CN113121729B - 糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用 - Google Patents
糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用，该制备方法包括以下步骤：S1、将预先备置的糖(醛)酸和聚氯乙烯在一种或两种溶剂中充分混合制得预备反应物；S2、将所述预备反应物在催化剂的作用下进行搅拌反应，得到糖(醛)酸改性聚氯乙烯。有益效果：本发明所制备的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯具有较好的热稳定性能、机械性能和热塑性性能，可作为生物亲和、热稳定性聚氯乙烯应用于生物、医药和环境等领域；并且其结构中富含羟基基团有利于改性后的聚氯乙烯的进一步修饰转化和功能应用，为实现糖(醛)酸的高值化和拓宽聚氯乙烯的应用范围提供了切实可行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯改性和糖(醛)酸应用技术领域，具体来说，涉及糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用。
背景技术
二十世纪开始，聚氯乙烯的应用涉及到薄膜、聚氯乙烯制品、黏合剂、涂料等很多领域，聚氯乙烯现已成为高分子材料工业的不可或缺的一部分。但由于聚氯乙烯分子结构中有氯原子，所以在高温条件下易降解，在加工时易释放氯化氢气体，会进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能迅速下降。此过程不仅影响材料性质，而且损坏机器有害健康。针对聚氯乙烯的热稳定性研究是现在的热门话题。
目前，以五碳糖、六碳糖及其衍生物为原料的催化氧化工艺是合成葡萄糖醛酸及其内酯最有工业应用价值的研究。天然存在的糖(醛)酸有D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸、D-甘露糖醛酸等，经生物催化或化学合成的有葡萄糖酸、木糖酸等。糖(醛)酸是富含多羟基和羧酸的一类生物基平台化合物，目前的部分糖(醛)酸已经广泛应用如葡萄糖醛酸及其内酯，而大部分糖(醛)酸的应用仍有待进一步开发。聚氯乙烯作为一种在建筑、日用品、电线电缆、包装等行业广泛应用的聚氯乙烯，利用糖(醛)酸对其改性可以改善其性质扩大其应用范围。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的一个目的在于提供糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，操作简单，易于实施，可操作性强，实现了糖(醛)酸基聚氯乙烯材料的制备，为聚氯乙烯热稳定性和糖(醛)酸的功能化应用奠定基础。
本发明的另一个目的在于提供糖(醛)酸改性的聚氯乙烯，该糖(醛)酸改性的聚氯乙烯具有良好的热稳定性、机械性能和热塑性性能；本发明的又一个目的在于提供一种所述的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯在热稳定性聚氯乙烯领域中的应用。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用，该制备方法包括以下步骤：
S1、将预先备置的糖(醛)酸和聚氯乙烯在一种或两种溶剂中充分混合制得预备反应物；
S2、将所述预备反应物在催化剂的作用下进行搅拌反应，得到糖(醛)酸改性聚氯乙烯；
其中，所述糖(醛)酸溶解于一种溶剂，所述聚氯乙烯溶解于同种或另一种溶剂，两者混合形成单相或双相体系。
进一步的，所述糖(醛)酸为包括糖酸和糖醛酸两种类型的化合物，所述糖酸的结构中包含羧基基团和羟基官能团，所述糖醛酸的结构中包含羧基基团、醛基基团和羟基官能团。
进一步的，所述糖(醛)酸包括木糖酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亚砜、环己酮、丁酮、氯苯、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇和丙酮中的至少一种。
进一步的，所述催化剂包括1,1,3,3-四甲基胍、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，所述聚氯乙烯与所述糖(醛)酸的摩尔比为1：0.2～5，所述糖(醛)酸与所述催化剂的摩尔比为1：0.1～5，所述S1中的反应温度为20～100℃，反应时间为1～48h。
进一步的，所述S2中搅拌反应的反应条件为常压加热或减压加热，反应温度为20～100℃，反应时间为1～48h。
根据本发明的另一个方面，提供了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯，采用上述的糖(醛)酸改性聚氯乙烯的制备方法制备得到，所述糖(醛)酸改性的聚氯乙烯中糖(醛)酸的质量比例为1～20％。
根据本发明的又一个方面，提供了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯在建筑、日用品、电线电缆、包装、生物、医药和环境等领域中的应用。
本发明的有益效果为：
1)、本发明提供的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，以聚氯乙烯为原料创造性地与多官能团的糖(醛)酸进行反应，在催化剂作用下制得糖(醛)酸改性的聚氯乙烯，实现了聚氯乙烯中氯离子的替代，同时引入功能性生物小分子，为聚氯乙烯的热稳定性提高和糖(醛)酸的高值化应用拓宽了道路。
2)、本发明的制备方法，操作简单，科学合理，易于实施，可操作性强，易于实现规模化生产。
3)、本发明制备得到的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯具有良好的热稳定性、机械性能和热塑性性能，综合性能优异，使其具有更广阔的应用前景，可以作为热稳定性的生物基改性材料在生物、医药和环境领域中得到广泛应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的红外谱图；
图3-5是根据本发明实施例的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的表征热稳定性示意图；
图6是根据本发明实施例的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的亲水性的表征和接触角值示意图；
图7是根据本发明实施例的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的应力应变曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
根据本发明的实施例，提供了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法、聚氯乙烯及应用。
鉴于现有的聚氯乙烯产品存在热稳定差、易老化、易变脆、韧性不好、易分解的缺点，应用形式、应用范围及应用价值受到限制。并且，经检索发现，现阶段对于聚氯乙烯稳定性的研究有物理混合和化学改性的方法，化学改性得到的聚氯乙烯结构和性质更稳定。本发明提出将聚氯乙烯与糖(醛)酸接枝的化学改性方法，首先制备糖(醛)酸与聚氯乙烯的混合物，然后在催化剂作用的条件下通制备得到糖(醛)酸改性后的聚氯乙烯。该方法有效缓解了现有技术中聚氯乙烯产品存在热稳定差、易老化、易变脆、韧性不好、易分解的缺点，实现了糖(醛)酸改性聚氯乙烯的制备，为糖(醛)酸的功能化、高值化转化与应用以及聚氯乙烯的应用拓宽了道路，对于聚氯乙烯产品和糖(醛)酸的利用的进一步发展具有重要的意义。
本发明的糖(醛)酸改性后的聚氯乙烯的制备方法简单，反应条件温和、易于实施，可操作性强，易于实现规模化生产；所得的木糖(醛)酸改性后的聚氯乙烯具有良好的聚氯乙烯具有良好的热稳定性、机械性能和热塑性性能等优势。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明的一个方面，提供了糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1、将预先备置的糖(醛)酸和聚氯乙烯在一种或两种溶剂中充分混合制得预备反应物；
其中，所述糖(醛)酸溶解于一种溶剂，所述聚氯乙烯溶解于同种或另一种溶剂，两者混合形成单相或双相体系。
所述糖(醛)酸为包括糖酸和糖醛酸两种类型的化合物，所述糖酸的结构中包含羧基基团和羟基官能团，所述糖醛酸的结构中包含羧基基团、醛基基团和羟基官能团；
所述糖(醛)酸包括木糖酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸或具有类似结构的糖(醛)酸。
具体的，所述糖(醛)酸包括但不限于木糖酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸中的任意一种或至少两种的组合。可以理解的是，本发明对于糖(醛)酸的具体类型不作过多限制，可以采用上述几种中的任意一种或至少两种的组合，还可以采用本领域技术人员熟知的与上述物质具有类似性质的其他类型的糖(醛)酸。
所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、环己酮、丁酮、氯苯、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇和丙酮中的至少一种。
应当理解的是，本发明对于溶剂的具体类型不作过多限制，可以采用本领域技术人员熟知的呋喃类溶剂、酰胺类、醇类溶剂等，优选采用的是N，N-二甲基甲酰胺，这种溶剂更适合于糖(醛)酸与聚氯乙烯的反应，并且来源广泛，成本低廉，经济易得，安全、环保，应用效果好。
需要说明的是，本发明对于上述各种溶剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的各原料即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。
在催化剂的作用下，糖(醛)酸与聚氯乙烯中的含氯基团和羟基官能团，通过加热产生自由基，进而制备得到糖(醛)酸改性的聚氯乙烯。
S2、将所述预备反应物在催化剂的作用下进行搅拌反应，得到糖(醛)酸改性聚氯乙烯；
其中，所述催化剂包括但不限于1,1,3,3-四甲基胍、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中在上述催化剂的作用下，能够使得糖(醛)酸与聚氯乙烯顺利反应，制得糖(醛)酸改性后的聚氯乙烯。并且，上述催化剂具有很好的稳定性，来源广泛，催化活性高，可以提高生产效率，使得反应条件温和，反应过程平稳，易于控制。
需要说明的是，本发明对于上述各种催化剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的各原料即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。
此外，本发明中的所述聚氯乙烯与糖(醛)酸的摩尔比为1：0.2～5，该比例可以为1:0.2、1:0.25、1:0.5、1:1、1:1.2、1:1.5、1:2、1:3、1:4或1:5。
所述糖(醛)酸与催化剂的摩尔比为1：0.1～5，该比例可以为1：0.1、1:0.2、1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5。
所述反应温度为20～100℃，反应温度可以为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。
所述反应时间为1～48h，反应时间可以为1h、2h、5h、6h、8h、10h、12h、14h、15h、16h、18h、20h、22h、24h、28h、30h、32h、34h、38h、40h、42h、44h、46h或48h。
由以上可以看出，本发明的反应温度较低，在100℃之下即可完成反应，反应时间较短，在48小时之内即可完成反应，反应条件温和，无需复杂、昂贵的设备，易于操作，可控性好，并且能耗低，效率高，易于实现工业化生产。
根据本发明的一个方面，提供了种糖(醛)酸改性聚氯乙烯，采用上述的糖(醛)酸改性聚氯乙烯的制备方法制备得到。
本发明制备得到的糖(醛)酸改性聚氯乙烯具有良好的热稳定性能、机械性能和热塑性性能，性能优异，适应性强，应用价值高，拓宽了糖(醛)酸和聚氯乙烯的应用领域。
所述糖(醛)酸改性聚氯乙烯中糖(醛)酸的质量比例为1％～20％；典型但非限制的，该糖(醛)酸改性聚氯乙烯中糖(醛)酸的质量含量为可以为1％、2％、4％、8％、10％、15％、17％、20％。
图2显示了本发明一种实施方式提供的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的红外谱图，3375.15cm-1和1702cm-1处有反应物葡萄糖醛酸的羟基特征吸收峰和的-C＝O的伸缩振动吸收峰；694.55cm-1～614.6cm-1处是反应物聚氯乙烯的C-Cl伸缩振动吸收峰；葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯(PVC-GA)的红外光谱中在3375.15cm-1处没有吸收峰出现，在1732cm-1处有-C＝O，在1330～1050cm-1处有C-O-C两个吸收带，同时与聚氯乙烯相比在694.55cm-1、614.6cm-1处的吸收峰减弱，可推出聚氯乙烯上的部分C-Cl被取代形成了酯键。
图3显示了本发明一种实施方式提供的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的热重分析图，图4和表1为差热分析图和热分解温度，聚氯乙烯的最大热失重效率为18.98％/℃，而葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯(PVC-GA)的最大热失重速率为6.18％/℃，这表示葡萄糖醛酸的接枝代替了聚氯乙烯中的氯离子提高了聚氯乙烯的热稳定性。图5和表2显示了本发明一种实施方式提供的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的示差扫描量热图，聚氯乙烯的玻璃化转变温度为83.8℃而葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯(PVC-GA)的玻璃化转变温度为78.1℃，这表示葡萄糖醛酸改性后的聚氯乙烯玻璃化转变温度更低说明其塑性更好。
表1热分解温度表：
表2聚氯乙烯与葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的玻璃化温度表：
| 名称 | 聚氯乙烯 | 对比例 | 产物 | 葡萄糖醛酸 |
| 玻璃化温度 | 83.88 | 75.13 | 78.05 | - |
图6和表3显示了本发明一种实施方式提供的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的亲水性测试；萄糖醛酸改性聚氯乙烯的接触角小于聚氯乙烯的接触角这是因为葡萄糖醛酸引入亲水基团羟基使膜亲水性提高，表示葡萄糖醛酸改性后聚氯乙烯的亲水性增强。
表3葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的亲水性测试表：
| 样品名 | 水接触角 |
| PVC | 94.41 |
| 产物(PVC-GA) | 82.24 |
| 对比例(PVC+GA) | 111.87 |
图7显示了本发明一种实施方式提供的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯的应力应变曲线图；聚氯乙烯的断裂伸长率为62.1％，断裂拉伸强度约为45.1MPa，葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯(PVC-GA)断裂伸长率约为112.2％，断裂拉伸强度约为35.2MPa，证明葡萄糖醛酸改性后聚氯乙烯的塑性增强。
从以上图2-4中可以看出，采用本发明的方法成功制备了葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯，并且该葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯具有良好的热稳定性、热塑性和机械性能。
根据本发明的又一个方面，提供了一种如上所述的葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯在建筑、日用品、电线电缆、包装、生物、医药和环境等领域中的应用。
本发明的糖(醛)酸改性聚氯乙烯具有良好的热稳定性、热塑性和机械性能，为糖(醛)酸的高值化利用和聚氯乙烯的应用拓宽了道路。
为了更好地理解本发明的上述技术方案，以下对本发明中备方法的具体实施例进行详细说明。
实施例一
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和0.775g的葡萄糖醛酸(GA)于50ml的圆底烧瓶中，加入20mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF)，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中滴入0.43ml三乙胺，随后将烧瓶放置于20℃水浴锅中，搅拌反应4h；经纯化处理后，通过重量法测试该葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯(PVC-GA)中葡萄糖醛酸的质量比例为2％。
实施例二
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和1.55g的葡萄糖醛酸于100ml的圆底烧瓶中，加入40mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后向烧瓶中加入2.52ml1,1,3,3-四甲基胍(TMG)，随后将烧瓶放置于40℃水浴锅中，搅拌反应8h；经纯化处理后，通过重量法测试该葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯中葡萄糖醛酸的质量比例为5％。
实施例三
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和3.10g的葡萄糖醛酸于100ml的圆底烧瓶中，加入60mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF)，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中滴入4.16ml 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)，随后将烧瓶放置于60℃水浴锅中，搅拌反应12h；经纯化处理后，通过重量法测试该葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯中葡萄糖醛酸的质量比例为20％。
实施例四
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和3.10g的葡萄糖酸于100ml的圆底烧瓶中，加入60ml四氢呋喃(THF)，磁力搅拌待完全混合后向烧瓶中加入1.6g4-二甲氨基吡啶，随后将烧瓶放置于60℃水浴锅中，搅拌反应16h；经纯化处理后，通过重量法测试该葡萄糖酸改性聚氯乙烯中葡萄糖醛酸的质量比例为12％。
实施例五
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和0.775g的半乳糖醛酸于100ml的圆底烧瓶中，加入60mlN-乙基甲酰胺，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中加入2.46g吡啶,随后将烧瓶放置于40℃水浴锅中，搅拌反应20h；经纯化处理后，通过重量法测试该糖酸改性聚氯乙烯中半乳糖醛酸的质量比例为10％。
实施例六
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)溶于40ml二氯甲烷中和3.10g的甘露糖醛酸溶于20ml的水中充分混合于100ml的圆底烧瓶中，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中加入1.5g二环己基碳二亚胺,随后将烧瓶放置于80℃水浴锅中，搅拌反应40h；经纯化处理后，通过重量法测试该葡萄糖醛酸改性聚氯乙烯中甘露糖醛酸的质量比例为13％。
实施例七
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和3.10g的葡萄糖酸于100ml的圆底烧瓶中，加入60mlN-乙基甲酰胺，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中加入0.5g二环己基碳二亚胺和0.1g 4-二甲氨基吡啶,随后将烧瓶放置于50℃水浴锅中，搅拌反应24h；经纯化处理后，通过重量法测试该糖酸改性聚氯乙烯中葡萄糖酸的质量比例为15％。
实施例八
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和3.10g的木糖酸于100ml的圆底烧瓶中，加入50mlN,N-二乙基甲酰胺，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中加入0.2g1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，随后将烧瓶放置于90℃油浴锅中，搅拌反应12h；制得木糖酸改性聚氯乙烯。
实施例九
一种糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
称取1.0g聚氯乙烯(PVC)和3.10g的木糖酸于100ml的圆底烧瓶中，加入60ml四氢呋喃，磁力搅拌待完全溶解后向烧瓶中加入0.2g 4-二甲氨基吡啶，随后将烧瓶放置于100℃油浴锅中，搅拌反应12h；制得木糖酸改性聚氯乙烯。
此外，本发明中还包括对上述部分实施例的糖(醛)酸改性聚氯乙烯的机械性能进行测试，测试结果如表4所示。
其中，热稳定性性能的测试方法为：通过热重分析和差示扫描量热法得到糖(醛)酸改性聚氯乙烯的热稳定性。
机械性能的测试方法为：通过拉伸试验测试中拉伸曲线的断裂伸长率和断裂拉伸强度的改变表征其机械性能；
表4部分实施例的糖(醛)改性聚氯乙烯的机械性能
| 样品 | 断裂伸长率/％ | 断裂拉伸强度/MPa | 最大拉伸强度/MPa |
| PVC | 62.1 | 39.3 | 50.3 |
| 实施例一 | 68.4 | 36.9 | 48.5 |
| 实施例二 | 87.3 | 30.5 | 45.7 |
| 实施例三 | 110.4 | 27.6 | 40.1 |
| 实施例四 | 96.6 | 26.5 | 42.1 |
| 实施例七 | 105.3 | 22.8 | 43.7 |
| 实施例九 | 100.8 | 24.1 | 43.3 |
由表4可以看出，采用本发明方法制备得到糖(醛)改性聚氯乙烯中随着葡萄糖醛酸的引入使聚氯乙烯的断裂伸长率增长，塑性增强。
实施例十
本实施例中，一种糖(醛)酸改性聚氯乙烯制备步骤与实施例一至九相同，可以理解的是，本实施例中，还可以根据糖(醛)酸的种类，糖(醛)酸的用量、催化剂的种类，催化剂用量、反应温度，反应时间、溶剂种类、获得一系列糖(醛)酸改性聚氯乙烯产品。制备方法参数和产品结果见表5，但并不限于此：
表5制备方法参数和产品结果表
对比实施例
本实施例中，为了对比一种糖(醛)酸改性聚氯乙烯与物理添加的区别，进行糖(醛)酸与聚氯乙烯物理混合作为对比例。制备步骤如下：在1g聚氯乙烯颗粒中添加糖(醛)酸并进行充分混合，糖(醛)酸的添加量为1％～20％，以此作为对比实施例。研究结果表明，对比例中通过物理共混添加糖酸类物质，对聚氯乙烯的热稳定性提高不明显，并且其共混后由于两者不相容，表面粗糙度大，导致水接触角增加，亲水性下降；同时导致其机械性能明显下降，拉伸强度不足20MPa，可以理解的是，本实施例中，糖(醛)酸的种类，糖(醛)酸的添加量以糖(醛)酸改性聚氯乙烯产品中糖(醛)酸的种类和含量作为对比例具体的实施方案。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明提供的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯的制备方法，以聚氯乙烯为原料创造性地与多官能团的糖(醛)酸进行反应，在催化剂作用下制得糖(醛)酸改性的聚氯乙烯，实现了聚氯乙烯中氯离子的替代，同时引入功能性生物小分子，为聚氯乙烯的热稳定性提高和糖(醛)酸的高值化应用拓宽了道路。
此外，本发明的制备方法，操作简单，科学合理，易于实施，可操作性强，易于实现规模化生产。此外，本发明制备得到的糖(醛)酸改性的聚氯乙烯具有良好的热稳定性、机械性能和热塑性性能，综合性能优异，使其具有更广阔的应用前景，可以作为热稳定性的生物基改性材料在生物、医药和环境领域中得到广泛应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.糖（醛）酸改性的聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
S1、将预先备置的糖（醛）酸和聚氯乙烯在一种或两种溶剂中充分混合制得预备反应物；
S2、将所述预备反应物在催化剂的作用下进行搅拌反应，得到糖（醛）酸改性聚氯乙烯；
其中，所述糖（醛）酸溶解于一种溶剂，所述聚氯乙烯溶解于同种或另一种溶剂，两者混合形成单相或双相体系；
所述糖（醛）酸包括木糖酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸中的任意一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的糖（醛）酸改性的聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亚砜、环己酮、丁酮、氯苯、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇和丙酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的糖（醛）酸改性的聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括1,1,3,3-四甲基胍、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的糖（醛）酸改性的聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，所述聚氯乙烯与所述糖（醛）酸的摩尔比为1：0.2～5，所述糖（醛）酸与所述催化剂的摩尔比为1：0.1～5。
5.根据权利要求1所述的糖（醛）酸改性的聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，所述S2中搅拌反应的反应条件为常压加热或减压加热，反应温度为20～100℃，反应时间为1～48h。
6.糖（醛）酸改性的聚氯乙烯，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的糖（醛）酸改性的 聚氯乙烯的制备方法制备得到，所述糖（醛）酸改性的聚氯乙烯中糖（醛）酸的质量比例为1～20%。
7.根据权利要求6所述的糖（醛）酸改性的聚氯乙烯在建筑、日用品、电线电缆、包装、生物、医药和环境领域中的应用。
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| JPH09278962A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-10-28 | Hitachi Booden Kk | 抗菌性食品包装用フィルム |
| KR20160047141A (ko) * | 2014-10-22 | 2016-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 염화비닐계 수지 및 이의 제조방법 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3041887A1 (de) * | 1980-11-06 | 1982-06-09 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Stabilisatorkombination fuer thermoplaste, insbesondere polymerisate auf basis von vinylchlorid sowie verfahren zur warmverformung derartiger polymerisate |
| JPH09278962A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-10-28 | Hitachi Booden Kk | 抗菌性食品包装用フィルム |
| KR20160047141A (ko) * | 2014-10-22 | 2016-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 염화비닐계 수지 및 이의 제조방법 |
| CN107552100A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-09 | 钱艺博 | 一种聚氯乙烯基离子交换材料及其制备方法 |
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