一種NCC與超細玻璃纖維共同增強發泡PVC的製作方法

2023-05-30 13:22:46 2

本發明涉及一種發泡聚氯乙烯(pvc)及製備方法，尤其是涉及一種ncc(納米纖維素晶體)增強的發泡pvc及製備方法，屬於發泡材料領域。

背景技術：

作為一種優質的泡沫塑料，發泡pvc已被廣泛地用於各個領域。根據發泡pvc組成不同發泡pvc的性能、用途也不一樣，有用於一般家居地板的普通硬質發泡pvc，也有高速列車或客機的增強發泡pvc。玻纖、碳纖維、木纖維、顆粒粉體等通常被用於增強發泡pvc，具有模量高、強度大、抗衝擊性好等優點，但其增強發泡pvc密實度高、質量較大、難以實現發泡pvc的輕量化。ncc作為一種來源於木質材料的天然大分子化合物，其微晶直徑在2～5nm，單根纖維強度高達57gpa，可應用於替代傳統玻纖、碳纖維、木纖維、顆粒粉體來製造輕量化增強發泡pvc。

申請號為201410165145.7的中國專利提供了一種環保型木纖維增強pvc複合模板及製備方法，由聚氯乙烯新料、回收料、木粉和各種化學助劑混合後經混煉、熱壓、冷壓定型後製成複合模板。該專利解決了傳統pvc回收料需要分離水解的問題，並且製備工藝流程簡單、模板重複使用次數多。但是，該專利使用木粉作為增強劑，木粉不耐高溫，製備過程中易發煙，且木粉中含水量難以控制，所製備pvc在長期使用過程中以發生木粉老化脫落，pvc老化開裂問題，降低了複合pvc模板的使用壽命。

公開號為cn102617948a的中國專利提供了一種玻璃纖維增強pvc型材及其製備方法，由pvc原料、短切玻璃纖維、納米碳酸鈣和各種改性劑混合後經擠出機和擠出模具成型後得到玻璃纖維增強的pvc型材。該專利解決了傳統pvc型材生產成本高、工作效率低的問題，同時所製備的pvc型材抗彎強度高、組裝加工工藝簡單、重量輕、可進行熔融焊接等特點。但是該專利使用短切玻璃纖維原絲作為增強纖維，脆性大，強度低，易碎裂，纖維往往會掉落下來，降低了pvc型材的使用壽命。

技術實現要素：

本發明的目的旨在克服現有技術的不足，提供一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發泡pvc，由微晶直徑5～20nm的ncc、平均纖維直徑為0.1～4μm的超細玻璃纖維和pvc母料組成。ncc和超細玻璃纖維的添加，使得相同體積的pvc發泡材料強度和泡孔率顯著增加，在提升強度同時，降低容重，達到了發泡pvc輕量化的目的。同時ncc的使用增大了pvc與超細玻璃纖維的接觸面積，降低了表面能，避免了發泡pvc中界面處出現應力集中，易開裂失效破壞的問題，同時，超細玻璃纖維的添加改善了發泡pvc的模量，提高了其抗衝擊性。

為實現本發明的目的採用的技術方案是：提供了一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發泡pvc，其特徵在於所述的ncc增強發泡pvc由微晶直徑5～20nm的ncc、平均纖維直徑為0.1～4μm的超細玻璃纖維、pvc母料和化學助劑組成。

所述的ncc增強發泡pvc中ncc的添加量為0.05～2.50％(重量百分比)，ncc微晶尺寸為直徑5-20nm，長度150-400nm。

所述的ncc增強發泡pvc中超細玻璃纖維的比例為0.5～6.5％，纖維直徑為0.1～4微米。

所述化學助劑包括0.5～3％的穩定劑，1～2.5％的鈦白粉，0.05～1.5％的矽烷表面改性劑，1.5～10％的發泡劑，0.1～4％發泡助劑，0.5～2％潤滑劑和3～6％增塑劑。

所述發泡劑為小蘇打、正己烷、環己烷或偶氮二甲醯胺。

所述發泡助劑為三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鈣或硬酯酸鋅。

所述pvc母料為增強發泡pvc配方的組成餘量。

其製備方法包括以下步驟：

1)使用矽烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉分別進行充分浸漬預處理，其中矽烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30～50，矽烷表面改性劑與ncc的比例為1∶10～20，矽烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶3～8；

2)將發泡助劑與發泡劑按照1∶1.5～2.8的比例混合均勻；

3)在混合機300～500rpm轉速下將pvc母料、穩定劑和增塑劑混合後，將混合機轉速提高至800～1000rpm並加熱至80～110℃使加入物料軟化熔融；

4)保持混合盤800～1000rpm轉速下將預浸漬鈦白粉、潤滑劑和預處理ncc加入到熔融混合料中，並提高轉速至1000～1200rpm；

5)將混合機加熱溫度提升至115～135℃，轉速提高到1500～1800rpm後加入預處理的超細玻璃纖維，使加入物料混合均勻；

6)保持混合盤轉速並降低混合機溫度至90～110℃後，加入發泡劑並充分攪拌2～3min後，將混合物料排出到低速混合機中降溫至30～60℃後排出得到混合料；

7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體，經120～160℃發泡後冷卻切割製成ncc增強發泡pvc產品。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定。

實施例1

一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發泡pvc，其特徵在於所述的ncc微晶直徑為3nm，超細玻璃纖維平均直徑4μm。

所述ncc的比例為2％，ncc微晶長度200nm。

所述超細玻璃纖維的比例為1％。

所述化學助劑包括1.5％的穩定劑，2％的鈦白粉，0.05％的矽烷表面改性劑，3％的偶氮二甲醯胺發泡劑，1％的硬脂酸鈣發泡助劑，1.5％潤滑劑和3％增塑劑，餘量為pvc母料。

所述ncc增強發泡pvc的製備方法為：

1)使用矽烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉進行充分浸漬預處理，矽烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30，矽烷表面改性劑與ncc的比例為1∶10，矽烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶3；

2)將發泡助劑與發泡劑按照1∶1.6的比例混合均勻；

3)在混合機500rpm轉速下將pvc母料、穩定劑和增塑劑混合後，將混合機轉速提高至800rpm並加熱至90℃使加入物料軟化熔融；

4)保持混合盤800rpm轉速下將預浸漬鈦白粉、潤滑劑和預處理ncc加入到熔融混合料中，並提高轉速至1000rpm；

5)將混合機加熱溫度提升至120℃，轉速提高到1500rpm後加入預處理的超細玻璃纖維，使加入物料混合均勻；

6)保持混合盤轉速並降低混合機溫度至90℃後，加入發泡劑並充分攪拌2min後，將混合物料排出到低速混合機中降溫至50℃後排出得到混合料；

7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體，經140℃發泡後冷卻切割製成ncc增強發泡pvc產品。

實施例2

一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發泡pvc，其特徵在於所述的ncc微晶直徑為10nm，超細玻璃纖維平均直徑2μm。

所述ncc的比例為3％，ncc微晶長度為300nm。

所述超細玻璃纖維的比例為1.5％。

所述化學助劑包括1.5％的穩定劑，1.2％的鈦白粉，1％的矽烷表面改性劑，2％的正己烷發泡劑，1％的硬脂酸鈣發泡助劑，1.5％潤滑劑和4％增塑劑，餘量為pvc母料。

所述ncc增強發泡pvc的製備方法為：

1)使用矽烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉進行充分浸漬預處理，矽烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30，矽烷表面改性劑與ncc的比例為1∶15，矽烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶8；

2)將發泡助劑硬脂酸鈣與發泡劑小蘇打按照1∶2的比例混合均勻；

3)在混合機500rpm轉速下將pvc母料、穩定劑和增塑劑混合後，將混合機轉速提高至900rpm並加熱至100℃使加入物料軟化熔融；

4)保持混合盤900rpm轉速下將預浸漬鈦白粉、潤滑劑和預處理ncc加入到熔融混合料中，並提高轉速至1200rpm；

5)將混合機加熱溫度提升至120℃，轉速提高到1400rpm後加入預處理的超細玻璃纖維，使加入物料混合均勻；

6)保持混合盤轉速並降低混合機溫度至100℃後，加入發泡劑並充分攪拌3min後，將混合物料排出到低速混合機中降溫至50℃後排出得到混合料；

7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體，經110℃發泡後冷卻切割製成ncc增強發泡pvc產品。

上述僅為本發明單個具體實施方式，但本發明的設計構思並不局限於此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本發明保護的範圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。