CN113861584A - 一种pvc板材及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种PVC板材的制备方法,包括以下步骤:S1、将硅烷偶联剂用第一溶剂稀释后,加入PVC树脂粉中,调成PVC浆料;S2、将硅烷偶联剂用第二浴剂稀释后,加入纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;S3、将硅藻土与所述的PVC浆料、改性二氧化钛浆料混合,搅拌均匀,得到混合浆料;s4、将所述混合浆料干燥得到改性填料;S5、PVC树脂粉、ACR粉、CPE粉、改性填料、碳酸钙粉/植物纤维粉、热稳定剂和加工助剂,通过搅拌机混合均匀后,通过拉条切粒机制成母粒;S6、将所述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与所述挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材;本发明通过硅藻土和钛白粉的配合使得板材的抗紫外性能大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,更具体地,涉及一种PVC板材及其制作方法。
背景技术
PVC板材在使用的过程中,最容易受到阳光的照射,结合空气中扩散进板材的氧气使得聚氯乙烯发生光氧化分解反应;经过该过程的摧残,PVC板材的柔性下降、变得发脆,最终无法使用;现有的板材大多是利用紫外线吸收剂使板材具备抗紫外线的功能,但是现有的这些紫外线吸收剂会在长时间的吸收转化过程中损耗,使得板材的抗紫外线性能越来越弱直至消失;也有使用二氧化钛来辅助提高PVC板材的抗紫外线能力的,这类产品主要利用了二氧化钛对紫外光的遮蔽作用以及反射作用,但是这类产品在使用时还是会添加紫外线吸收剂,同时也存在着二氧化钛容易在生产过程中聚集造成其分散不均的问题。
比如专利申请号为CN201910204853.X的发明专利申请文件,公布了一种光稳定PVC板材,该PVC板材由下列重量份的组分原料制成:100份PVC SG~5、3~4份硫醇有机锡、1~2份氯化石蜡、6~8份高岭土、0.2~0.5份紫外线吸收剂UV~P、0.4~0.6份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、0.2~0.4份硬脂酸、0.3~0.4份硬脂酸钡、0.3~0.5份褐煤酸酯、1~3份二氧化钛、0.2~0.4份铝酸酯偶联剂、40~50份改性纳米碳酸钙;该PVC板材便存在二氧化钛不容易在板材中分散均匀的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种PVC板材及其制作方法。
本发明的具体技术方案如下:
一种PVC板材的制备方法,包括以下步骤:
S1、将硅烷偶联剂用第一溶剂稀释后,加入PVC树脂粉中,调成PVC浆料;
S2、将硅烷偶联剂用第二浴剂稀释后,加入纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;
S3、将硅藻土与所述的PVC浆料、改性二氧化钛浆料混合,搅拌均匀,得到混合浆料;
s4、将所述混合浆料干燥得到改性填料;
S5、将100~150重量份的PVC树脂粉、15~30重量份的ACR粉、25~40重量份的CPE粉、20~50重量份改性填料、150~200重量份碳酸钙粉/植物纤维粉、6~10重量份热稳定剂和10~15重量份加工助剂,通过搅拌机混合均匀后,通过拉条切粒机制成母粒;
S6、将所述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与所述挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材。
现有技术中,通过向板材原料中添加紫外线吸收剂、二氧化钛来吸收以及反射紫外线,增强板材对紫外线的抗性,其中二氧化钛在板材中起屏蔽紫外线的作用,而添加的二氧化钛在PVC树脂体系中容易发生团聚,造成二氧化钛分布不均匀,这些不均匀的地方便会发生PVC的氧化。
在本技术方案中,发明人通过对二氧化钛以及少量的PVC粉的表面进行硅烷偶联剂改性,使硅烷偶联剂分子的一端连接到两者的表面,偶联剂分子另一端会在两者混合的时候与对方表面的基团反应实现PVC树脂分子与二氧化钛的偶联,偶联后的二氧化硅分子附着在PVC树脂上,再与PVC树脂粉、填料以及其他添加剂混合的时候能够确保二氧化钛能够均匀的分散而不会发生团聚,而改性后的二氧化钛填料粒子外还有PVC树脂的存在使得二氧化钛填料粒子更好的随着PVC树脂颗粒而均匀的分散在板材的内部;通过上述处理可以使得板材对紫外光的屏蔽效果大大提升,通过这种屏蔽而避免了使用紫外线吸收剂;但是发明人发现板材在快速紫外老化试验中,只采用碳酸钙粉作为填料的板材的表面会出现泛黄的现象(内部正常),发明人认为这会不会是与二氧化钛的量有关,但是增加二氧化钛的量也无法改善这种情况;后来发明人在试验添加少量其他的填料时发现添加少量的硅藻土的板材的黄化情况有所改善,板材上只是出现了零星的黄色小点,而将硅藻土也与PVC包覆二氧化钛填料粒子偶联,则板材在实验中无色变情况出现;发明人认为色变主要是由于二氧化钛的光催化作用导致的,在紫外光下,二氧化硅一方面把电子给渗透进板材并吸附于二氧化钛四周的氧气分子形成超氧自由基,另一方面失电子的二氧化硅分子上的电子空穴h+会氧化吸附到二氧化硅分子表面的氢氧根粒子或水分子形成羟基自由基,超氧自由基、羟基自由基二者会进攻板材表面的PVC树脂造成板材的黄化;而采用硅藻土作为填料后,由于硅藻土的外表面上具备多个微孔,硅藻土会吸附扩散进入板材的O2、H2O,使得二氧化钛远离了给电子源、电子受体从而使得板材不易在紫外光下发生黄化,而在二氧化钛与硅藻土相对位置远的地方,还是会出现上述的黄化现象(具体为零星的黄色小点);将PVC包覆二氧化钛填料粒子二氧化钛加入到硅藻土中进行搅拌处理,主要是利用PVC表面的硅烷偶联剂会与硅藻土的表面基团反应偶联,二氧化钛与硅藻土的相对位置更近,硅藻土吸附扩散进入板材的O2、H2O效果更好,如此板材表面也就不会出现黄化的现象。
作为上述技术方案的优选,所述挤出机的工作参数如下:加料段温度165~175℃、熔融段温度185~195℃、均化段温度185~195℃、机头温度175~185℃、模口180~190℃,螺杆转速为10~20r/min。
作为上述技术方案的优选,在S1中,所述第一溶剂选自蒸馏水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选,在S1中,所述的硅烷偶联剂选自r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2-(氯甲氧基)乙基三甲硅烷中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选,在S2中,所述的第二溶剂选自水、乙醇中的一种或两种。
作为上述技术方案的优选,在S3中,先将所述的PVC浆料、改性二氧化钛浆料混合,搅拌10~20min,再加入所述的硅藻土。
作为上述技术方案的优选,在S5中,所述的热稳定剂选自Ca/Zn复合稳定试剂、硫醇甲基锡、XT-1型稀土稳定剂、稳定剂T-386中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选,在S5中,所述的加工助剂包括内润滑剂。
作为上述技术方案的优选,在S5中,所述的内润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠中的一种或多种。
综上所述,本发明的有益效果有:
1、本发明通过将PVC粉与二氧化钛分别进行表面改性后混合后得到与PVC偶联的二氧化钛填料,使得二氧化钛在板材中的分散更加均匀,板材对紫外光的屏蔽效果更好;
2、采用硅藻土与二氧化钛的填料组合消除了二氧化钛的光催化基础,避免了板材的表面黄化;
3、板材耐紫外光、耐热效果好。
具体实施方式
以下具体实施方式仅仅是对本发明的解释,并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变只要在权利要求书的范围内,都将受到专利法的保护。
实施例1
一种PVC板材的制备方法,包括以下步骤:
S1、将0.1重量份硅烷偶联剂用10重量份乙酸乙酯稀释后,加入10重量份PVC树脂粉中,调成PVC浆料;
S2、将0.01重量份硅烷偶联剂用10重量份乙醇稀释后,加入1重量份纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;
S3、将上述的PVC浆料和改性二氧化钛浆料混合,以400r/min的转速搅拌10min后加入1.2重量份的硅藻土,再搅拌30min,得到混合浆料;
s4、将上述混合浆料通过喷雾干燥得到改性填料;
S5、将100重量份的PVC树脂粉、15重量份的ACR粉、25重量份的CPE粉、20重量份改性填料、150重量份碳酸钙粉/植物纤维粉、6重量份热稳定剂和10重量份加工助剂,通过搅拌机以500r/min的转速搅拌半小时,然后,通过拉条切粒机制成母粒;
S6、将上述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材。
通过对二氧化钛以及PVC粉的表面进行硅烷偶联剂改性,使硅烷偶联剂分子的一端连接到两者的表面,其另一端会在两者混合的时候与对应物质的基团反应实现PVC与二氧化钛的偶联,如此在与PVC树脂粉、填料以及其他添加剂混合的时候能够确保二氧化钛能够均匀的分散而不会发生团聚,而PVC包覆二氧化钛填料粒子外有硅烷偶联剂的存在使得粒子本身之间不易粘合,故PVC包覆二氧化钛填料粒子便能使均匀的分散在板材的内部;在板材内分散均匀的二氧化钛能够屏蔽掉,将红外线以及紫外线反射出板材,紫外线难以穿透到板材的内部而造成PVC的氧化;但是其表面还是会有氧化,通过将硅藻土复合偶联到改性填料中,使之随之在板材表面分散的更均匀,能大大改善板材表面的影响,增长板材的使用寿命。
其中第一溶剂优选乙酸乙酯,第二溶剂优选为乙醇,能够在调配完成后更好的与待处理粒子进行混合处理,且这些溶剂的挥发性能均很良好,在干燥过程能够更方便干燥。
所述的挤出机的工作参数如下:加料段温度165℃、熔融段温度185℃、均化段温度185℃、机头温度175℃、模口180℃,螺杆转速为20r/min。
在S1中,所述的硅烷偶联剂为r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
在S5中,所述的内润滑剂为硬脂酸锌。
在S5中,所述的热稳定剂为Ca/Zn复合稳定试剂。
实施例2
一种PVC板材的制备方法,包括以下步骤:
S1、将0.1重量份硅烷偶联剂用10重量份乙酸乙酯稀释后,加入10重量份PVC树脂粉中,调成PVC浆料;
S2、将0.01重量份硅烷偶联剂用10重量份乙醇稀释后,加入1重量份纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;
S3、将上述的PVC浆料和改性二氧化钛浆料混合,以400r/min的转速搅拌10min后加入1.2重量份的硅藻土,再搅拌30min,得到混合浆料;
s4、将上述混合浆料通过喷雾干燥得到改性填料;
S5、将150重量份的PVC树脂粉、30重量份的ACR粉、40重量份的CPE粉、50重量份改性填料、200重量份碳酸钙粉/植物纤维粉、10重量份热稳定剂和15重量份加工助剂,通过搅拌机以500r/min的转速搅拌半小时,然后,通过拉条切粒机制成母粒;
S6、将上述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材。
所述的挤出机的工作参数如下:加料段温度165℃、熔融段温度185℃、均化段温度185℃、机头温度175℃、模口180℃,螺杆转速为20r/min。
在S1中,所述的硅烷偶联剂为r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
在S5中,所述的内润滑剂为硬脂酸锌。
在S5中,所述的热稳定剂为Ca/Zn复合稳定试剂。
对比例1
一种PVC板材的制备方法,包括以下步骤:
S1、将0.1重量份硅烷偶联剂用10重量份乙酸乙酯稀释后,加入10重量份PVC树脂粉中,调成PVC浆料;
S2、将0.01重量份硅烷偶联剂用10重量份乙醇稀释后,加入1重量份纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;
S3、将上述的PVC浆料和改性二氧化钛浆料混合,以400r/min的转速搅拌30min,得到混合浆料;
s4、将上述混合浆料通过喷雾干燥得到改性填料;
S5、将100重量份的PVC树脂粉、15重量份的ACR粉、25重量份的CPE粉、20重量份改性填料、12重量份硅藻土、150重量份碳酸钙粉/植物纤维粉、6重量份热稳定剂和10重量份加工助剂,通过搅拌机以500r/min的转速搅拌半小时,然后,通过拉条切粒机制成母粒;
S6、将上述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材。
所述的挤出机的工作参数如下:加料段温度165℃、熔融段温度185℃、均化段温度185℃、机头温度175℃、模口180℃,螺杆转速为20r/min。
在S1中,所述的硅烷偶联剂为r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
在S4中,所述的内润滑剂为硬脂酸锌。
在S4中,所述的热稳定剂为Ca/Zn复合稳定试剂。
对比例2
一种PVC共挤板材的制作方法,包括以下步骤:按照100份PVC SG~5、3~4份硫醇有机锡、1~2份氯化石蜡、6~8份高岭土、0.2~0.5份紫外线吸收剂UV~P、0.4~0.6份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、0.2~0.4份硬脂酸、0.3~0.4份硬脂酸钡、0.3~0.5份褐煤酸酯、1~3份二氧化钛、0.2~0.4份铝酸酯偶联剂、40~50份改性纳米碳酸钙备好各组分,将PVC树脂、CPVC粉、PBO纤维、稳定剂、阻燃剂、重质碳酸钙粉混合均匀,搅拌加热,待温度升至80℃时,加入抗冲改性剂,继续搅拌加热,待温度升至105℃时,设置搅拌机的转速为1600转/分,搅拌25分钟后,将搅拌机的转速设置为70转/分,加入滑石粉,混合搅拌,加热至115℃;将搅拌机温度设置为35-40℃,使步骤1)的混合物料逐步降温至35℃;添加内润剂、氧化聚乙烯蜡、氧化镁,搅拌均匀,加热至50℃,使混合物料完全融合;继续搅拌,加入硅烷偶联剂;将发泡调节剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、抗静电剂加入搅拌机中,加热至115-125℃,继续搅拌8-12min后,缓慢冷却至30-40℃,过筛,去除筛上物料,得到混合物料;最后将混合物料输送到挤出机挤出得到PVC板材。
发明人针对上述板材做了加速紫外老化试验
测试方法:GB/T 16422.3——1997塑料实验室光源暴露试验方法,测试结果如下
由上表不难看出通过二氧化钛以及硅藻土的配合能够大大增强PVC板材的紫外光抗性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种PVC板材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将硅烷偶联剂用第一溶剂稀释后,加入PVC树脂粉中,调成PVC浆料;
S2、将硅烷偶联剂用第二浴剂稀释后,加入纳米二氧化钛中,经充分搅拌,制得改性二氧化钛浆料;
S3、将硅藻土与所述的PVC浆料、改性二氧化钛浆料混合,搅拌均匀,得到混合浆料;
s4、将所述混合浆料干燥得到改性填料;
S5、将100~150重量份的PVC树脂粉、15~30重量份的ACR粉、25~40重量份的CPE粉、20~50重量份改性填料、150~200重量份碳酸钙粉/植物纤维粉、6~10重量份热稳定剂和10~15重量份加工助剂,通过搅拌机混合均匀后,通过拉条切粒机制成母粒;
S6、将所述母粒输入挤出机中,经过挤出机熔融塑化,然后于与所述挤出机相连的模具中挤出,制得所述的PVC板材。
2.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:所述挤出机的工作参数如下:加料段温度165~175℃、熔融段温度185~195℃、均化段温度185~195℃、机头温度175~185℃、模口180~190℃,螺杆转速为10~20r/min。
3.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S1中,所述第一溶剂选自蒸馏水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S1中,所述的硅烷偶联剂选自r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2-(氯甲氧基)乙基三甲硅烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S2中,所述的第二溶剂选自水、乙醇中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S3中,先将所述的PVC浆料、改性二氧化钛浆料混合,搅拌10~20min,再加入所述的硅藻土。
7.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S5中,所述的热稳定剂选自Ca/Zn复合稳定试剂、硫醇甲基锡、XT-1型稀土稳定剂、稳定剂T-386中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S5中,所述的加工助剂包括内润滑剂。
9.根据权利要求1所述的一种PVC板材的制备方法,其特征在于:在S5中,所述的内润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠中的一种或多种。
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