一種添加有植物甾醇的PVC環保材料及其製備方法與流程
2023-05-30 11:21:41 1
本發明涉及環保材料
技術領域：
，特別涉及添加有植物甾醇的PVC環保材料及其製備方法。
背景技術：
：PVC材料即聚氯乙烯，它是世界上產量最大的塑料產品之一。其價格便宜，應用廣泛，具有質量輕、強度高、絕緣、阻燃、耐腐蝕、綜合性能優良、價格低廉和原材料來源廣泛等優點，可用於製作防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風機等。聚氯乙烯的硬板廣泛應用於化學工業上製作各種貯槽的襯裡，建築物的瓦楞板，門窗結構，牆壁裝飾物等建築用材。由於電氣絕緣性能優良，可在電氣、電子工業中，用於製造插頭、插座、開關和電纜。在日常生活中，聚氯乙烯還用於製造涼鞋、雨衣、玩具和人造革等。但PVC材料同時也存在如下缺點：如韌性差，受衝擊時極易脆裂，因此不能用作結構材料。另外，聚氯乙烯的脆性受溫度影響很大，一般的PVC製品使用下限為-15℃，軟質PVC的使用下限為-30℃。並且，PVC材料的熱穩定性差，在100℃時就開始分解，高於150℃時分解更加迅速。因此，在一定程度上這些缺陷限制了其使用。目前，國內市場流通的PVC改性材料主要是通過添加鉛穩定劑來保證加工穩定性和提高抗衝擊強度，但鉛穩定劑屬於非環保材料，廢棄後給環境帶來了不可忽視的汙染，不能滿足環保要求。並且還容易受環境中硫化物的汙染出現花斑。因而開發一種新型PVC材料以提高材料的抗衝擊強度等物理性能，同時提高其環保性能就顯得十分必要。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供了添加有植物甾醇的PVC環保材料，通過採用特定的原料進行組合，配合特定的生產工藝，得到了添加有植物甾醇的PVC環保材料，其抗衝擊強度高，不易熱分解，韌性強，絕緣性能好，能夠滿足行業的要求，具有較好的應用前景。本發明的目的可以通過以下技術方案實現：添加有植物甾醇的PVC環保材料，由下列重量份的原料製成：PVC樹脂70-80份、聚乙烯醇50-60份、三乙醇胺硼酸酯35-45份、鄰苯二甲酸二異癸酯30-40份、乙醯檸檬酸三丁酯25-35份、環氧大豆油15-18份、雙季戊四醇六丙烯酸酯12-16份、乙二胺四乙酸二鈉10-14份、香茅油8-10份、重晶石粉6-8份、硬脂酸鋇6-8份、氣相白炭黑4-6份、氧化聚乙烯蠟4-6份、植物甾醇2-4份、魔芋粉2-4份、茶皂素1-3份、助劑3-5份、矽烷偶聯劑3-5份。優選地，所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。優選地，所述矽烷偶聯劑選自矽烷偶聯劑KH550、矽烷偶聯劑KH792、矽烷偶聯劑A187中的任意一種。所述的添加有植物甾醇的PVC環保材料的製備方法，包括以下步驟：（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散25-35分鐘，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在135-145℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在660-680℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.0-5.5，再於90℃攪拌5-7小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在70-80℃下，反應18-20分鐘；再在90-100℃下，反應12-15分鐘；最後在120℃下熟化2-3小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品。優選地，所述步驟（2）中，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W。優選地，所述步驟（5）中，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段125-135℃，熔融段175-185℃，均化段230-240℃，機頭185-195℃，模口195-205℃，螺杆轉速為45-55轉/分。本發明與現有技術相比，其有益效果為：（1）本發明的添加有植物甾醇的PVC環保材料以PVC樹脂、聚乙烯醇、三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯為主要成分，通過加入環氧大豆油、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉、香茅油、重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑、氧化聚乙烯蠟、植物甾醇、魔芋粉、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑，輔以球磨、超聲、煅燒、熱混、發泡、熟化、擠出等工藝，使得製備而成的PVC環保材料抗衝擊強度高，不易熱分解，韌性強，絕緣性能好，提升了材料應用水平。（2）本發明的添加有植物甾醇的PVC環保材料原料廉價、工藝簡單，適於大規模工業化運用，實用性強。具體實施方式下面結合具體實施例對發明的技術方案進行詳細說明。實施例1按照重量份數準確稱取PVC樹脂70份、聚乙烯醇50份、三乙醇胺硼酸酯35份、鄰苯二甲酸二異癸酯30份、乙醯檸檬酸三丁酯25份、環氧大豆油15份、雙季戊四醇六丙烯酸酯12份、乙二胺四乙酸二鈉10份、香茅油8份、重晶石粉6份、硬脂酸鋇6份、氣相白炭黑4份、氧化聚乙烯蠟4份、植物甾醇2份、魔芋粉2份、茶皂素1份、助劑3份、矽烷偶聯劑KH5503份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散25分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在135℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在660℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑KH550和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.0，再於90℃攪拌5小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在70℃下，反應18分鐘；再在90℃下，反應12分鐘；最後在120℃下熟化2小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段125℃，熔融段175℃，均化段230℃，機頭185℃，模口195℃，螺杆轉速為45轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。實施例2按照重量份數準確稱取PVC樹脂75份、聚乙烯醇55份、三乙醇胺硼酸酯40份、鄰苯二甲酸二異癸酯35份、乙醯檸檬酸三丁酯30份、環氧大豆油16份、雙季戊四醇六丙烯酸酯14份、乙二胺四乙酸二鈉12份、香茅油9份、重晶石粉7份、硬脂酸鋇7份、氣相白炭黑5份、氧化聚乙烯蠟5份、植物甾醇3份、魔芋粉3份、茶皂素2份、助劑4份、矽烷偶聯劑KH7924份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散30分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在140℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在670℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑KH792和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.3，再於90℃攪拌6小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在75℃下，反應19分鐘；再在95℃下，反應14分鐘；最後在120℃下熟化2.5小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段130℃，熔融段180℃，均化段235℃，機頭190℃，模口200℃，螺杆轉速為50轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。實施例3按照重量份數準確稱取PVC樹脂80份、聚乙烯醇60份、三乙醇胺硼酸酯45份、鄰苯二甲酸二異癸酯40份、乙醯檸檬酸三丁酯35份、環氧大豆油18份、雙季戊四醇六丙烯酸酯16份、乙二胺四乙酸二鈉14份、香茅油10份、重晶石粉8份、硬脂酸鋇8份、氣相白炭黑6份、氧化聚乙烯蠟6份、植物甾醇4份、魔芋粉4份、茶皂素3份、助劑5份、矽烷偶聯劑A1875份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散35分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在145℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在680℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑A187和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.5，再於90℃攪拌7小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在80℃下，反應20分鐘；再在100℃下，反應15分鐘；最後在120℃下熟化3小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段135℃，熔融段185℃，均化段240℃，機頭195℃，模口205℃，螺杆轉速為55轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。實施例4按照重量份數準確稱取PVC樹脂80份、聚乙烯醇50份、三乙醇胺硼酸酯45份、鄰苯二甲酸二異癸酯30份、乙醯檸檬酸三丁酯35份、環氧大豆油15份、雙季戊四醇六丙烯酸酯16份、乙二胺四乙酸二鈉10份、香茅油10份、重晶石粉6份、硬脂酸鋇8份、氣相白炭黑4份、氧化聚乙烯蠟6份、植物甾醇2份、魔芋粉4份、茶皂素1份、助劑5份、矽烷偶聯劑KH5503份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散35分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在135℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在680℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑KH550和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.0，再於90℃攪拌7小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在70℃下，反應20分鐘；再在90℃下，反應15分鐘；最後在120℃下熟化2小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段135℃，熔融段175℃，均化段240℃，機頭185℃，模口205℃，螺杆轉速為45轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。對比例1按照重量份數準確稱取PVC樹脂75份、聚乙烯醇55份、三乙醇胺硼酸酯40份、鄰苯二甲酸二異癸酯35份、乙醯檸檬酸三丁酯30份、環氧大豆油16份、乙二胺四乙酸二鈉12份、香茅油9份、重晶石粉7份、硬脂酸鋇7份、氣相白炭黑5份、氧化聚乙烯蠟5份、植物甾醇3份、魔芋粉3份、助劑4份、矽烷偶聯劑KH7924份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散30分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟、魔芋粉，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在140℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在670℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、香茅油、植物甾醇、助劑、矽烷偶聯劑KH792和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.3，再於90℃攪拌6小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在75℃下，反應19分鐘；再在95℃下，反應14分鐘；最後在120℃下熟化2.5小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段130℃，熔融段180℃，均化段235℃，機頭190℃，模口200℃，螺杆轉速為50轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。對比例2按照重量份數準確稱取PVC樹脂80份、聚乙烯醇50份、三乙醇胺硼酸酯45份、鄰苯二甲酸二異癸酯30份、乙醯檸檬酸三丁酯35份、環氧大豆油15份、雙季戊四醇六丙烯酸酯16份、乙二胺四乙酸二鈉10份、重晶石粉6份、硬脂酸鋇8份、氣相白炭黑4份、氧化聚乙烯蠟6份、植物甾醇2份、茶皂素1份、助劑5份、矽烷偶聯劑KH5503份。所述助劑由等質量的聚異丁烯和四氯化碳配比而成。（1）將重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑混合，放入球磨罐中，以200轉/分的轉速，在球磨機中球磨90分鐘，得到粉末狀混合物；（2）將三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉和步驟1的粉末狀混合物共同加入到其重量30倍的濃度為75%的乙醇溶液中，超聲分散35分鐘，超聲分散的溫度為60℃，超聲功率為700W，隨後加入氧化聚乙烯蠟，磁力攪拌10分鐘，抽濾，將抽濾後的產物在135℃下乾燥4小時，送入馬弗爐中，在680℃下煅燒3小時，冷卻，得預處理混合物；（3）將PVC樹脂、聚乙烯醇、環氧大豆油、植物甾醇、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑KH550和步驟2的預處理混合物加入熱混機中，以950轉/分的速度進行高速混合，混合時間為20分鐘，隨後將混合物加入反應釜並於85℃攪拌1.5小時，隨後用稀鹽酸溶液將pH調節至5.0，再於90℃攪拌7小時，然後將pH調至中性並過濾，得改性混合料；(4)將步驟3的改性混合料注入模具中發泡得坯料；然後將坯料送入隧道式烘箱中，分段升溫：在70℃下，反應20分鐘；再在90℃下，反應15分鐘；最後在120℃下熟化2小時；(5)將步驟4中熟化後的坯料送入雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機的溫度控制為加料段135℃，熔融段175℃，均化段240℃，機頭185℃，模口205℃，螺杆轉速為45轉/分，擠出的產物經過循環水浴冷卻和切粒，得到成品製得的添加有植物甾醇的PVC環保材料的性能測試結果如表1所示。將實施例1-4和對比例1-2的添加有植物甾醇的PVC環保材料分別進行抗衝擊強度、熱分解、斷裂伸長率、介電強度這幾項性能測試。表1 抗衝擊強度（KJ/m2）熱分解溫度（℃）斷裂伸長率（%）介電強度（MV/m）實施例121.9155≥280≥38實施例223.4170≥300≥43實施例323.0165≥290≥41實施例422.5160≥280≥39對比例113.8130≥230≥32對比例213.3125≥210≥30本發明的添加有植物甾醇的PVC環保材料以PVC樹脂、聚乙烯醇、三乙醇胺硼酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、乙醯檸檬酸三丁酯為主要成分，通過加入環氧大豆油、雙季戊四醇六丙烯酸酯、乙二胺四乙酸二鈉、香茅油、重晶石粉、硬脂酸鋇、氣相白炭黑、氧化聚乙烯蠟、植物甾醇、魔芋粉、茶皂素、助劑、矽烷偶聯劑，輔以球磨、超聲、煅燒、熱混、發泡、熟化、擠出等工藝，使得製備而成的PVC環保材料抗衝擊強度高，不易熱分解，韌性強，絕緣性能好，提升了材料應用水平。本發明的添加有植物甾醇的PVC環保材料原料廉價、工藝簡單，適於大規模工業化運用，實用性強。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。當前第1頁1 2 3