CN108641238A - 一种耐久型聚氯乙烯塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐久型聚氯乙烯塑料,属于高分子材料技术领域。本发明研制的耐久型聚氯乙烯塑料包括聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂,其中,自制增塑剂在制备过程中,先将环氧油酸溶解于无水乙醇中,再加入氯化亚砜,恒温搅拌反应后,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物,再将酰氯产物、尿素、纳米氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和丙酮混合后,球磨反应,再经减压浓缩回收丙酮,制得自制增塑剂,在塑料加工过程中,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂混合均匀后,塑炼,挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。本发明制备的耐久型聚氯乙烯塑料中增塑剂稳定,难迁移,在加工和长期使用过程中具有良好的力学性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种耐久型聚氯乙烯塑料,属于高分子材料技术领域。
背景技术
增塑剂是一种加入到材料(通常是塑料、树脂或弹性体)中改进其加工性、可塑性、柔韧性和拉伸性的物质。加入增塑剂可以降低熔体粘度、玻璃化转变温度和产品的弹性模量而不会改变被增塑材料的基本化学性质。
伴随塑料(尤其是PVC塑料)、橡胶、涂料、合成纤维工业的快速发展,增塑剂已经成为最重要的加工助剂之一,为了使塑料能够加工和改善制品的性能,生产时会添加各种增塑剂。但是添加到塑料中的增塑剂在加工、使用的过程中会溶出、迁移和挥发损失,一方面影响制品的使用性能,一方面释放到周围环境中对人体健康和环境可造成损害。大量研究已证实增塑剂可以通过人们日常吸入、皮肤吸收和环境污染等多种途径进入人体内并损害健康。
为了使塑料制品具有良好的综合性能,应当根据制品的质量要求、用途和加工需要选择增塑剂,一般来说,选择增塑剂应当满足如下要求:
(1)与基体树脂有良好的相容性;
(2)增塑效率高,增塑速度快;
(3)耐久性好,具有低挥发性、迁移性小、耐抽出性高;
(4)毒性低,污染小;
(5)电绝缘性好,粘度稳定,无色无味,价廉易得等。
虽然目前市售的增塑剂品种很多,但要求所选增塑剂全部符合以上条件是不可能的,要选择综合性能良好的增塑剂,优先考虑的因素是相容性,增塑效率和耐久性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统塑料在加工过程中,直接添加增塑剂,在塑料制品加工和使用过程中,增塑剂容易发生迁移和流失,导致塑料制品力学性能下降且流失的增塑剂易引发环境污染的问题,提供了一种耐久型聚氯乙烯塑料。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种耐久型聚氯乙烯塑料,包括以下重量份数的原料:
聚氯乙烯 100~120份
稳定剂 4~6份
抗氧剂 3~5份
偶联剂 8~10份
润滑剂 4~6份
所述耐久性聚氯乙烯塑料中包括聚氯乙烯质量25~40%的自制增塑剂;
所述自制增塑剂的制备过程为:
(1)按重量份数计,依次取40~60份环氧油酸,60~80份无水乙醇,10~20份氯化亚砜,先将环氧油酸溶解于无水乙醇中,再加入氯化亚砜,恒温搅拌反应后,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物;
(2)按重量份数计,依次取40~50份酰氯产物,10~12份尿素,30~40份纳米氧化石墨烯,4~6份聚乙烯吡咯烷酮,80~100份丙酮,球磨反应后,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂。
所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:1~1:5复配而成。
所述稳定剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为3:1~5:1复配而成。
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的任意一种。
所述润滑剂为酸改性海泡石;所述酸性海泡石制备过程为:将海泡石粉碎后,与盐酸按质量比为1:5~1:10加热搅拌反应,再经过滤,洗涤,干燥和焙烧,得酸改性海泡石。
所述耐久型聚氯乙烯塑料制备过程为:按原料组成称量各组分,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂混合均匀后,塑炼,挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。
本发明的有益效果是:
本发明通过采用自制增塑剂,解决了传统直接添加的增塑剂在塑料产品加工和使用过程中,易迁移和流失,导致产品性能下降以及造成污染的问题;本发明首先利用氯化亚砜为改性剂和环氧油酸反应,使环氧油酸分子结构中的羧基转变为酰氯,因酰氯基比较活泼,因此可使环氧油酸的化学反应活性得以提高,使改性后的环氧油酸能够在后续反应过程中,与尿素以及纳米氧化石墨烯反应,从而在环氧油酸-尿素-纳米氧化石墨烯之间建立共价键,使三者有效结合成有机整体,该有机整体的形成,一方面,环氧油酸分子结构中的环氧基与PVC分子链中的极性基团具有良好的相容性,该有机整体的形成,可有利于纳米氧化石墨烯在PVC树脂基体中的良好稳定分散,避免团聚,而纳米氧化石墨烯在本申请制备有机整体过程中,在机械球磨过程中,表面可产生较多的缺陷结构,该缺陷结构的形成可有利于和PVC树脂之间形成机械咬合,限制聚合物分子链的滑动,从而使产品的力学性能得以提高,另一方面,环氧油酸则作为增塑剂而分散在PVC树脂基体中,起到良好的增塑效果,由于有机整体的形成,环氧油酸分子随氧化石墨烯共同被限定在PVC树脂基体中,在塑料产品加工和使用过程中,难以迁移和流失,从而有效避免产品性能的下降以及增塑剂流失导致的环境污染问题。
具体实施方式
将海泡石倒入粉碎机中,粉碎后过200目筛,得海泡石粉,再将所得海泡石粉和质量分数为10~15%的盐酸按质量比为1:5~1:10加入烧杯中,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为75~80℃,转速为300~500r/min条件下,加热搅拌反应2~3h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣3~5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,再将干燥后的滤渣转入管式炉中,于温度为260~270℃条件下,焙烧45~60min,随炉冷却至室温,出料,得酸改性海泡石,即为润滑剂;按重量份数计,依次取40~60份环氧油酸,60~80份无水乙醇,10~20份氯化亚砜,先将环氧油酸和无水乙醇混合倒入三口烧瓶中,用玻璃棒搅拌溶解10~20min后,再向三口烧瓶中加入氯化亚砜,随后于温度为70~75℃,转速为200~300r/min条件下,恒温搅拌反应2~4h,再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪中,于温度为75~80℃,压力为500~520kPa条件下,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物;按重量份数计,依次取40~50份酰氯产物,10~12份尿素,30~40份纳米氧化石墨烯,4~6份聚乙烯吡咯烷酮,80~100份丙酮,依次倒入球磨罐中,并按球料质量比为20:1~30:1加入氧化锆球磨珠,球磨反应4~6h后,出料,得球磨料,再将所得球磨料转入旋转蒸发仪中,于温度为55~58℃,压力为560~580kPa条件下,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂;按重量份数计,依次取100~120份聚氯乙烯,4~6份稳定剂,3~5份抗氧剂,8~10份偶联剂,4~6份润滑剂,并称取聚氯乙烯质量25~40%的自制增塑剂,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂加入混料机中,于温度为45~48℃,转速为600~800r/min条件下,搅拌混合2~4h后,将混料机中物料转入塑炼机中,经塑炼后,再经双螺杆挤出机挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:1~1:5复配而成。所述稳定剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为3:1~5:1复配而成。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的任意一种。
将海泡石倒入粉碎机中,粉碎后过200目筛,得海泡石粉,再将所得海泡石粉和质量分数为15%的盐酸按质量比为1:10加入烧杯中,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为80℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌反应3h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,再将干燥后的滤渣转入管式炉中,于温度为270℃条件下,焙烧60min,随炉冷却至室温,出料,得酸改性海泡石,即为润滑剂;按重量份数计,依次取60份环氧油酸,80份无水乙醇,20份氯化亚砜,先将环氧油酸和无水乙醇混合倒入三口烧瓶中,用玻璃棒搅拌溶解20min后,再向三口烧瓶中加入氯化亚砜,随后于温度为75℃,转速为300r/min条件下,恒温搅拌反应4h,再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为520kPa条件下,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物;按重量份数计,依次取50份酰氯产物,12份尿素,40份纳米氧化石墨烯,6份聚乙烯吡咯烷酮,100份丙酮,依次倒入球磨罐中,并按球料质量比为30:1加入氧化锆球磨珠,球磨反应6h后,出料,得球磨料,再将所得球磨料转入旋转蒸发仪中,于温度为58℃,压力为580kPa条件下,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂;按重量份数计,依次取120份聚氯乙烯,6份稳定剂,5份抗氧剂,10份偶联剂,6份润滑剂,并称取聚氯乙烯质量40%的自制增塑剂,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂加入混料机中,于温度为48℃,转速为800r/min条件下,搅拌混合4h后,将混料机中物料转入塑炼机中,经塑炼后,再经双螺杆挤出机挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:5复配而成。所述稳定剂为硬脂酸锌。所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为5:1复配而成。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
将海泡石倒入粉碎机中,粉碎后过200目筛,得海泡石粉,再将所得海泡石粉和质量分数为15%的盐酸按质量比为1:10加入烧杯中,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为80℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌反应3h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,再将干燥后的滤渣转入管式炉中,于温度为270℃条件下,焙烧60min,随炉冷却至室温,出料,得酸改性海泡石,即为润滑剂;按重量份数计,依次取50份环氧油酸,12份尿素,40份纳米氧化石墨烯,6份聚乙烯吡咯烷酮,100份丙酮,依次倒入球磨罐中,并按球料质量比为30:1加入氧化锆球磨珠,球磨反应6h后,出料,得球磨料,再将所得球磨料转入旋转蒸发仪中,于温度为58℃,压力为580kPa条件下,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂;按重量份数计,依次取120份聚氯乙烯,6份稳定剂,5份抗氧剂,10份偶联剂,6份润滑剂,并称取聚氯乙烯质量40%的自制增塑剂,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂加入混料机中,于温度为48℃,转速为800r/min条件下,搅拌混合4h后,将混料机中物料转入塑炼机中,经塑炼后,再经双螺杆挤出机挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:5复配而成。所述稳定剂为硬脂酸锌。所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为5:1复配而成。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
将海泡石倒入粉碎机中,粉碎后过200目筛,得海泡石粉,再将所得海泡石粉和质量分数为15%的盐酸按质量比为1:10加入烧杯中,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为80℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌反应3h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,再将干燥后的滤渣转入管式炉中,于温度为270℃条件下,焙烧60min,随炉冷却至室温,出料,得酸改性海泡石,即为润滑剂;按重量份数计,依次取120份聚氯乙烯,6份稳定剂,5份抗氧剂,10份偶联剂,6份润滑剂,并称取聚氯乙烯质量40%的环氧油酸,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和环氧油酸加入混料机中,于温度为48℃,转速为800r/min条件下,搅拌混合4h后,将混料机中物料转入塑炼机中,经塑炼后,再经双螺杆挤出机挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:5复配而成。所述稳定剂为硬脂酸锌。所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为5:1复配而成。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
将海泡石倒入粉碎机中,粉碎后过200目筛,得海泡石粉,再将所得海泡石粉和质量分数为15%的盐酸按质量比为1:10加入烧杯中,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为80℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌反应3h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,再将干燥后的滤渣转入管式炉中,于温度为270℃条件下,焙烧60min,随炉冷却至室温,出料,得酸改性海泡石,即为润滑剂;按重量份数计,依次取60份环氧油酸,80份无水乙醇,20份氯化亚砜,先将环氧油酸和无水乙醇混合倒入三口烧瓶中,用玻璃棒搅拌溶解20min后,再向三口烧瓶中加入氯化亚砜,随后于温度为75℃,转速为300r/min条件下,恒温搅拌反应4h,再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为520kPa条件下,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物;按重量份数计,依次取50份酰氯产物,40份纳米氧化石墨烯,6份聚乙烯吡咯烷酮,100份丙酮,依次倒入球磨罐中,并按球料质量比为30:1加入氧化锆球磨珠,球磨反应6h后,出料,得球磨料,再将所得球磨料转入旋转蒸发仪中,于温度为58℃,压力为580kPa条件下,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂;按重量份数计,依次取120份聚氯乙烯,6份稳定剂,5份抗氧剂,10份偶联剂,6份润滑剂,并称取聚氯乙烯质量40%的自制增塑剂,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂加入混料机中,于温度为48℃,转速为800r/min条件下,搅拌混合4h后,将混料机中物料转入塑炼机中,经塑炼后,再经双螺杆挤出机挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:5复配而成。所述稳定剂为硬脂酸锌。所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为5:1复配而成。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
将实例1至4所的聚乙烯塑料进行性能检测:
根据国际标准化组织ISO发布的《塑料增塑剂损失的测定 活性炭方法》对产品的质量损失进行测定,先将产品试样放入金属容器中,撒上定量的活性炭,容器置于恒温70℃的烘箱或恒温水域槽中,24h后取出产品试样,经处理后测定其质量损失,具体测定结果如表1所示;并对产品试样测定前和测定后分别测试其拉伸强度,计算得到质量损失后的拉伸强度下降率;
再根据ISO177 1988(第二版)塑料-增塑剂迁移的测定,对产品试样的增塑剂迁移率进行测定,具体测定结果如表1所示;
表1:产品性能检测表
质量损失/mg | 迁移率/% | 拉伸强度下降率/% | |
实例1 | 6.8 | 0.21 | 0.11 |
实例2 | 19.8 | 0.52 | 0.36 |
实例3 | 32.6 | 1.08 | 0.85 |
实例4 | 13.6 | 0.44 | 0.28 |
由表1检测结果可知,本发明制备得到的聚氯乙烯塑料中,增塑剂迁移率低,在使用过程中难流失,力学性能得以有效保持,具有良好的耐久性能。
Claims (7)
1.一种耐久型聚氯乙烯塑料,包括以下重量份数的原料:
聚氯乙烯 100~120份
稳定剂 4~6份
抗氧剂 3~5份
偶联剂 8~10份
润滑剂 4~6份
其特征在于,所述耐久性聚氯乙烯塑料中包括聚氯乙烯质量25~40%的自制增塑剂;
所述自制增塑剂的制备过程为:
(1)按重量份数计,依次取40~60份环氧油酸,60~80份无水乙醇,10~20份氯化亚砜,先将环氧油酸溶解于无水乙醇中,再加入氯化亚砜,恒温搅拌反应后,减压浓缩回收乙醇,得酰氯产物;
(2)按重量份数计,依次取40~50份酰氯产物,10~12份尿素,30~40份纳米氧化石墨烯,4~6份聚乙烯吡咯烷酮,80~100份丙酮,球磨反应后,减压浓缩回收丙酮,得自制增塑剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述聚氯乙烯是由低密度聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比为1:1~1:5复配而成。
3.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述稳定剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂164按质量比为3:1~5:1复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述润滑剂为酸改性海泡石;所述酸性海泡石制备过程为:将海泡石粉碎后,与盐酸按质量比为1:5~1:10加热搅拌反应,再经过滤,洗涤,干燥和焙烧,得酸改性海泡石。
7.根据权利要求1所述的一种耐久型聚氯乙烯塑料,其特征在于,所述耐久型聚氯乙烯塑料制备过程为:按原料组成称量各组分,先将聚氯乙烯、稳定剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和自制增塑剂混合均匀后,塑炼,挤出成型,即得耐久型聚氯乙烯塑料。
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WO2020168979A1 (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 南通壹选工业设计有限公司 | 耐疲劳绝缘pvc塑料 |
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