CN117050440B - 一种改性氨基模塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性氨基模塑料及其制备方法，属于氨基模塑料的技术领域。改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯40‑50份、木质颗粒10‑12份、改性氨基模纤维6‑8份、增容剂4‑6份、润滑剂1‑2份、无机填料0.5‑0.8份、增塑剂1‑3份。所述制备方法包括以下步骤：1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；2)向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；3)将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料。本发明通过采用聚乙烯醇、尿素和二甲基丙烯酸锌对三聚氰胺甲醛树脂进行复合改性，提高了塑料力学性能。
Description
技术领域
本发明属于氨基模塑料的技术领域，涉及一种改性氨基模塑料及其制备方法。
背景技术
氨基模塑料是由甲醛、聚乙烯醇、尿素、三聚氰胺等共缩聚而成的树脂，可用于各种助剂复合成一种热固型塑料，具有易成型、收缩率低、尺寸精准、加工性能良好的优点。三聚氰胺甲醛树脂由三聚氰胺和醛类化合物聚合而成，具有耐高温、耐酸碱等性质。由于三聚氰胺甲醛纤维具有三维网状交联结构，易交联造成了它不易弯曲、硬度大、韧性差等缺点。为了得到性能较优的三聚氰胺甲醛纤维，需要对其进行改性，传统工艺对三聚氰胺甲醛纤维进行改性时，往往需要加入酸性溶液作为催化剂，用来降低活化温度，促进了反应的进行，但酸性溶液引入的同时，导致制备的塑料力学性能、储藏稳定性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性氨基模塑料及其制备方法，本发明通过采用聚乙烯醇、尿素和二甲基丙烯酸锌对三聚氰胺甲醛树脂进行复合改性，显著提高了塑料力学性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯40-50份、木质颗粒10-12份、改性氨基模纤维6-8份、增容剂4-6份、润滑剂1-2份、无机填料0.5-0.8份、增塑剂1-3份。
作为本发明的一种优选技术方案，所述增容剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或两种结合；本发明采用钛酸酯偶联剂TC-WT；所述增塑剂为环氧大豆油；所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述无机填料为滑石粉、碳酸钙和沉淀硫酸钡中的一种或多种，所述无机填料的粒径为700-800目。
作为本发明的一种优选技术方案，所述改性氨基模纤维的制备方法包括以下步骤：
S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；
S3、将改性三聚氰胺甲醛树脂进行湿法纺丝，在凝固浴中经双扩散后，得到改性氨基模纤维。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S1中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.0-2.5h进行溶胀，溶胀是去离子水向高分子内部渗入，使得大分子之间间距增大，然后开始溶解形成均匀的溶液；所述加热搅拌的条件为加热至80-85℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.0-1.2：10-11：0.5-0.6；在本发明方案中，聚乙烯醇分子还可以降低改性氨基模纤维的表面张力，使得木质颗粒和无机填料更容易地吸附在纤维表面上，从而增强改性氨基模塑料的耐磨性；二甲基丙烯酸锌能够使纤维的表面形成化学键，而增加纤维表面的表面活性，使得纤维与其他组分更好地分散在共混体系中。此外，二甲基丙烯酸锌还能够与聚氯乙烯分子发生反应，形成交联结构，从而提高改性氨基模塑料的强度和韧性。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S2中，所述预加热的条件为加热至80-85℃；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：0.8-1.0；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为18-20：6-7：9；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应30-40min；在本发明方案中，通过加入聚氯乙烯、尿素和二甲基丙烯酸锌能够促进三聚氰胺的复合改性，有效抑制三聚氰胺自聚合反应，二甲基丙烯酸锌的加入有效降低因三聚氰胺自聚合原因导致固化速度过快的现象，同时避免使用酸性催化剂导致稳定性下降的缺陷。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S3中，所述湿法纺丝的纺丝速率为200-400m/min；所述凝固浴的条件为在温度50℃含有0.5-1wt％硼酸的饱和硫酸钠水溶液中凝固。
本发明公开了一种改性氨基模塑料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；
2)向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；
3)将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤1)中，所述加热干燥脱水的条件为在115-120℃下、干燥至含水率小于1％；所述加热搅拌混合的条件为在35-40℃、搅拌混合5-8min。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤2)中，所述搅拌混合的条件为加热至50-60℃、搅拌混合10-12min；所述升温搅拌的条件为加热至70-80℃搅拌混合15-20min。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤3)中，所述挤出机的挤出温度为：加料段150-155℃、混炼段160-165℃、均化段175-180℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥1-2h。
作为本发明的一种优选技术方案，木质颗粒由针叶松卷浆或针叶松板浆等木质废弃物经过粉碎干燥制作而成。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用聚乙烯醇将游离的三聚氰胺甲醛小分子连成链状结构，利于湿法纺丝工艺更易进行，所以聚乙烯醇的含量越多，越容易纺丝。进一步地，尿素对三聚氰胺甲醛树脂进行改性，三聚氰胺与尿素主要通过亚甲基键和醚键进行链接，引入柔性链段的同时结合聚乙烯醇与树脂中游离甲醛反应生成聚乙烯醇缩甲醛，聚乙烯醇缩甲醛可以均匀分散在树脂内，阻隔三聚氰胺甲醛树脂中的三氮杂环分子的互相靠近，通过引入二甲基丙烯酸锌降低三聚氰胺的自聚合，通过三者的不同机制作用显著提高塑料的韧性；另外，二甲基丙烯酸锌的引入能使得制备的塑料暴露于较低的温度下，减缓固化速率，高温下时增强体降低了流动性，同时提高拉伸强度，提高耐磨损性能及其它性能。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
所述改性氨基模纤维的制备方法包括以下步骤：
S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；其中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.0h进行溶胀；所述加热搅拌的条件为加热至80℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.0：10：0.5；
S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；其中，所述预加热的条件为加热至80℃；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：0.8；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为18：6：9；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应30min；
S3、将改性三聚氰胺甲醛树脂进行湿法纺丝，在凝固浴中经双扩散后，得到改性氨基模纤维；其中，所述湿法纺丝的纺丝速率为200m/min；所述凝固浴的条件为在温度50℃含有0.5wt％硼酸的饱和硫酸钠水溶液中凝固。
一种改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯40份、木质颗粒10份、改性氨基模纤维6份、钛酸酯偶联剂TC-WT 4份、润滑剂1份、碳酸钙0.5份、环氧大豆油1份；其中，所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述碳酸钙的粒径为700目；
一种改性氨基模塑料的制备方法包括以下步骤：
1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；其中，所述加热干燥脱水的条件为在115℃下、干燥至含水率小于1％；所述加热搅拌混合的条件为在35℃、搅拌混合5min；
2)向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；其中，所述搅拌混合的条件为加热至50℃、搅拌混合10min；所述升温搅拌的条件为加热至70℃搅拌混合15min；
3)将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料；
其中，所述挤出机的挤出温度为：加料段150℃、混炼段160℃、均化段175℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥1h。
实施例2
所述改性氨基模纤维的制备方法包括以下步骤：
S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；其中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.2h进行溶胀；所述加热搅拌的条件为加热至82℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.1：10.5：0.55；
S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；其中，所述预加热的条件为加热至83℃；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：0.9；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为19：6.5：9；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应35min；
S3、将改性三聚氰胺甲醛树脂进行湿法纺丝，在凝固浴中经双扩散后，得到改性氨基模纤维；其中，所述湿法纺丝的纺丝速率为300m/min；所述凝固浴的条件为在温度50℃含有0.8wt％硼酸的饱和硫酸钠水溶液中凝固。
一种改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯45份、木质颗粒11份、改性氨基模纤维7份、钛酸酯偶联剂TC-WT 5份、润滑剂1.5份、碳酸钙0.65份、环氧大豆油2份；其中，所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述碳酸钙的粒径为700目；
一种改性氨基模塑料的制备方法包括以下步骤：
1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；其中，所述加热干燥脱水的条件为在118℃下、干燥至含水率小于1％；所述加热搅拌混合的条件为在38℃、搅拌混合7min；
2)向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；其中，所述搅拌混合的条件为加热至55℃、搅拌混合11min；所述升温搅拌的条件为加热至75℃搅拌混合18min；
3)将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料；其中，所述挤出机的挤出温度为：加料段153℃、混炼段163℃、均化段178℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥1.5h。
实施例3
所述改性氨基模纤维的制备方法包括以下步骤：
S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；其中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.0-2.5h进行溶胀；所述加热搅拌的条件为加热至85℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.2：11：0.6；
S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；其中，所述预加热的条件为加热至85℃；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：1.0；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为20：7：9；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应40min；
S3、将改性三聚氰胺甲醛树脂进行湿法纺丝，在凝固浴中经双扩散后，得到改性氨基模纤维；其中，所述湿法纺丝的纺丝速率为400m/min；所述凝固浴的条件为在温度50℃含有1wt％硼酸的饱和硫酸钠水溶液中凝固。
一种改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯50份、木质颗粒12份、改性氨基模纤维8份、钛酸酯偶联剂TC-WT 6份、润滑剂2份、碳酸钙0.8份、环氧大豆油3份；其中，所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述碳酸钙的粒径为800目；
一种改性氨基模塑料的制备方法包括以下步骤：
1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；其中，所述加热干燥脱水的条件为在120℃下、干燥至含水率小于1％；所述加热搅拌混合的条件为在40℃、搅拌混合8min；
2)向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；其中，所述搅拌混合的条件为加热至60℃、搅拌混合12min；所述升温搅拌的条件为加热至80℃搅拌混合20min；
3)将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料；其中，所述挤出机的挤出温度为：加料段155℃、混炼段165℃、均化段180℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥2h。
实施例4
一种改性氨基模塑料按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯45份、木质颗粒11份、改性氨基模纤维8份、钛酸酯偶联剂TC-WT 5份、润滑剂1.5份、碳酸钙0.65份、环氧大豆油2份；其中，所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述碳酸钙的粒径为700目；
与实施例2相比，不同之处在于，实施例4的改性氨基模纤维的用量为8份，其余组分、制备步骤和参数均一致。
实施例5
步骤S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；其中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.2h进行溶胀；所述加热搅拌的条件为加热至82℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.1：10.5：0.6；
与实施例2相比，不同之处在于，实施例5的步骤S1的聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.1：10.5：0.6，其余组分、制备步骤和参数均一致。
实施例6
步骤S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；其中，所述预加热的条件为加热至83℃；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：0.9；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为19：6.5：9.1；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应35min；
与实施例2相比，不同之处在于，实施例6的步骤S2的三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为19：6.5：9.1，其余组分、制备步骤和参数均一致。
对比例1
与实施例2相比，不同之处在于，对比例1不添加二甲基丙烯酸锌，其余组分、制备步骤和参数均一致。
对比例2
与实施例2相比，不同之处在于，对比例2不添加尿素，其余组分、制备步骤和参数均一致。
对比例3
一种改性氨基模塑料的制备方法包括以下步骤：
1)将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维、无机填料、润滑剂、聚氯乙烯、增容剂和增塑剂，加热搅拌混合后，得到A料；
其中，所述加热干燥脱水的条件为在118℃下、干燥至含水率小于1％；所述加热搅拌混合的条件为在75℃、搅拌混合30min；
2)将A料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料；其中，所述挤出机的挤出温度为：加料段153℃、混炼段163℃、均化段178℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥1.5h。
与实施例2相比，不同之处在于改性氨基模塑料的制备方法，其余组分、制备步骤和参数均一致。
根据GB/T 1040.1-2018的测试方法测试实施例1-6和对比例1-3制得的改性氨基模塑料的力学强度，其测试结果如表1所示。
表1
| 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | |
| 实施例1 | 58.4 | 9％ |
| 实施例2 | 59.9 | 10％ |
| 实施例3 | 59.1 | 10％ |
| 实施例4 | 63.5 | 11％ |
| 实施例5 | 61.8 | 10％ |
| 实施例6 | 61.3 | 10％ |
| 对比例1 | 42.1 | 6％ |
| 对比例2 | 44.7 | 6％ |
| 对比例3 | 50.3 | 7％ |
从表1测试结果可知，本发明实施例1-6制得的改性氨基模塑料的力学性能显著优于对比例1-3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施与例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种改性氨基模塑料，其特征在于，按重量份数包括以下组分：聚氯乙烯40-50份、木质颗粒10-12份、改性氨基模纤维6-8份、增容剂4-6份、润滑剂1-2份、无机填料0.5-0.8份、增塑剂1-3份；
所述改性氨基模纤维的制备方法包括以下步骤：
S1、向反应釜加入去离子水和聚乙烯醇后，搅拌混合，加入二甲基丙烯酸锌后加热搅拌，得到混合溶液；所述聚乙烯醇、去离子水和二甲基丙烯酸锌的质量比为1.0-1.2：10-11：0.5-0.6；
S2、将混合溶液预加热后，加入三聚氰胺、多聚甲醛和尿素，恒温反应后，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；所述混合溶液与三聚氰胺的质量比为5：0.8-1.0；所述三聚氰胺、多聚甲醛和尿素的质量比为18-20：6-7：9；
S3、将改性三聚氰胺甲醛树脂进行湿法纺丝，在凝固浴中经双扩散后，得到改性氨基模纤维；
一种改性氨基模塑料的制备方法包括以下步骤：
1）将木质颗粒加热干燥脱水后，加入改性氨基模纤维和无机填料，加热搅拌混合后，得到A料；
2）向A料加入润滑剂搅拌混合后，加入聚氯乙烯、增容剂和增塑剂后升温搅拌，得到B料；
3）将B料置于挤出机中挤出造粒，干燥后，得到改性氨基模塑料。
2.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：所述增容剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或两种结合；所述增塑剂为环氧大豆油；所述润滑剂由甲基硅油和石蜡按质量比1：1混合而成；所述无机填料为滑石粉、碳酸钙和沉淀硫酸钡中的一种或多种，所述无机填料的粒径为700-800目。
3.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤S1中，所述搅拌混合的条件为在常温下搅拌混合2.0-2.5h进行溶胀；所述加热搅拌的条件为加热至80-85℃、搅拌至聚乙烯醇完全溶解。
4.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤S2中，所述预加热的条件为加热至80-85℃；所述恒温反应的条件为保持温度在80℃、搅拌反应30-40min。
5.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤S3中，所述湿法纺丝的纺丝速率为200-400m/min；所述凝固浴的条件为在温度50℃含有0.5-1wt%硼酸的饱和硫酸钠水溶液中凝固。
6.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤1）中，所述加热干燥脱水的条件为在115-120℃下、干燥至含水率小于1%；所述加热搅拌混合的条件为在35-40℃、搅拌混合5-8min。
7.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤2）中，所述搅拌混合的条件为加热至50-60℃、搅拌混合10-12min；所述升温搅拌的条件为加热至70-80℃搅拌混合15-20min。
8.根据权利要求1所述的一种改性氨基模塑料，其特征在于：在步骤3）中，所述挤出机的挤出温度为：加料段150-155℃、混炼段160-165℃、均化段175-180℃、机头部分165℃；所述干燥的条件为70℃下干燥1-2h。
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