CN116376190A - 一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法，属于抗紫外线型材料及其制备方法技术领域，包括聚氯乙烯树脂、含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂、改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料、增韧剂和润滑剂，本发明的聚氯乙烯膜材料中加入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂和抗水解剂使得聚氯乙烯膜具有超共轭结构，使其具有更宽的紫外吸收波长范围和更高的紫外能量吸收效率，能表现出优异的耐紫外线性能。本发明的述改性环氧大豆油在该组合物的配方体系中既作为分散剂，既使得物料具有良好的分散性，也作为基体复合材料的环保增塑剂，提高复合材料的可塑性，绿色健康、环保友好。

Description

一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗紫外线型材料及其制备方法技术领域，尤其涉及一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)，英文简称PVC，是氯乙烯单体(VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。
聚氯乙烯薄膜通是聚氯乙烯树脂与其它改性剂经过压延工艺或吹塑工艺制成。一般厚度为0.08-0.2mm，大于0.25mm的称PVC片材。PVC树脂中加入增塑剂、稳定剂、润滑剂等功能性加工助剂，经压延成膜。这种棚膜保温性、透光性好，柔软易造型，适合做为温室、大棚及中小棚的外覆盖材料。
中国专利CN202110319364.6公开了一种抗紫外线PVC膜及其制备方法，改专利的抗紫外线PVC膜包括90-100份聚氯乙烯树脂、0.7-2.8份抗氧剂、0.1-0.5份紫外线吸收剂、1-3份颜色母料、0.2-2份氯化石蜡、0.5-1.4份稳定剂、20-50份增塑剂、2-4份化学改性油、1-2.5份氯化聚乙烯；紫外线吸收剂包括以下组分及其重量份：10-20份改性纳米二氧化钛、30-60份相转移剂、5-15份活性剂；其通过抗紫外线PVC膜原料中的各组分之间相互反应作用，进而提高抗紫外线PVC膜的紫外线阻隔性与稳定性，以实现抗紫外线PVC膜的抗老化作用，进一步延长了抗紫外线PVC膜的使用时效；且其制备方法简单，可广泛推广。
该技术中紫外线吸收剂(10-20份改性纳米二氧化钛、30-60份相转移剂、5-15份活性剂)对聚氯乙烯膜的透明度产生影响，添加少量紫外线吸收剂虽然能在不影响薄膜透明度的前提下提高其耐紫外性能，但添加量过低，紫外吸收效率不高，达不到聚氯乙烯膜紫外保护要求，而大量紫外线吸收剂虽然能进一步提高聚氯乙烯膜的耐紫外性能，但紫外线吸收在聚氯乙烯基体中很难均匀分散，会影响膜的透明度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法可以提高聚氯乙烯膜的耐紫外线能力同事增加聚氯乙烯膜的透明度，本发明的内容如下：
本发明的第一个目的在于提供一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其技术点在于，按照重量份计，包括100重量份的聚氯乙烯树脂、0.2-0.4重量份的含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、0.6-0.8重量份的抗水解剂、2.0-3.0重量份的改性环氧大豆油、1.5-3.0重量份的表面活性稳定剂、10-30重量份的增塑剂、10-20重量份的填料、2-6重量份的增韧剂和0.1-0.2重量份的润滑剂。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中抗水解剂为单碳化二亚胺类抗水解剂和聚合型碳化二亚胺类抗水解剂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为20-80％，所述改性环氧大豆油的环氧值为0.5-3.0％。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中表面活性稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂、脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂和脂肪酸聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中增塑剂为多元醇酯系增塑剂、聚酯系增塑剂、柠檬酸酯系增塑剂和邻苯二甲酸酯系增塑剂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中填料为淀粉、纤维素、木粉、秸秆粉、碳酸钙、云母、滑石粉、埃洛石、硅灰石、二氧化硅和炭黑中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚酰胺树脂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中润滑剂为聚乙二醇类润滑剂、含氟聚合物类润滑剂、有机硅类润滑剂、脂肪醇类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、脂肪酸酯类润滑剂、硬脂酸酰胺类润滑剂、脂肪酸金属皂类润滑剂、烷烃及氧化烷烃类润滑剂和微纳米粒子类润滑剂中的至少一种。
本发明的第二个目的在于提供一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法，其技术点在于，包括以下步骤：
步骤一，研磨：将改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料和润滑剂用三辊研磨机研磨制成浆料，有利于物料分散；
步骤二：高搅投料：在高搅低速搅拌阶段投聚氯乙烯树脂的同时投入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂；高搅起高速时，增韧剂自动计量下料，混合后，投入研磨好的浆料进行研磨；
工艺参数：高速阶段：速度600-1000rmp，时间300-500s；
低速阶段：速度300-500rmp，时间120-300s；高搅结束物料温度控制在110-130℃；
步骤三，制膜：步骤二制备得到物料下料进行密炼、塑化，开炼机塑化排气，供给过滤机，滤去杂质后喂料给压延机，压延制得的PVC薄膜片经牵引辊引离后扩幅拉宽后冷却定型，卷取制得抗紫外线聚氯乙烯膜。
在本发明的有的实施例中，上述的抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法的步骤一和步骤二研磨不少于三次。
与现有技术相比，本发明的抗紫外线聚氯乙烯膜组合物及其制备方法具有以下有益效果：
1、本发明的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物包括聚氯乙烯树脂、含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂、改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料、增韧剂和润滑剂，本发明的聚氯乙烯膜材料中加入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂和抗水解剂使得聚氯乙烯膜具有超共轭结构，使其具有更宽的紫外吸收波长范围和更高的紫外能量吸收效率，能表现出优异的耐紫外线性能。
2、本发明的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物中的改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为20-80％，所述改性环氧大豆油的环氧值为0.5-3.0％，本发明的述改性环氧大豆油在该组合物的配方体系中既作为分散剂，既使得物料具有良好的分散性，也作为基体复合材料的环保增塑剂，提高复合材料的可塑性，绿色健康、环保友好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1
一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物包括以下组分：
100kg的聚氯乙烯树脂：本实施例选择的为宁波某公司的聚氯乙烯S-1000；
0.4kg的含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂；
0.8kg的抗水解剂：单碳化二亚胺类抗水解剂；
3.0kg的改性环氧大豆油：改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为80％，所述改性环氧大豆油的环氧值为0.5％；
3.0kg的表面活性稳定剂：脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂；
30kg的增塑剂：聚酯系增塑剂；
20kg的填料：纤维素；
6kg的增韧剂：苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体；
0.2kg的润滑剂：含氟聚合物类润滑剂。
按照上述配方，本实施的一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一，研磨：将改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料和润滑剂用三辊研磨机进行不少于三次研磨制成浆料，有利于物料分散；
步骤二：高搅投料：在高搅低速搅拌阶段投聚氯乙烯树脂的同时投入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂；高搅起高速时，增韧剂自动计量下料，混合后，投入研磨好的浆料进行研磨不少于三次；
工艺参数：高速阶段：速度1000rmp，时间300s；
低速阶段：速度500rmp，时间120s；高搅结束物料温度控制在130℃；
步骤三，制膜：步骤二制备得到物料下料进行密炼、塑化，开炼机塑化排气，供给过滤机，滤去杂质后喂料给压延机，压延制得的PVC薄膜片经牵引辊引离后扩幅拉宽后冷却定型，卷取制得抗紫外线聚氯乙烯膜。
实施例2
一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物包括以下组分：
100kg的聚氯乙烯树脂：本实施例选择的为青岛某公司的聚氯乙烯SG-8；
0.2kg的含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂；
0.6kg的抗水解剂：聚合型碳化二亚胺类抗水解剂；
2.0kg的改性环氧大豆油：改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为20％，所述改性环氧大豆油的环氧值为0.5％；
1.5kg的表面活性稳定剂：烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂；
10kg的增塑剂：多元醇酯系增塑剂；
10kg的填料：淀粉；
2kg的增韧剂：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；
0.1kg的润滑剂：聚乙二醇类润滑剂。
按照上述配方，本实施的一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一，研磨：将改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料和润滑剂用三辊研磨机进行不少于三次研磨制成浆料，有利于物料分散；
步骤二：高搅投料：在高搅低速搅拌阶段投聚氯乙烯树脂的同时投入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂；高搅起高速时，增韧剂自动计量下料，混合后，投入研磨好的浆料进行研磨不少于三次；
工艺参数：高速阶段：速度600rmp，时间500s；
低速阶段：速度300rmp，时间300s；高搅结束物料温度控制在110℃；
步骤三，制膜：步骤二制备得到物料下料进行密炼、塑化，开炼机塑化排气，供给过滤机，滤去杂质后喂料给压延机，压延制得的PVC薄膜片经牵引辊引离后扩幅拉宽后冷却定型，卷取制得抗紫外线聚氯乙烯膜。
实施例3
一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物包括以下组分：
100kg的聚氯乙烯树脂：本实施例选择的为东莞某公司的聚氯乙烯A2165；
0.3kg的含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂；
0.7kg的抗水解剂：单碳化二亚胺类抗水解剂和聚合型碳化二亚胺类抗水解剂的混合物，其中单碳化二亚胺类抗水解剂和聚合型碳化二亚胺类抗水解剂的质量比为1:1；
2.5kg的改性环氧大豆油：改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为50％，所述改性环氧大豆油的环氧值为1.75％；
2.25kg的表面活性稳定剂：脂肪酸聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂；
20kg的增塑剂：柠檬酸酯系增塑剂；
15kg的填料：木粉；
4kg的增韧剂：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；
0.15kg的润滑剂：有机硅类润滑剂。
按照上述配方，本实施的一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一，研磨：将改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料和润滑剂用三辊研磨机进行不少于三次研磨制成浆料，有利于物料分散；
步骤二：高搅投料：在高搅低速搅拌阶段投聚氯乙烯树脂的同时投入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂；高搅起高速时，增韧剂自动计量下料，混合后，投入研磨好的浆料进行研磨不少于三次；
工艺参数：高速阶段：速度800rmp，时间400s；
低速阶段：速度400rmp，时间210s；高搅结束物料温度控制在120℃；
步骤三，制膜：步骤二制备得到物料下料进行密炼、塑化，开炼机塑化排气，供给过滤机，滤去杂质后喂料给压延机，压延制得的PVC薄膜片经牵引辊引离后扩幅拉宽后冷却定型，卷取制得抗紫外线聚氯乙烯膜。
试验例
将实施例1-3、对比例1(未加入“抗水解剂”，其余同实施例1)、对比例2(“含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂”的添加量为0.1kg，其余同实施例1)、对比例3(将实施例1中的“改性环氧大豆油”改成“环氧大豆油”，其余同实施例1)制备得到的抗紫外线聚氯乙烯膜进行紫外老化实验，实验按照按IEC 61646:2008规定进行测试，金属卤素灯中的UVB(280-320nm)能量占总能量的3％-10％，灯管辐照度为180W/m2。将耐紫外PET薄膜试样制成一定的尺寸规格，放入紫外金属卤素灯老化箱进行紫外辐照，辐照总能量分别为30、60、90、120、150、180kWh/m2，试样老化结束后，进行断裂伸长率和黄色指数测试，测试结果见表1
表1
Figure BDA0004191904400000081
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，按照重量份计，包括100重量份的聚氯乙烯树脂、0.2-0.4重量份的含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、0.6-0.8重量份的抗水解剂、2.0-3.0重量份的改性环氧大豆油、1.5-3.0重量份的表面活性稳定剂、10-30重量份的增塑剂、10-20重量份的填料、2-6重量份的增韧剂和0.1-0.2重量份的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述抗水解剂为单碳化二亚胺类抗水解剂和聚合型碳化二亚胺类抗水解剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述改性环氧大豆油用丙烯酸改性，所述改性环氧大豆油的丙烯酸接枝率为20-80％，所述改性环氧大豆油的环氧值为0.5-3.0％。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述表面活性稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂、脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂和脂肪酸聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述增塑剂为多元醇酯系增塑剂、聚酯系增塑剂、柠檬酸酯系增塑剂和邻苯二甲酸酯系增塑剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述填料为淀粉、纤维素、木粉、秸秆粉、碳酸钙、云母、滑石粉、埃洛石、硅灰石、二氧化硅和炭黑中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚酰胺树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜组合物，其特征在于，所述润滑剂为聚乙二醇类润滑剂、含氟聚合物类润滑剂、有机硅类润滑剂、脂肪醇类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、脂肪酸酯类润滑剂、硬脂酸酰胺类润滑剂、脂肪酸金属皂类润滑剂、烷烃及氧化烷烃类润滑剂和微纳米粒子类润滑剂中的至少一种。
9.一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，研磨：将改性环氧大豆油、表面活性稳定剂、增塑剂、填料和润滑剂用三辊研磨机研磨制成浆料，有利于物料分散；
步骤二：高搅投料：在高搅低速搅拌阶段投聚氯乙烯树脂的同时投入含氧氮杂萘酮结构紫外线吸收剂、抗水解剂；高搅起高速时，增韧剂自动计量下料，混合后，投入研磨好的浆料进行研磨；
工艺参数：高速阶段：速度600-1000rmp，时间300-500s；
低速阶段：速度300-500rmp，时间120-300s；高搅结束物料温度控制在110-130℃；
步骤三，制膜：步骤二制备得到物料下料进行密炼、塑化，开炼机塑化排气，供给过滤机，滤去杂质后喂料给压延机，压延制得的PVC薄膜片经牵引辊引离后扩幅拉宽后冷却定型，卷取制得抗紫外线聚氯乙烯膜。
10.根据权利要求9所述的一种抗紫外线聚氯乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二研磨不少于三次。
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