部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法

2023-10-10 19:58:39

專利名稱：部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法
技術領域：
本發明涉及部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法，屬於聚氯乙烯加工工藝技術領域。
背景技術：
聚氯乙烯是一種綜合性能優良，用途廣泛的通用樹脂。聚氯乙烯具有原料豐富、製造工藝成熟、價格低廉、用途廣泛等突出特點，可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進行加工。但由於其耐熱性較差，於130℃-140℃開始分解變色，析出HCI，使得產品性能下降，且容易腐蝕加工設備。
高聚合度和超高聚合度聚氯乙烯相對於普通軟質聚氯乙烯具有壓縮永久形變小、高溫下尺寸穩定性好、耐熱性好、改變溫度時硬度穩定性好、耐油耐溶劑性能好、耐老化性能和機械性能優異等特點。但是高聚合度和超高聚合度聚氯乙烯在熔融狀態下物理纏結急劇增多，導致加工過程中的流動性差。因此高聚合度和超高聚合度聚氯乙烯的工業應用時，聚合度被限制在2500以內。更高聚合度的聚氯乙烯的廣泛應用被嚴重製約。
目前聚氯乙烯硬製品(板材、異型材、管材等)的加工溫度在180℃-200℃以上，而聚氯乙烯的軟製品尤其是高分子量的聚氯乙烯軟製品在加工過程中即使添加大量的增塑劑也要在140℃-150℃以上加工。這些加工溫度都超過了聚氯乙烯的熱分解溫度130℃-140℃。而且大量增塑劑的使用也加劇了全球的環境汙染。也有在高聚合度和超高聚合度聚氯乙烯中加入0-15份低聚合度聚氯乙烯來改善加工的流動性。這樣做的缺點在於使得實際的分子量降低，分子量分布加寬，相應的製品的力學性能也不如預期的好。{參考文獻1斯欽達來，華幼卿中國塑料，1994，Vol.8，No.1，pp.37-2劉方，張軍特種橡膠製品，2000，Vol.21，No.3，pp.11-13劉玉強彈性體2000，Vol.10，No.2，pp.48-4劉嶺梅中國氯鹼2000，No.7，pp.24-25R.N.Haward，R.J.Young The Physics of GlassyPolymers 1997，2nd edn.pp.20-26中國專利ZL03131504.6}三、發明內容本發明的目的是在10℃至120℃範圍內加工部分解纏結聚氯乙烯母料，解決現有聚氯乙烯加工方法中聚氯乙烯易於分解的技術難題。
本發明的目的是這樣實現的將聚氯乙烯按0.1-50wt％溶於四氫呋喃或鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯中，充分攪拌至溶液均一透明。將溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱，並用乙醇或甲醇洗滌沉澱，乾燥，得到粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料。將粉末狀部分解纏結的聚氯乙烯母料均勻的加入模具中鋪平，將模具放在壓力機或平板硫化儀上，在常溫到低於聚氯乙烯分解溫度範圍內(10℃至120℃範圍內)施加5-300MPa的壓力。並且將壓力保持1分鐘到1小時。經受壓力時，聚氯乙烯分子鏈有較大幅度的滑移，即表現出一定的流動性能。卸壓、脫模後可以獲得和常規熱加工樣品具有相同物理機械性能的聚氯乙烯製品。下表是本加工方法和常規加工方法製得的聚氯乙烯製品(分子量為150,000)的性能對照表。由於本加工方法是在聚氯乙烯的熱分解溫度以下進行的，解決了常規加工過程中聚氯乙烯熱降解的難題。
本加工方法和常規加工方法製得的聚氯乙烯製品性能對照表

A來自DMTA測試B來自RAMAN光譜測試本發明所採用的加工方法的優點是1.成型過程中耗能較少本方法採用較低的加工溫度(10℃至120℃範圍內)，使得成型過程中耗能較少。
2.反覆加壓成型過程中聚氯乙烯不發生降解由於本方法的加工溫度低於聚氯乙烯的熱分解溫度，避免了常規聚氯乙烯加工過程中熱降解的問題，也就避免了產品性能的降低及設備腐蝕等問題。
3.無需加入增塑劑本方法加工聚氯乙烯可以不加增塑劑。在聚氯乙烯加工過程中減少增塑劑的用量，不僅可以降低成本，提高製品的剛性，還可以減少增塑劑對環境的汙染。
4.無需加入抗氧劑由於本方法加工聚氯乙烯不存在熱降解問題，聚氯乙烯母料中可以不加抗氧劑，減少製品中抗氧劑對環境的汙染。
5.處理操作簡便本方法使用的溶劑為工業化的化工產品，且可以循環使用，處理工藝簡單，其相應的操作費用較低。
6.和常規熱加工製品具有相同物理機械性能採用本方法製備的聚氯乙烯製品和常規熱加工方法製備的聚氯乙烯製品具有相同的物理機械性能。
本發明的用途從方法上對聚氯乙烯的加工工藝進行了革新，經溶解沉澱後得到的粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料在常溫到低於聚氯乙烯熱分解溫度範圍內(10℃至120℃範圍)加工，產品具有良好的物理機械性能，同時減少了環境汙染和設備腐蝕，有望應用於聚氯乙烯及其共混物(如與丁腈橡膠、ABS工程樹脂等的共混物)和聚氯乙烯複合材料的大規模的工業化生產。
四、本發明的具體實施方法例1、聚氯乙烯在10℃加工將聚氯乙烯(分子量為80,000)100克加入到200-10,000克四氫呋喃(THF)溶劑中，溶液的濃度為1-50wt％，在常溫溶解、攪拌至體系呈均一透明。溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱出聚氯乙烯，並用乙醇或甲醇洗滌，乾燥，得到粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料。將該粉末狀部分解纏結的聚氯乙烯母料加入模具中平鋪均勻，將模具放置在常規的壓機上或平板硫化儀上10℃施加250MPa的壓力30分鐘，得到完全透明的試樣。試樣經DMTA測試表明和常規熱加工方法製備的試樣具有相同的楊氏模量(2×109Pa)。試樣通過RAMAN分析測試沒有發現由於熱降解而出現1117cm-1及1497cm-1的共軛雙鍵峰。而常規加工的試樣其RAMAN譜圖上出現明顯的共軛雙鍵峰，說明試樣經過常規加工發生了熱降解。
例2、聚氯乙烯在60℃加工將聚氯乙烯(分子量為223,000)100克加入到500-10,000克鄰苯二甲酸二辛酯溶劑中，溶液的濃度為1-20wt％，在80℃溶解、攪拌至體系呈均一透明。溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱出聚氯乙烯，並用乙醇或甲醇洗滌，乾燥，得到粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料。將該粉末狀部分解纏結的聚氯乙烯母料加入模具中平鋪均勻，將模具放置在常規的壓機上或平板硫化儀上60℃施加100MPa的壓力5分鐘，得到完全透明的試樣。試樣經DMTA測試表明和常規熱加工方法製備的試樣具有相同的楊氏模量(2×109Pa)。試樣通過RAMAN分析測試沒有發現由於熱降解而出現1117cm-1及1497cm-1的共軛雙鍵峰。而常規加工的試樣其RAMAN譜圖上出現明顯的共軛雙鍵峰，說明試樣經過常規加工發生了熱降解。
例3、120℃聚氯乙烯的加工將聚氯乙烯(分子量為300,000)100克加入到500-10,000克鄰苯二甲酸二辛酯溶劑中，溶液的濃度為1-20wt％，在80℃溶解、攪拌至體系呈均一透明。溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱出聚氯乙烯，並用乙醇或甲醇洗滌，乾燥，得到粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料。將該粉末狀部分解纏結的聚氯乙烯母料加入模具中平鋪均勻，將模具放置在常規的壓機上或平板硫化儀上120℃施加100MPa的壓力1分鐘，得到完全透明的試樣。試樣經DMTA測試表明和常規熱加工方法製備的試樣具有相同的楊氏模量(2×109Pa)。試樣通過RAMAN分析測試沒有發現由於熱降解而出現1117cm-1及1497cm-1的共軛雙鍵峰。而常規加工的試樣其RAMAN譜圖上出現明顯的共軛雙鍵峰，說明試樣經過常規加工發生了熱降解。
例4、60℃聚氯乙烯複合材料的加工將聚氯乙烯(分子量為60,000)100克加入到500-10,000克四氫呋喃(THF)溶劑中，溶液的濃度為1-50wt％，在常溫溶解、攪拌至體系呈均一透明。溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱出聚氯乙烯，並用乙醇或甲醇洗滌，然後在聚氯乙烯的乙醇或甲醇的懸浮液中加入4～6份碳酸鈣(CaCO3)，8～10份氯化聚乙烯(CPE)及1～2份抗衝改性劑FM-21，充分攪拌均勻之後過濾、乾燥，即得到粉末狀聚氯乙烯複合物。將該粉末狀聚氯乙烯複合物加入模具中平鋪均勻，將模具放置在常規的壓機上或平板硫化儀上60℃施加250MPa的壓力10分鐘，得到完全透明的試樣。試樣經DMTA測試，發現和常規熱加工方法製備的聚氯乙烯試樣具有相同的楊氏模量(2×109Pa)。
權利要求
1.部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法，將聚氯乙烯溶於四氫呋喃或鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯中，充分攪拌至溶液均一透明，將均一溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱出聚氯乙烯，並用乙醇或甲醇洗滌沉澱，乾燥，得到粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料，本發明特徵是粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料平鋪入模具中，在10℃至120℃範圍內在壓力機或者平板硫化儀上單向施加5-300MPa壓力1分鐘-1小時，可以獲得與常規熱加工方法物理機械性能相同的透明片材。
2.據權利要求1所述的部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法，本發明特徵還在於聚氯乙烯的分子量範圍是50,000～500,000。
3.據權利要求1所述的部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內加工方法，本發明特徵還在於聚氯乙烯與四氫呋喃或鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯的重量百分比為1-50％。
全文摘要
聚氯乙烯經溶解沉澱處理得到的粉末狀部分解纏結母料在10℃至120℃範圍內加工，屬聚氯乙烯加工工藝領域。將聚氯乙烯溶於四氫呋喃或鄰苯二甲酸二(2－乙基己)酯中，攪拌至溶液均一透明，溶液倒入乙醇或甲醇中沉澱，並用乙醇或甲醇洗滌，乾燥後得到的粉末狀部分解纏結聚氯乙烯母料在10℃至120℃範圍內單向施加5－300MPa壓力1分鐘－1小時，所得產品與常規熱加工方法製得的產品物理機械性能相同。
文檔編號C08J3/20GK1899796SQ20061008839
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月17日 優先權日2006年7月17日
發明者薛奇, 孫清, 徐俊偉, 王曉亮, 高雲, 陶芳芳 申請人:南京大學, 常州華鈦化學股份有限公司