一种重软pvc材料及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种重软pvc材料及其制备方法与应用 (Heavy-soft PVC material and preparation method and application thereof ) 是由 �谷洋 陈光勤 常雪松 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种重软PVC材料,其包括如下重量份的组分：PVC 50～60份、液体增塑剂20～30份、固体增塑剂1～5份、增强剂10～20份、稳定剂1～5份、增韧剂1～10份、润滑剂0.1～0.5份和抗氧剂0.1～0.5份。本发明通过特定种类的液体增塑剂和固体增塑剂对PVC进行协同改性,显著降低了PVC的玻璃化温度,获得高弹性软质PVC；同时还通过特定种类的增强剂对PVC进行补强,进一步提高了PVC的强度、硬度和密度；通过上述两种途径同时作用,对PVC进行塑化增强改性,最终获得高弹性、高密度和中硬度的重软PVC材料,其能有效吸收冲击能量,达到与橡胶减震块相同的缓冲减震效果,且成本比橡胶减震块更低,可替代橡胶减震块用于冰箱等家电中。(The invention discloses a heavy soft PVC material which comprises the following components in parts by weight: 50-60 parts of PVC, 20-30 parts of liquid plasticizer, 1-5 parts of solid plasticizer, 10-20 parts of reinforcing agent, 1-5 parts of stabilizer, 1-10 parts of toughening agent, 0.1-0.5 part of lubricant and 0.1-0.5 part of antioxidant. According to the invention, the liquid plasticizer and the solid plasticizer of a specific kind are used for carrying out synergistic modification on PVC, so that the glass transition temperature of the PVC is obviously reduced, and high-elasticity soft PVC is obtained; meanwhile, the PVC is reinforced by a specific type of reinforcing agent, so that the strength, hardness and density of the PVC are further improved; the two ways act simultaneously to plasticize, enhance and modify PVC, finally obtain the heavy and soft PVC material with high elasticity, high density and medium hardness, which can effectively absorb impact energy, achieve the same buffering and damping effect as the rubber damping block, has lower cost than the rubber damping block, and can replace the rubber damping block to be used in household appliances such as refrigerators.)
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，具体涉及一种重软PVC材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)具有质轻、耐磨性好、耐风化和耐腐蚀等优异特性，还具有良好的机械强度和韧性，能够满足各种领域的使用需求，已被广泛应用于地板、生活用品、建材、工业用品等众多领域中，逐步取代了传统材料如金属、木材等。此外，PVC还具有一大优点，即通过调整配方，可以获得不同软硬度的PVC材料。按所含增塑剂的多少进行划分，常将PVC塑料分为：硬质PVC，增塑剂含量小于10wt％；半硬质PVC，增塑剂含量为10wt％～30wt％；软质PVC，增塑剂含量为30wt％～70wt％。例如，冰箱门的密封条，其材质即为软质PVC，用于阻隔空气进入冰箱，实现冰箱的保温效果。
目前，家电行业使用的减震胶块(例如用在冰箱上的减震块)大多都是橡胶材质，如天然橡胶、丁腈橡胶等。然而，橡胶材质的减震胶块虽然具有较好的减震效果，但其价格昂贵。为此，本申请发明人拟对价格便宜的PVC材料进行优化改进，用PVC材料代替橡胶材料制备减震胶块，以在不降低减震胶块减震效果的前提下，降低减震胶块的制造成本。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种重软PVC材料及其制备方法与应用。
为实现其目的，本发明所采用的技术方案为：
一种重软PVC材料，其包括如下重量份的组分：PVC 50～60份、液体增塑剂20～30份、固体增塑剂1～5份、增强剂10～20份、稳定剂1～5份、增韧剂1～10份、润滑剂0.1～0.5份和抗氧剂0.1～0.5份。
优选地，所述液体增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、聚酯增塑剂、环氧大豆油(ESO)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、环氧脂肪酸辛酯(ED3)中的至少一种。
优选地，所述固体增塑剂包括如下牌号B-02、YH-1800、HLM-401Z中的至少一种。
发明人经研究发现，将上述种类的液体增塑剂和固体增塑剂以本发明的配比进行复配，可发挥协同增效作用，在较少用量的情况下，有效增加PVC分子链间距，削弱PVC分子链间的作用力，从而显著降低PVC的玻璃化温度，获得高弹性软质PVC，使其能较好地吸收冲击能量，达到与橡胶减震块相同的缓冲减震效果。
发明人通过研究还发现，虽然减震块的减震效果与其材料的高弹性密切相关，但材料的强度、硬度和密度也对减震块的减震效果有着重要作用。因此，本发明通过增强剂进一步补强，以提高PVC的强度、硬度和密度，使其减震效果进一步提升。
优选地，所述增强剂包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、铁粉中的至少一种。发明人经研究发现，采用上述材料作为补强剂，可对PVC起到有效的补强作用。
优选地，所述PVC为注塑级聚氯乙烯，优选如下牌号：齐鲁石化S-1000、新疆天业PVC-SG3、新疆天业PVC-SG5中的至少一种。这些牌号的PVC具有较好的加工性，且通过上述的增塑剂和增强剂的改性后，能达到与橡胶减震块相同的缓冲减震效果。
优选地，所述稳定剂包括复合型热稳定剂、有机锡热稳定剂、硬脂酸盐中的至少一种。
优选地，所述增韧剂包括丁腈橡胶边角料(NBR)、环氧天然橡胶边角料(ENR)中的至少一种。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、低分子量聚乙烯(分子量在1000～10000Da)、固体石蜡中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂CA、抗氧剂264、抗氧剂2246、抗氧剂1076中的至少一种。
本发明还提供了一种所述重软PVC材料的制备方法，其包括：
(1)将PVC、增强剂、稳定剂和增韧剂混合均匀，得到混合物A；
(2)将所述混合物A、液体增塑剂、固体增塑剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物B；
(3)将混合物B加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到所述重软PVC材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区135～145℃，二区145～160℃，三区160～170℃，四区155～165℃，出料口温区145～160℃；螺杆转速为20～35RPM。
本发明还提供了所述重软PVC材料在制备减震胶块中的应用。
本发明还提供了一种减震胶块，其由所述的重软PVC材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过上述特定种类的液体增塑剂和固体增塑剂对PVC进行协同改性，显著降低了PVC的玻璃化温度，获得高弹性软质PVC；同时，本发明还通过上述特定种类的增强剂对PVC进行补强，进一步提高了PVC的强度、硬度和密度；通过上述两种途径同时作用，对PVC进行塑化增强改性，最终获得高弹性、高密度和中硬度的重软PVC材料，其能有效吸收冲击能量，达到与橡胶减震块相同的缓冲减震效果，且成本比橡胶减震块更低，可替代橡胶减震块用于冰箱等家电中。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面通过具体实施例做详细的说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。除非特别指明，否则本发明实施例中采用的方法均为本领域的常规方法，所使用的设备、试剂、原料均可通过商业途径获得，且各实施例和对比例中使用的名称相同的原料均为同种原料。
实施例1
按下列重量份数比例称取各原料：
PVC：55份
液体增塑剂：25份
固体增塑剂：3份
增强剂：15份
复合型热稳定剂：3份
NBR增韧剂：5份
PETS润滑剂：0.2份
抗氧剂：0.2份
其中，PVC为PVC-SG3，购自新疆天业。
液体增塑剂为DINP、聚酯增塑剂(分子量为2500～5000Da)和ESO的混合物，且DINP、聚酯增塑剂和ESO的质量比为6:3:1。
固体增塑剂为B-02，购自江苏爱特恩高分子材料有限公司。
增强剂为纳米活性碳酸钙和重质碳酸钙的混合物，它们的质量比为1:1。
复合型热稳定剂，购自于广东炜林纳新材料科技股份有限公司，型号WWP-G03B。
抗氧剂为抗氧剂CA和抗氧剂264的混合物，它们的质量比为1:1。
(1)将PVC、增强剂、稳定剂和增韧剂放入高速混合机中混合均匀(搅拌混合15min)，得到混合物A；
(2)将混合物A、液体增塑剂、固体增塑剂、润滑剂和抗氧剂放入高速混合机中，在75℃下搅拌混合10min，得到混合物B；
(3)将混合物B加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到重软PVC材料。其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区140℃，二区160℃，三区170℃，四区160℃，出料口温区155℃；螺杆转速为27RPM。
实施例2
按下列重量份数比例称取各原料：
PVC：50份
液体增塑剂：20份
固体增塑剂：1份
增强剂：20份
复合型热稳定剂：2份
NBR增韧剂：7份
PETS润滑剂：0.1份
抗氧剂：0.1份
实施例2所使用的PVC、液体增塑剂、固体增塑剂、增强剂、复合型热稳定剂和抗氧剂均同实施例1。
(1)将PVC、增强剂、稳定剂和增韧剂放入高速混合机中混合均匀(搅拌混合20min)，得到混合物A；
(2)将混合物A、液体增塑剂、固体增塑剂、润滑剂和抗氧剂放入高速混合机中，在85℃下搅拌混合10min，得到混合物B；
(3)将混合物B加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到重软PVC材料。其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区140℃，二区160℃，三区170℃，四区160℃，出料口温区155℃；螺杆转速为26RPM。
实施例3
按下列重量份数比例称取各原料：
PVC：60份
液体增塑剂：30份
固体增塑剂：5份
增强剂：10份
复合型热稳定剂：1份
NBR增韧剂：3份
PETS润滑剂：0.2份
抗氧剂：0.2份
实施例3所使用的PVC、液体增塑剂、固体增塑剂、增强剂、复合型热稳定剂和抗氧剂均同实施例1。
(1)将PVC、增强剂、稳定剂和增韧剂放入高速混合机中混合均匀(搅拌混合20min)，得到混合物A；
(2)将混合物A、液体增塑剂、固体增塑剂、润滑剂和抗氧剂放入高速混合机中，在80℃下搅拌混合10min，得到混合物B；
(3)将混合物B加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得到重软PVC材料。其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区140℃，二区160℃，三区170℃，四区160℃，出料口温区155℃；螺杆转速为35RPM。
实施例4
实施例4与实施例1的区别仅在于所使用的固体增塑剂不同，实施例4使用的固体增塑剂为YH-1800，购自上海英鹤化工。
实施例5
实施例5与实施例1的区别仅在于所使用的固体增塑剂不同，实施例4使用的固体增塑剂为HLM-401Z，购自山东日科化学。
对比例1
按下列重量份数比例称取各原料：
PVC：40份
液体增塑剂：15份
固体增塑剂：7份
增强剂：20份
复合型热稳定剂：1份
NBR增韧剂：3份
PETS润滑剂：0.2份
抗氧剂：0.2份
对比例1所使用的PVC、液体增塑剂、固体增塑剂、增强剂、复合型热稳定剂和抗氧剂均同实施例1。按照实施例2的制备方法制得PVC材料。
对比例2
按下列重量份数比例称取各原料：
PVC：70份
液体增塑剂：35份
固体增塑剂：1份
增强剂：20份
复合型热稳定剂：1份
NBR增韧剂：3份
PETS润滑剂：0.2份
抗氧剂：0.2份
对比例2所使用的PVC、液体增塑剂、固体增塑剂、增强剂、复合型热稳定剂和抗氧剂均同实施例1。按照实施例3的制备方法制得PVC材料。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于所使用的固体增塑剂不同，对比例3使用的固体增塑剂为杜邦HP441。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于：对比例4中未加入固体增塑剂，而加入了28份液体增塑剂，且液体增塑剂的组分组成及组分配比同实施例1。
对比例5
对比例5与实施例1的区别仅在于：对比例5中未加入液体增塑剂，而加入了28份固体增塑剂，且固体增塑剂同实施例1。
对比例6
对比例6与实施例1的区别仅在于：对比例6中未加入增强剂。
性能测试
将实施例1～5和对比例1～6制得的PVC材料进行物化性能测试，同时，以市售购买的电冰箱用丁腈橡胶减震块作为对照品。
各测试项目的方法为：
1、拉伸强度依据ISO 527进行测试；
2、断裂伸长率依据ISO 527进行测试；
3、邵氏硬度依据ISO 7619进行测试；
4、阻尼系数依据GB/T 18258-2000进行测试；
5、密度依据ISO 2781进行测试。
测试结果如下表所示：
结果分析：从实施例1～5和对照品的测试数据可看出，实施例1～5的重软PVC胶块和NBR材质的橡胶减震块的阻尼系数相当，而力学性能重软PVC还略优于NBR材质的橡胶减震块；说明通过本发明的配方优化，可实现用低成本的PVC重软胶块替代高成本的NBR橡胶块，用作冰箱等家电的减震胶块，达到与橡胶减震块相同的减震效果，降低了减震胶块的成本。
通过实施例1～5和对比例1～2的性能参数对比可以发现，组分含量的改变会对制备的PVC材料的性能产生影响，实施例1～5所制备的PVC材料的阻尼系数明显高于对比例1～2，说明采用本发明配方制备PVC材料时，能明显提高PVC材料的减震效果。
通过实施例1、实施例4～5和对比例3的性能参数对比可以发现，实施例1和实施例4～5的阻尼系数明显高于对比例3，由此表明只有采用本发明牌号的固体增塑剂改性的重软PVC，才具有更好的减震效果。通过实施例1和对比例4～6的性能参数对比，可知只有液体增塑剂、固体增塑剂的协同作用，以及增强剂的补强作用，进行优势互补，才能获得性能优异、减震效果较佳的重软PVC。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种增强阻燃静音胶溶排水管道