CN114874637B - 一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用，属于聚氯乙烯加工技术领域。所述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，按质量份数计，原料包括以下组分：聚氯乙烯15～30份、可降解聚合物树脂5～15份、植物纤维45～65份、相容剂1～5份、润滑剂1～5份和抗氧剂0.5～2.5份。本发明控制植物纤维含水量，首先将植物纤维和聚氯乙烯制备为预聚体，再与其它原料进行混合造粒，同时在预混后加入可降解聚合物树脂进行二次改性，两步改性工艺解决了直接混合挤压成型过程中纤维聚集导致的均一性和产品性能差的问题，植物纤维无需任何附加处理，极大地简化了生产方法，减少了环境污染，经济和社会效益显著。

Description

一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于聚氯乙烯加工技术领域，具体涉及一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的飞速发展，传统石材和木材已经不能满足人类快速发展的需要，且目前许多国家和地区对石材开采和木材采伐的限制越来越严格，因而传统石材和木材的价格不断飙升，而聚氯乙烯(PVC)由于具有可加工性、尺寸稳定性及耐热性等优点被广泛应用于取代传统石材和木材的使用，因而发展成为当今非常流行的性能优异的聚氯乙烯复合材料。其中，PVC板材从问世以来常被称为塑料板，行业中也称之为石塑板，是由聚氯乙烯和其他配料如填料、增塑剂、稳定剂及着色剂等经涂敷、压延、挤出或挤压工艺生产而成。

PVC板材作为建筑建材装饰材料的一种，在当今世界许多发达国家中已占全部地面装饰材料比重的15％以上，应用非常广泛且不断延伸到地面装饰以外的其它领域。但是PVC板材也还存在一定的不足和缺点，PVC板材主要是由50％～80％的石粉和10％～40％的PVC组成的，尽管PVC塑性好，但是热稳定性差，环保和可降解性能也都还有待改善和提高，而且碳酸钙石粉柔韧性差，导致切削过程中加工质量难保证、刀具磨损快以及易发生崩刃等非正常磨损等诸多问题。

而且随着石化资源的不断消耗以及人们对环境保护的愈发重视，生物基材料目前已经成为一个新兴热点，使用生物质作为填充材料来替代部分石化材料就是一种非常优异的选择，这样既可以减少石化资源的使用，同时也可以增加材料的环保和降解性能。目前禾本植物纤维是世界上产量最大的天然高分子材料，且农作物秸秆类禾本植物纤维生长周期短、产量大，是一种优质的天然高分子材料。现有技术中有采用非螺杆挤出的加工方式实现植物纤维对高分子聚合材料的高填充的，但是其涉及的植物纤维需要浅色化预处理，这样不仅增加了生产工序和成本，也对环境会造成一定的负面影响。现有技术中还有在聚氯乙烯塑料中填充竹粉和木粉以克服木塑复合材料的缺陷的，但是该方法涉及的植物纤维预处理工艺复杂，且纤维主要是以竹粉和木粉为主的木本植物纤维，不仅造成资源的浪费，其综合性能还有待进一步改善和提高。综上所述，如何简化植物纤维处理工艺，并整体提升聚氯乙烯复合材料的可降解性及物理性能，降低成本，提升效益仍然是本领域技术人员面临的难题。

发明内容

为了克服现有技术中PVC混合材料存在的上述问题，本发明的目的是提供一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用，利用植物纤维和可降解聚合物树脂对聚氯乙烯复合材料进行双重改性，简化植物纤维处理工艺，并整体提升聚氯乙烯复合材料性能，降低成本，提升效益。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的技术方案之一，一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，按质量份数计，原料包括以下组分：聚氯乙烯15～30份、可降解聚合物树脂5～15份、植物纤维45～65份、相容剂1～5份、润滑剂1～5份和抗氧剂0.5～2.5份。

进一步地，所述可降解聚合物树脂为聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBA)、聚β-羟基烷酸(PHAs)中的一种或多种。

进一步地，所述植物纤维为禾本植物纤维，所述植物纤维的含水率≤2％，所述植物纤维的粒度为100～200目，所述抗氧剂为酚类抗氧剂。

进一步地，所述植物纤维为小麦秸秆纤维、玉米秸秆纤维、棉花秸秆纤维、芦苇纤维、麻纤维中的一种或多种。所述植物纤维无需经过任何处理，控制含水率≤2％即可。

进一步地，所述酚类抗氧剂为抗氧剂1010、1076、168中的一种或多种。

进一步地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种。

进一步地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯石蜡中的一种或多种。

本发明的技术方案之二，一种上述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)植物纤维聚氯乙烯预混合体的制备：将植物纤维和聚氯乙烯高速混合，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；

(2)环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备：按照配比依次加入植物纤维聚氯乙烯预混合体、可降解聚合物树脂、相容剂、润滑剂及抗氧剂，经挤出、造粒，即得所述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

本发明的技术方案之三，一种上述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料在PVC板材的制备中的应用。

本发明的技术方案之四，一种环保可降解PVC板材，按质量份数计，原料包括以下组分：上述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料20～40份，无机填料40～70份，增塑剂1～5份和活化助剂1～5份。

进一步地，所述无机填料为碳酸钙、钛白粉、硅灰石、高岭土、膨润土及石英粉中的一种或多种；所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂；所述活化助剂为硅烷类、有机铬络合物、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或多种；所述原料中还包括抗氧化剂1份。

进一步地，所述无机填料的粒度为200～800目。

进一步地，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)中的一种或多种。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂168。

本发明的技术方案之五，一种上述环保可降解PVC板材的制备方法，包括以下步骤：将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、无机填料、增塑剂、活化助剂和抗氧化剂混合均匀后经挤出、压延及后处理得到所述环保可降解PVC板材。

进一步地，所述环保可降解PVC板材可应用在装饰、建筑及建材等领域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用植物纤维和可降解聚合物树脂对聚氯乙烯复合材料进行双重改性，植物纤维和可降解聚合物树脂都具有非常高的可降解性，利用二者改性得到的聚氯乙烯复合材料可降解性高，力学性能好，吸水率低。

(2)本发明控制禾本植物纤维含水量，将植物纤维含水量控制在≤2％，有利于植物纤维和聚氯乙烯的共混，且当植物纤维含水量大于2％时，因为原材料水分过多，会对后续挤出过程造成影响，大量水分在挤出过程中挥发，会影响聚氯乙烯复合材料的结构及性能，形成鼓泡等缺陷，且相当一部分水分会在制备板材的挤出过程中继续挥发，进一步影响后续板材的质量，使板材产生鼓泡等缺陷；本发明首先将禾本植物纤维和聚氯乙烯制备为预聚体，再与其它原料进行混合造粒，由于我们采用的植物纤维比较细，容易抱团聚集，而聚氯乙烯也是粉料，通过高速鼓风装置，使二者先预混，不仅可以充分混匀二者，而且还形成类似粽子那样的聚集体，且由于植物纤维含有≤2％的水分，呈现微湿状态，与极性的聚氯乙烯更容易吸附混匀，同时也利于与后续的原材料的混合均匀，此外，在后续挤出过程中聚氯乙烯发生些许高温降解，降解的氯化氢或者其他小分子及自由基等也能与植物纤维很好地络合及反应，综合性能最佳；综上，本发明首先将禾本植物纤维和聚氯乙烯制备为预聚体，再与其它原料进行混合造粒，同时在预混后加入可降解聚合物树脂进行二次改性，简化了纤维的预处理工艺，纤维含水量的控制和两步改性工艺，可以完美地解决直接混合挤压成型过程中纤维聚集导致的均一性和产品性能差的问题，极大地简化制备工艺，降低聚氯乙烯复合材料生产成本，同时绿色环保，材料可回收循环再利用，市场前景广阔。

(3)本发明除进行了严格的原料筛选和工艺的控制，无需任何附加处理，极大地简化了生产方法，减少了环境污染，绿色环保，经济和社会效益显著。

(4)利用本发明制备的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料作为主要原料制备的PVC板材，因为环保可降解改性聚氯乙烯复合材料中引入的植物纤维和可降解聚合物树脂都具有非常高的可降解性，且可降解聚合物树脂的引入相当于在废弃的PVC板材中引入了分子链断裂的组分，更有利于废弃PVC板材的降解，因此，利用本发明制备的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料作为主要原料制备的PVC板材同样具有可降解性高，力学性能好，吸水率低的优点，可应用在装饰、建筑及建材等领域。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

以下各实施例和对比例中所述后处理工序的操作参数完全一致，经开槽切割后的PVC板材的规格均为1220mm×183mm。

实施例1

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯25份、PLA 15份、小麦秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例2

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯30份、PLA 15份、玉米秸秆纤维45份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将玉米秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯石蜡及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例3

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯20份、PLA 15份、棉花秸秆纤维55份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐接枝聚丙烯5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10761份。借助高速鼓风机将棉花秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯石蜡及抗氧剂1076混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例4

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯25份、PCL 15份、小麦秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10761份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PCL、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1076混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例5

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯25份、PBA 15份、小麦秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为130目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂1681份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂168混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例6

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯25份、PHAs 15份、小麦秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PHAs、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例7

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯30份、PBA 15份、玉米秸秆纤维45份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将玉米秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PBA、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯石蜡及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例8

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯20份、PHAs 15份、棉花秸秆纤维55份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将棉花秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PHAs、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯石蜡及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)，DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例9

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯25份、PLA 10份、PBA 5份、小麦秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料45份、碳酸钙40份(400目)、高岭土10份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、高岭土、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例10

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯30份、PBA 10份、PLA 5份、玉米秸秆纤维45份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将玉米秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PBA、PLA、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯石蜡及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙60份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例11

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯20份、PLA 5份、PCL 10份、棉花秸秆纤维55份(含水量为1.5％，粒度为120目)、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、聚乙烯石蜡4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将棉花秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PCL、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯石蜡及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙55份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例12

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯20份、PLA 5份、PCL 5份、小麦秸秆纤维60份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PCL、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙50份(400目)、高岭土10份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、高岭土、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例13

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯20份、PLA 5份、PBA 5份、小麦秸秆纤维30份(含水量为1.5％，粒度为120目)、玉米秸秆纤维30份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维、玉米秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙55份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例14

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯15份、PLA 5份、PBA 5份、小麦秸秆纤维25份(含水量为1.5％，粒度为120目)、棉花秸秆纤维40份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙50份(400目)、高岭土5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、高岭土、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例15

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯15份、PLA 5份、PBA 10份、棉花秸秆纤维50份(含水量为1.5％，粒度为120目)、麻纤维10份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将棉花秸秆纤维、麻纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙50份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

实施例16

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯15份、PLA 5份、PBA 10份、小麦秸秆纤维20份(含水量为1.5％，粒度为120目)、棉花秸秆纤维35份(含水量为1.5％，粒度为120目)、麻纤维5份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维、麻纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750r/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙55份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

对比例1

同实施例16，区别在于，使用的小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维和麻纤维的含水量均为4％。

对比例2

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯15份、PLA 5份、PBA 10份、小麦秸秆纤维20份(含水量为1.5％，粒度为120目)、棉花秸秆纤维35份(含水量为1.5％，粒度为120目)、麻纤维5份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。按照配比依次加入小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维、麻纤维、聚氯乙烯、PLA、PBA、乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙55份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

本对比例除不进行聚氯乙烯和植物纤维的预混操作外，其余均同实施例16。

对比例3

步骤一、环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备

称取聚氯乙烯15份、小麦秸秆纤维20份(含水量为1.5％，粒度为120目)、棉花秸秆纤维35份(含水量为1.5％，粒度为120目)、麻纤维5份(含水量为1.5％，粒度为120目)、乙烯-丙烯酸酯共聚物5份、硬脂酸4份和抗氧剂10101份。借助高速鼓风机将小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维、麻纤维和聚氯乙烯传输到高速混合设备中使其充分混匀(高速混合的转速为750转/min，时间为5min)，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；在植物纤维聚氯乙烯预混合体中依次加入乙烯-丙烯酸酯共聚物、硬脂酸及抗氧剂1010混合均匀，经挤出(使用螺杆挤出机在160～180℃挤出)、造粒，得到环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

步骤二、环保可降解PVC板材的制备

称取步骤一制得的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料35份、碳酸钙55份(400目)、钛白粉5份(400目)、DOP 2份、硅烷偶联剂2份和抗氧剂1681份。将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、碳酸钙、钛白粉、DOP、硅烷偶联剂和抗氧剂168混合均匀后经挤出、压延及后处理工序(UV喷涂和开槽)得到环保可降解PVC板材。

本对比例除不添加可降解聚合物树脂外，其余均同实施例16。

效果验证

力学性能和吸水性能

取实施例1-16和对比例1-3制备的PVC板材进行力学性能和吸水性能的测试，测试标准参照GB/T 11982-2005《聚氯乙烯卷材地板》、GB/T 1040-92《塑料拉伸性能试验方法》和GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》，测试结果如表1所示：

表1

表1的结果表明本发明制备的可降解改性聚氯乙烯复合材料及利用其制备的PVC板材不仅力学性能优异，而且吸水率低，完全优于相关国标的要求。而改变了工艺参数的对比例1-3其性能显著下降，对比例1性能下降的原因可能是纤维含水率的增加，不利于和聚氯乙烯的共混；对比例3性能下降说明只依靠植物纤维进行改性的改性效果提升有限，而不进行预混的对比例2，其性能下降更为明显，也可以说明，本发明各原料和工艺的选择是一个有机统一的整体，是实现技术效果的保证，缺一则效弱。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，按质量份数计，原料包括以下组分：聚氯乙烯15～30份、可降解聚合物树脂5～15份、植物纤维45～65份、相容剂1～5份、润滑剂1～5份和抗氧剂0.5～2.5份；所述植物纤维为禾本植物纤维，所述植物纤维的含水率≤2%且不为0，所述植物纤维的粒度为100～200目，所述抗氧剂为酚类抗氧剂；所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）植物纤维聚氯乙烯预混合体的制备：将植物纤维和聚氯乙烯高速混合，得到植物纤维聚氯乙烯预混合体；

（2）环保可降解改性聚氯乙烯复合材料的制备：按照配比依次加入植物纤维聚氯乙烯预混合体、可降解聚合物树脂、相容剂、润滑剂及抗氧剂，经挤出、造粒，即得所述环保可降解改性聚氯乙烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述可降解聚合物树脂为聚乳酸、聚己内酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚β-羟基烷酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯石蜡中的一种或多种。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料在PVC板材的制备中的应用。

6.一种环保可降解PVC板材，其特征在于，按质量份数计，原料包括以下组分：权利要求1-4任一项所述的环保可降解改性聚氯乙烯复合材料20～40份，无机填料40～70份，增塑剂1～5份和活化助剂1～5份。

7.根据权利要求6所述的环保可降解PVC板材，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、钛白粉、硅灰石、高岭土、膨润土及石英粉中的一种或多种；所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂；所述活化助剂为硅烷类、有机铬络合物、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或多种；所述原料中还包括抗氧化剂1份。

8.一种根据权利要求7所述的环保可降解PVC板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将环保可降解改性聚氯乙烯复合材料、无机填料、增塑剂、活化助剂和抗氧化剂混合均匀后经挤出、压延及后处理得到所述环保可降解PVC板材。