CN112778669A - 一种低气味低挥发聚氯乙烯材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低气味低挥发聚氯乙烯材料及其制备方法，该材料包括以下重量份含量的成分：PVC树脂粉100份，环保增塑剂30‑50份，环氧大豆油5‑10份、热稳定剂0.1‑0.5份、润滑剂0.2‑0.6、除味剂0.5‑5份。将PVC树脂粉和环氧大豆油置于混合机内搅拌混合10～30min，然后加入环保增塑剂、热稳定剂、润滑剂和除味剂，升温至100～150℃，搅拌反应2～4h，然后投入双螺杆挤出机挤出、造粒后成型。与现有技术相比，本发明得到的PVC材料具有环保、低析出、低气味、低挥发等优点。

Description

一种低气味低挥发聚氯乙烯材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是涉及一种低气味低挥发聚氯乙烯材料及制备方法。
背景技术
医用PVC又叫医用塑料，具有良好的物理力学性能和化学稳定性，比较适合在医疗领域使用，产品稳定安全，产业以其高附加值、高增速和拥有广阔的市场潜力而备受瞩目。长久以来，PVC产品增塑剂及助剂的析出一直是一大问题，在医用输血(液)方面，污染血液和药液，也会对人体的健康造成不同程度的威胁。
专利CN108659369A公开了一种低气味的医用PVC组合物及制备方法，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，加工改性剂0.1～0.5份，环保钙锌稳定剂3～9份，辅助稳定剂0.2～1份，环保增塑剂40～70份，润滑剂0.8～2份；所述的聚氯乙烯为平均聚合度1250～1350的乙烯法悬浮树脂。环保钙锌稳定剂为液体卫生级钙锌稳定剂。环保增塑剂为对苯二甲酸异辛酯增塑剂。所述的辅助稳定剂为亚磷酸三壬基酯。该专利技术主要是采用真空抽提技术，除去树脂中因残留聚合助剂及溶剂而产生的刺激性气味，然后再与低气味的稳定剂、增塑剂、润滑剂等环保助剂混合成组合物，由于所采用的助剂均为无气味或低气味环保助剂，而且树脂事先进行了除味处理，从而使得该组合物在加工过程中气味较低，生产的制品具有更低的气味。但是该方法成本高，且采用苯类增塑剂，易析出。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低气味低挥发聚氯乙烯材料及制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，该材料包括以下重量份含量的成分：
Figure BDA0002917766580000021
所述的PVC树脂粉的平均聚合度为3000～5000。
所述的环保增塑剂为DINCH增塑剂。DINCH对PVC有很好相容性、优良的加工性能、低挥发性、优异的低温性能，耐低温性能尤其突出。无气味，环保无毒。无霉菌/真菌生长，低迁移性，卓越的毒理学特性。可用于玩具，高档电器，食品等。在造粒或增塑生产时，DINCH同PVC材料配伍性相当好。DINCH粘度低，可适用于特定的注塑模，甚至可用于非常精密细致的设计，从而延长增塑产品的使用周期。DINCH增塑的最终产品迁移性很低，能够与PVC树脂材料安全结合，确保产品具有较长的使用寿命和优异性能。
所述的环氧大豆油为改性环氧大豆油，通过以下方法获得将环氧大豆油、丙烯酸、四甲基氯化铵按质量比60:20～40:0.1～1在110～150℃，反应30～120分钟。本发明粒料中改性环氧大豆油可以作为辅助增塑剂和辅助稳定剂以提高PVC粒料的增塑性和稳定性。环氧大豆油主要为环氧亚油酸酯、环氧油酸酯和环氧棕榈酯等的混合物，是用精炼大豆油采用化学合成而制得的一种产品。大豆油取自大豆种子，是世界上产量最多的油脂。大豆油主要成分为亚油酸(51-57％)、油酸(32-36％)、棕榈酸(2.4-2.8％)硬脂酸(4.4-4.6％)，环氧大豆油常温下为浅黄色粘稠油状液体，流动点-1℃，沸点150℃(0.5kPa)，着火点310℃，粘度325mPa·S(25℃)，折光率1.4713(25℃)。可溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂。微溶于乙醇，不溶于水，在水中的溶解度＜0.01％(25℃)，水在本品中的溶解度0.55％(25℃)。由于环氧大豆油中的环氧基团能捕集聚氯乙烯降解分离出的自由基Cl-，终止聚氯乙烯降解的自由基反应，减缓降解速度，显著改善聚氯乙烯制品耐光、耐热性和耐油性，可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电性能。采用丙烯酸改性后可以进一步提高其他组分与PVC的相容性，不仅对聚氯乙烯有增塑作用，而且可使聚氯乙烯链上的活泼氯原子得到稳定，可以迅速吸收因热和光降解出来的HCl，从而阻滞聚氯乙烯的连续分解，起到稳定的作用。
所述的热稳定剂为由硬脂酸钙与硬脂酸锌按质量比60～70:30～40混合而成的钙锌复合稳定剂。所述的硬脂酸钙的粒径为200～300目，所述的硬脂酸锌的粒径为500～600目。可以取代铅镉盐类和有机锡类等有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力。实践证明，在PVC树脂制品中，加工性能好，热稳定作用相当于铅盐类稳定剂，是一种良好的无毒稳定剂，具有优异的初期白度和热稳定性，耐硫化污染；提高制品性能，减少机械磨损，兼具增韧和促进熔融作用，塑化流动性好；可赋予PVC混合料良好的均匀塑化及高速熔融流动性，使制品表面光滑。
所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。
所述的除味剂为苯乙烯磺酸钠或葡萄糖酸。除味剂可抑制氧化，与氨、硫醇等异味物质反应使之变成无异味物质。
一种低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：将PVC树脂粉和环氧大豆油置于混合机内搅拌混合10-30min，然后加入环保增塑剂、热稳定剂、润滑剂和除味剂，升温至100～150℃，搅拌反应2-4h，然后投入双螺杆挤出机挤出、造粒后成型。
所述的双螺杆挤出机的温度为130～160℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明输血(液)器具用PVC粒料主要体现在采用了非邻苯类增塑剂和经优化选择的助剂配比，粒料具有很好的韧性，内容物也不易析出，不会污染血液、药液等。该产品采用PVC树脂粉和经优化选择的助剂配比，产品具有很好的韧性，可适应各种弯折情况，在常温下应力的应变性能大幅度高于国家标准；通过100℃高温加热，在增塑剂等助剂的作用下进行改性，改善产品性能，其拉伸强度与断裂伸长率，达到国际同类产品的先进水平；采用双螺杆挤出造粒机造粒，可直接在十万级净化车间内的注塑机、挤出机上进行成型，得到产品。所得产品色泽均匀，外观良好。
2.本发明选用符合国标的医用级PVC树脂粉、医用级增塑剂和其他环保助剂，物料具有良好的混合改性效果，并采用先进的混炼挤出造粒工艺，生产过程密闭无污染，保证了产品的质量稳定；
2、本发明挤出工艺控制参数：采用双螺杆挤出工艺，保持螺杆转速200～360r/min，粒料的挤出效果良好，粒料粒径小于等于3mm，同时可保证PVC粒子色塑化程度；
3、指标完善：关于输血(液)器具制品的国标是针对PVC材料制定的，在国标的基础上，进一步提升PVC材料的耐化学药品性能、力学性能和生物相容性，可提取重金属锌含量比例不高于0.2％，对人体无毒害作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，包括以下步骤：
(1)环氧大豆油的制备：将环氧大豆油、丙烯酸、四甲基氯化铵按质量比60:30:0.5在120℃，反应60分钟；
(2)热稳定剂的制备：将硬脂酸钙与硬脂酸锌按质量比50:50混合而成；
(3)低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，将PVC树脂粉和环氧大豆油置于混合机内搅拌混合20min，然后加入环保增塑剂、热稳定剂、润滑剂和除味剂，升温至120℃，搅拌反应3h，然后投入双螺杆挤出机，温度为150℃挤出、造粒后成型。
实施例1-7
各实施例采用的原料的重量份如下表1所示：
表1，各组分用量以kg计
Figure BDA0002917766580000041
Figure BDA0002917766580000051
对比例1
环氧大豆油和稳定剂均为市售产品，增塑剂采用市售DOP增塑剂，其余同实施例7。
将上述各实施例制得的聚氯乙烯材料制成医用输血(液)软管力学性能见表2
Figure BDA0002917766580000052
由性能测试结果可以看出，本发明制成的产品具有低气味、低析出率、高热稳定性、强力学性能。
实施例8
一种低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，包括以下步骤：
(1)环氧大豆油的制备：将环氧大豆油、丙烯酸、四甲基氯化铵按质量比60:20:0.1在110℃，反应120分钟；
(2)热稳定剂的制备：将硬脂酸钙与硬脂酸锌按质量比60:40混合而成；
(3)低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，将PVC树脂粉100份和环氧大豆油5份置于混合机内搅拌混合10min，然后加入环保增塑剂DINCH30份、热稳定剂0.1份、润滑剂食品卫生级硬脂酸0.2和除味剂苯乙烯磺酸钠0.5份，升温至100℃，搅拌反应2h，然后投入双螺杆挤出机，温度为130℃挤出、造粒后成型。
实施例9
一种低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，包括以下步骤：
(1)环氧大豆油的制备：将环氧大豆油、丙烯酸、四甲基氯化铵按质量比60:40:1在150℃，反应30分钟；
(2)热稳定剂的制备：将硬脂酸钙与硬脂酸锌按质量比70:30混合而成；
(3)低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备，将PVC树脂粉100份和环氧大豆油10份置于混合机内搅拌混合30min，然后加入环保增塑剂DINCH50份、热稳定剂0.5份、润滑剂医用级甲基硅油0.6和除味剂葡萄糖酸5份，升温至150℃，搅拌反应2h，然后投入双螺杆挤出机，温度为160℃挤出、造粒后成型。
将上述各实施例制得的聚氯乙烯材料制成医用输血(液)软管力学性能见表3
实施例 8 9
外观 无色透明均匀无杂质 无色透明均匀无杂质
拉伸强度，Mpa≥ 17.22 17.21
断裂伸长率，％≥ 430.2 425.5
酸碱度pH< 0.3 0.3
析出率％ 0.06 0.07
重金属<mg/mL 0.3 0.2
硬度 74 73
气味等级 1 1
180℃热稳定时间min≥ 155 150
溶血率<％ 3 3
由性能测试结果可以看出，本发明制成的产品具有低气味、低析出率、高热稳定性、强力学性能。

Claims (10)

1.一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，该材料包括以下重量份含量的成分：
Figure FDA0002917766570000011
2.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的PVC树脂粉的平均聚合度为3000～5000。
3.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的环保增塑剂为DINCH增塑剂。
4.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的环氧大豆油为改性环氧大豆油，通过以下方法获得将环氧大豆油、丙烯酸、四甲基氯化铵按质量比60:20～40:0.1～1在110～150℃，反应30～120分钟。
5.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的热稳定剂为由硬脂酸钙与硬脂酸锌按质量比60～70:30～40混合而成的钙锌复合稳定剂。
6.根据权利要求5所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的硬脂酸钙的粒径为200～300目，所述的硬脂酸锌的粒径为500～600目。
7.根据权利要求5所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。
8.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的除味剂为苯乙烯磺酸钠或葡萄糖酸。
9.一种如权利要求1所述的低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将PVC树脂粉和环氧大豆油置于混合机内搅拌混合10～30min，然后加入环保增塑剂、热稳定剂、润滑剂和除味剂，升温至100～150℃，搅拌反应2～4h，然后投入双螺杆挤出机挤出、造粒后成型。
10.根据权利要求9所述的低气味低挥发聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的温度为130～160℃，螺杆转速为200～360r/min。
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