CN102786753A

CN102786753A - Pvc产品制造方法

Info

Publication number: CN102786753A
Application number: CN2012103125442A
Authority: CN
Inventors: 马素德
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯PVC产品制造方法，该方法包括：在需要添加到PVC粒料的热稳定剂中加入桥联剂；所述桥联剂为，分子结构中含有亲水和亲油基团的物质。该方法通过桥联剂在PVC分子与热稳定剂分子间形成架桥效应，促使两者充分混合，达到充分发挥热稳定剂作用效果、减少热稳定剂用量的目的。在同等热稳定剂加入量的情况下，能够增加PVC产品的热稳定时间，而在同等热稳定时间的情况下，热稳定剂的加入量能够相应减少，从而减少PVC产品的制造成本以及降低PVC产品毒性，有利于PVC产品制造者及使用者的身体健康，更加环保。

Description

PVC产品制造方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种聚氯乙烯（简称PVC）产品制造方法。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是一种通用塑料，是由氯乙烯单体经自由基引发聚合而成的，PVC成品往往存在一定的结构缺陷，例如部分链段偏离理想结构，形成烯丙基氯及叔氯结构，致使PVC塑料的分子结构对热极不稳定，即使在空气中，100℃时就开始有轻微的降解，150℃时会因发生严重的降解而使其性能发生变化，放出氯化氢（HCl）气体。如果不抑制HCl的产生，HCl会对剩余PVC的分解产生自催化作用，使其进一步快速，直至PVC的大分子被裂解成各种小分子为止。而PVC的成型温度需要高于160℃，因此，对PVC树脂来说，不管是硬质制品还是软质制品，纯的PVC塑料实际无法成型加工，实用价值不大。

为减弱PVC热降解脱除HCl的反应，现有做法是在PVC成型过程中加入热稳定剂，通过以下原理提高PVC热稳定性：

1、取代PVC分子中的烯丙基氯原子或叔氯原子，消除引发PVC热降解的不稳定结构因素。

2、中和吸收PVC因热降解而释放的HCl，消除或抑制其对PVC热降解的自动催化作用。

3、与PVC因热降解而生成的共轭多烯序列加成，阻断其进一步增长并缩短共轭多烯链段，减轻其着色性。

4、捕获自由基、分解氢过氧化物，抑制自动氧化降解。

在实际稳定效果上，热稳定剂若具有功能1和3，则可抑制PVC配料初期着色；若兼具功能1~4，则不但能抑制PVC配料的初期着色，还能使这种稳定作用得到延续。除此之外，还要求热稳定剂不影响PVC的加工性能。目前添加热稳定剂已经成为改善PVC塑料加工性能和扩展其应用领域的必须手段。

实际使用的热稳定剂都是基于协同作用原理设计的复合体系。其品种包括五大类：

铅盐类热稳定剂：该类热稳定剂开发最早。尽管铅有毒，制品不透明等，但由于其热稳定性能优良，目前在热稳定剂中仍占有很大的份额。单组份铅盐主要有二碱式硫酸铅，二碱式马来酸铅，二碱式亚磷酸铅，二碱式硬脂酸铅，二碱式邻苯二甲酸铅等。复合铅盐类主要是以铅盐为主，辅以硬脂酸盐。铅盐类热稳定性好，电绝缘性好，初期着色性好，但有毒，易生成粉尘，不耐硫化物污染，无润滑性，不可用于与食品接触的各种软硬制品。

有机锡和有机锑类热稳定剂：该类热稳定剂具有良好的热稳定性和耐候性，是目前应用最广、效果最好的热稳定剂之一。美国有机锡类热稳定剂的消耗量占总量的30%以上，日本和西欧也分别达到了26%和18%，而中国仅占8%左右。主要限制因素在于合成难度大，成本高，无毒品种少。

金属皂类复合热稳定剂：包括钙锌型、钡镉型等。形态有固体的、液体的、糊状的。该类热稳定剂是全球大多数软质PVC产品选用的主导热稳定剂。其主要是通过与增效剂的复配以达到较好的热稳定效果。另外，金属皂具有较好的润滑作用，选用后可以减少润滑剂的用量。

此外还有辅助热稳定剂和稀土类热稳定剂。

尽管PVC热稳定剂种类繁多，但目前我国真正大规模使用的、性价比较高的还是铅盐和金属皂类复合热稳定剂两类。在使用方法上，往往是将一定比例的热稳定剂和PVC粒料在高速分散机中于一定温度下，如115~120℃，机械混匀，降温出料后进行PVC的后续加工。

然而，由于铅盐及金属皂类热稳定剂与PVC的分子结构存在明显的差异，热稳定剂是强极性分子，PVC分子相对极性小很多，两者通过简单的机械搅拌后，即便是在PVC成型温度，如160℃下，两者也难以达到理想的分子级的混合，从机理上会导致热稳定剂的作用难以完全发挥。工业上为了达到较好的热稳定效果，热稳定剂的加入量一般都比较大。

加入大量的热稳定剂一方面会导致PVC产品的成本增加；另一方面，对于铅盐及有机锡等有一定毒性的热稳定剂，则会增加PVC产品的毒性。

发明内容

本发明提供了一种PVC产品制造方法，使PVC产品在达到相同热稳定时间的情况下，减少热稳定剂的加入量。

为达上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种聚氯乙烯PVC产品制造方法，其特征在于，该方法包括：

在需要添加到PVC粒料中的热稳定剂中加入桥联剂；

所述桥联剂为，分子结构中含有亲水和亲油基团的物质。

优选地，所述在需要添加到PVC粒料的热稳定剂中加入桥联剂，包括：

将所述热稳定剂与所述桥联剂混合；

令所述热稳定剂与桥联剂的混合物在40~60℃下反应20~60分钟；

将所述混合物的反应产物降温到40℃以下后加入到PVC粒料中。

优选地，所述热稳定剂与桥联剂的混合物反应温度为45℃，反应时间为40分钟。

优选地，所述热稳定剂为金属皂类或铅盐类热稳定剂。

优选地，所述桥联剂包括：

十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、亚甲基双荼磺酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠、烷基聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种或多种。

优选地，所述桥联剂的加入量为热稳定剂重量的2%~5%。

优选地，所述桥联剂的加入量为热稳定剂重量的3%。

优选地，将所述热稳定剂与所述桥联剂混合的过程中，进一步将所述热稳定剂与所述桥联剂搅拌均匀。

由上述技术方案可见，本发明的这种PVC产品制造方法，通过桥联剂在PVC分子与热稳定剂分子间形成架桥效应，促使两者充分混合，达到充分发挥热稳定剂作用效果、减少热稳定剂用量的目的。

本发明在同等热稳定剂加入量的情况下，能够增加PVC产品的热稳定时间，而在同等热稳定时间的情况下，热稳定剂的加入量能够相应减少，从而减少PVC产品的制造成本以及降低PVC产品毒性，有利于PVC产品制造者和使用者的身体健康，也更加环保。

附图说明

图1为本发明实施例一的PVC产品制造方法流程图。

图2为本发明实施例二的PVC产品制造方法流程图。

图3为按照现有PVC产品制造方法得到的PVC管材的脱HCl曲线图。

图4为本发明实施例的PVC产品制造方法得到的PVC管材的脱HCl曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的PVC产品制造方法是针对热稳定剂与PVC分子结构差异而致的两者不易充分混匀的问题，采取加入一定量第三组分，即桥联剂的方法，在PVC分子与热稳定剂分子间形成架桥效应，促使两者充分混合，达到充分发挥热稳定剂作用的效果，使PVC产品达到相同热稳定时间的情况下，减少热稳定剂用量，或者在相同热稳定剂剂加入量的情况下，提高PVC产品的热稳定时间。

其中，所述桥联剂为分子结构中含有亲水和亲油基团的物质，例如：

十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚（俗称平平加O）、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、亚甲基双荼磺酸钠（俗称扩散剂NNO或分散剂NNO）、亚甲基双甲基萘磺酸钠（俗称扩散剂MF或分散剂MF）、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种或多种；优选为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚这5种。

本发明的PVC产品制造方法，针对金属皂类或铅盐类热稳定剂这种分子结构和PVC分子结构差异较大的热稳定剂，提高热稳定时间的效果更加明显。

实施例一、

如图1所示，在需要添加到PVC粒料中的热稳定剂中加入桥联剂的步骤包括：

步骤101，将热稳定剂与桥联剂混合；

其中热稳定剂和桥联剂具体使用哪一种，可以根据实际需要确定。

步骤102，令热稳定剂与桥联剂的混合物在40~60℃下反应20~60分钟；

在40~60℃下反应20~60分钟使得热稳定剂与桥联剂的分子充分结合。

步骤103，将混合物的反应产物降温到40℃以下后加入到PVC粒料中。

将热稳定剂与桥联剂混合物的反应产物降温到40℃以下，按照现有方式加入到PVC粒料中。

之后，即可进行PVC产品的成型等工序得到最终产品。

实施例二、

如图2所示，在需要添加到PVC粒料中的热稳定剂中加入桥联剂的步骤包括：

步骤201，将铅盐类或金属皂类热稳定剂与桥联剂混合并搅拌均匀；

通过搅拌，可以让热稳定剂与桥联剂混合的更加充分，其中桥联剂可以使用十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚这5种中的任意一种。

其中，桥联剂的加入量可以为热稳定剂重量的2%~5%，优选为3%。

步骤202，令热稳定剂与桥联剂的混合物在45℃下反应40分钟。

步骤203，将混合物的反应产物降温至40℃以下后加入到PVC粒料中。

实施例三、

在50kg管材用铅盐类PVC热稳定剂中加入1.1kg十二烷基苯磺酸钠（桥联剂），机械搅拌均匀；升温到45℃，控制温度范围在43~47℃之间；在该温度范围下搅拌反应40分钟；然后降温到40℃以下、出料。将上述反应产物加入到PVC粒料中，搅拌、得到PVC产品。

经过本发明的方法处理以后，在同等热稳定剂加入量的情况下，PVC产品的热稳定时间可提高10~30%。而在同等热稳定时间的情况下，热稳定剂的加入量可相应减少10%~30%。

为验证本发明的效果，进行了对比试验，其中图3为使用传统热稳定剂加入方法所得PVC管材的脱HCl曲线。其热稳定剂为市售管材用铅盐类PVC热稳定剂。测试温度为180℃，以去离子水吸收产品释放的HCl气体，并以去离子水电导率（因为HCl溶于去离子水中可显著提高后者的电导率）表征其所吸收的HCl的量。从图3中可以看出，采用现有技术得到的PVC管材其热稳定时间为3.83小时。

图4为按本发明实施例的方法所得到的PVC管材的脱HCl曲线，测试方法同上，从图4中可以看出，其热稳定时间为4.64小时，较图3的现有技术，热稳定时间延长了21.1%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种聚氯乙烯PVC产品制造方法，其特征在于，该方法包括：

在需要添加到PVC粒料中的热稳定剂中加入桥联剂；

所述桥联剂为，分子结构中含有亲水和亲油基团的物质。

2.如权利要求1所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述在需要添加到PVC粒料的热稳定剂中加入桥联剂，包括：

将所述热稳定剂与所述桥联剂混合；

令所述热稳定剂与桥联剂的混合物在40~60℃下反应20~60分钟；

3.如权利要求2所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述热稳定剂与桥联剂的混合物反应温度为45℃，反应时间为40分钟。

4.如权利要求1至3中任一项所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述热稳定剂为金属皂类或铅盐类热稳定剂。

5.如权利要求1至3中任一项所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述桥联剂包括：

6.如权利要求1所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述桥联剂的加入量为热稳定剂重量的2%~5%。

7.如权利要求6所述的PVC产品制造方法，其特征在于，所述桥联剂的加入量为热稳定剂重量的3%。

8.如权利要求1所述的PVC产品制造方法，其特征在于，将所述热稳定剂与所述桥联剂混合的过程中，进一步将所述热稳定剂与所述桥联剂搅拌均匀。