度区间重合，发泡性能好。
2、本发明发泡剂相对于AC发泡剂不释放NH3，环保无味。
3、本发明所述的PVC发泡组合物，采用特定组成的增塑剂体系，保证增塑剂不析出到材料的表面。
4、本发明所述的制备方法，科学合理、简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例中采用的原料除特殊说明外，均为市售材料。
实施例1-5所述的PVC发泡组合物的配料见表1。
实施例1-5采用的发泡剂，采用表面包覆树脂对碳酸氢钠(粒径为15μm)进行表面包覆后制得，其中，所述表面包覆树脂为氯乙烯与偏氯乙烯两种单体通过乳液聚合方法共聚制得，固含量为60％，偏氯乙烯单体与氯乙烯单体的质量比为4：1；所述表面包覆采用流化床包覆工艺。所述的表面包覆树脂的用量，以固含量计，为碳酸氢钠用量的15％。
表1实施例1-5所述的PVC发泡组合物的配料
配方组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
PVC S-1 000 100 100 100 100 100
钙锌稳定剂 5 5 5 5 5
增塑剂 50 40 60 45 55
润滑剂AC-316 0.5 0.6 0.4 0.6 0.4
抗氧剂1010 0.5 0.6 0.4 0.6 0.4
活性轻质碳酸钙 10 10 10 10 10
发泡剂 1.3 1.2 1.4 1.5 1.2
发泡调节剂 5 4 6 4 6
对比例1-3所述的PVC发泡组合物的配料见表2。
表2对比例1-3所述的PVC发泡组合物的配料
Figure BDA0002239029910000031
Figure BDA0002239029910000041
实施例与对比例样品制备与性能检测方法：
(1)物料配混工艺：将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入发泡剂、发泡调节剂和活性轻质碳酸钙，继续搅拌升温至120℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。
(2)造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆造粒，工艺参数设置如下：
挤出机温度(℃)：1区 2区 3区 4区 5区 机头
110 110 115 115 120 120
以上为样品的制备。
(3)将PVC发泡粒料在Brabender单螺杆挤出机挤出4mm厚发泡片材，检测性能。挤出机温度设定见表3。实施例1-5的检测结果见表4，对比例1-3的检测结果见表5。
表3挤出机温度设定
1区 2区 3区 4区 模具
加工条件一 135℃ 140℃ 145℃ 150℃ 150℃
加工条件二 155℃ 160℃ 165℃ 170℃ 170℃
表4实施例1-5的检测结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度，kg/m<sup>3</sup>(加工条件一) 0.55 0.61 0.52 0.48 0.60
密度，kg/m<sup>3</sup>(加工条件二) 0.50 0.56 0.49 0.46 0.55
表5对比例1-3的检测结果
检测项目 对比例1 对比例2 对比例3
密度，kg/m<sup>3</sup>(加工条件一) 1.12 1.05 0.88
密度，kg/m<sup>3</sup>(加工条件二) 1.10 0.92 0.83
上述对比例的不同在于：与相对应的实施例相比，对比例1使用未经包覆处理的碳酸氢钠，这时由于碳酸氢钠的分解温度过低，会在物料配混和造粒时完全分解，所以挤出发泡片材几乎不发泡。对比例2使用AC发泡剂，此类发泡剂分解温度高于软质PVC的加工温度，发泡剂分解不完全，密度较高。对比例3使用OBSH发泡剂，这类发泡剂可以正常发泡，但发气量不如本发明大，而且OBSH价格要高很多。
发泡剂热分解温度测试
分别对碳酸氢钠、12wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠、15wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠和18wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠采用TGA(热重分析)测试分解温度，测试结果见表6。所述表面包覆树脂为氯乙烯与偏氯乙烯两种单体通过乳液聚合方法共聚制得，固含量为60％，偏氯乙烯单体与氯乙烯单体的质量比为4：1。
表6TGA测试结果
名称 分解温度，℃
碳酸氢钠 82
12wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠 145
15wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠 152
18wt.％包覆剂处理的碳酸氢钠 156

Claims (10)

1.一种发泡剂，其特征在于：采用表面包覆树脂对碳酸氢盐进行表面包覆后制得，其中，所述表面包覆树脂为氯乙烯与偏氯乙烯两种单体通过乳液聚合方法共聚制得，固含量为55-65％，偏氯乙烯单体与氯乙烯单体的质量比为4：1；所述表面包覆采用流化床包覆工艺。
2.根据权利要求1所述的发泡剂，其特征在于：所述的碳酸氢盐为碳酸氢钠，粒径为15μm。
3.根据权利要求1所述的发泡剂，其特征在于：所述的表面包覆树脂的用量，以固含量计，为碳酸氢钠用量的12-18wt.％。
4.一种采用权利要求1-3任一所述的发泡剂制备的PVC发泡组合物，其特征在于：由以下质量份数的原料制成：
Figure FDA0002239029900000011
5.根据权利要求4所述的PVC发泡组合物，其特征在于：所述的PVC树脂平均聚合度为1000。
6.根据权利要求4所述的PVC发泡组合物，其特征在于：所述的增塑剂为聚酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂、环氧植物油脂类增塑剂、偏苯三酸三辛酯或脂肪族二元酸酯类增塑剂中的两种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求4所述的PVC发泡组合物，其特征在于：所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡类润滑剂；所述的抗氧剂为酚类抗氧剂或磷系抗氧剂。
8.根据权利要求4所述的PVC发泡组合物，其特征在于：所述的轻质活性碳酸钙为碳酸钙粒子表面经过硬脂酸活化处理，粒径大小为15μm。
9.根据权利要求4所述的PVC发泡组合物，其特征在于：所述的发泡调节剂为纯丙烯酸酯类共聚物，25℃的特性粘度为8.0-9.0dl·g-1。
10.一种权利要求4-9任一所述的PVC发泡组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)物料配混工艺：将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入发泡剂、发泡调节剂和活性轻质碳酸钙，继续搅拌升温至120℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；
(2)专用料造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度110-130℃。
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