一种低气味环保pvc粉末涂料组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] -种低气味环保PVC粉末涂料组合物及其制备方法，属于PVC粉末涂料技术领域。
【背景技术】
[0002] 蘸塑是将表面处理后的金属制件预热到塑料的融融温度范围、再将金属制件蘸入 树脂粉或树脂糊中，塑化冷却后制得具有塑料涂层金属制件的一种加工方法。这种以PVC 为基料，配以稳定剂、增塑剂、润滑剂等形成的粉末配混物统称聚氯乙烯蘸塑组合物。蘸塑 制品适合于各种金属护栏、框架，工具、水产品养殖用金属网箱的外层包覆，及其金属丝网 的涂层等，在工业、农业及日用品等方面有广阔市场。
[0003] 由于PVC材料的耐油性能良好，耐环境开裂性能优于聚乙烯、聚丙烯等材料，而且 PVC本身环保无毒，所以环保型低气味PVC粉末涂料主要使用于洗碗机搁架、冰箱搁架等金 属丝的防腐保护。但目前国内以PVC为基材的粉末涂料用于洗碗机搁架、冰箱搁架后总是 存在难以解决的刺激性气味问题。PVC蘸塑粉末涂料的气味来源一是增塑剂中未反应的醇 类单体、残余的醛类化合物，二是有机锡稳定剂中的醇类化合物，三是PVC粉末涂料蘸塑成 型高温下降解产生的微量氯化氢等分子，溶解在蘸塑后的PVC涂层中。解决PVC粉末涂料配 方中的这些气味问题后，就可以推动物美价廉的PVC树脂在食品搁架领域中的广泛应用。
[0004] 中国专利公开号201210231876. 8公开了一种聚氯乙烯蘸塑组合物，该组合物除 含有聚氯乙烯、增塑剂、稳定剂、辅助稳定剂外，还复配以少量的PVC糊树脂，糊树脂为球形 粒子，粒径一般在5~20 μ m，它与树脂粉混合使用，可较大程度地提高组合物的密实程度， 蘸塑的均匀性和流平性。专利公开号是CN1709963A的专利仅公开了采用PVC树脂粉及其助 剂组成的蘸塑组合物制备电缆塑料金属复合保护管的技术。这两篇专利都未涉及聚氯乙烯 蘸塑组合物的环保低气味研究。中国专利CN200510028340. 6公开了 "一种低气味、低挥发 份聚丙烯复合材料及其制备方法"，其配方原料为：聚丙烯、滑石粉、疏水性分子筛、增韧剂、 热稳定剂，所用疏水性分子筛孔径大于10A，为钠型晶体结构的碱金属硅铝酸盐粉体。中国 专利CN200510026762. X公开了 "一种低气味的聚丙烯复合材料及其制备方法"，采用低气 味母粒来降低聚丙烯材料的气味，其配方原料为：聚丙烯、滑石粉、分子筛、增韧剂、热稳定 剂，该母粒所用分子筛孔径大于10A。中国专利CN200810235249. 5公开了"一种低气味的 聚丙烯复合材料及其制备方法"，其配方原料为：聚丙烯、滑石粉、多酚类吸附剂、热稳定剂、 抗氧剂BHT等，用多酚类吸附剂降低聚丙烯材料气味。以上三篇专利中PP的气味是来自催 化剂体系中的酯类化合物、烷烃类，而PVC粉末涂料的异味来自所用增塑剂残留的醇、醛类 及PVC降解的低分子化合物，这些专利吸附的气味组成和来源与本发明专利完全不同。《聚 丙烯复合材料气味吸附剂的研究》这篇文献中介绍用硅藻土能吸收甲醛气味，活性氧化物 可以消除丙酮的气味。但硅藻土分子孔径范围太宽，多为微米级，且孔径的尺寸大小不一， 而PVC中的气味分子多为纳米级。其次，硅藻土吸附气味小分子后很易脱附，效果不佳；用 活性氧化物消除丙酮气味，其实质为消除双键又生成醛、羧酸类气味物质，但仍未能彻底消 除异味。以上吸附体系不适用于PVC粉末涂料的气味脱除。
[0005] 随着人们对环保和健康的要求不断提高，特别是在与人们生活息息相关的生活用 品、家用电器、家具、装修之类经常使用涂料的领域，PVC蘸塑粉末涂料的气味制约了现有 PVC粉末涂料的发展。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低气味环保PVC粉 末涂料组合物及其制备方法，该组合物挥发性低、无刺激性气味，并且该组合物在低温脆化 性能和拉伸强度、断裂伸长率上也具有较好表现，该方法简便易于控制、生产效率高。
[0007] 本发明的技术方案为，一种低气味环保PVC粉末涂料组合物，其特征在于，由以 下重量份的组分组成=PVC树脂100份，邻苯二甲酸810酯30~70份，二月桂酸二正辛基锡 0· 5~3. 0份，抗氧剂BHT 0· 5~2. 0份，分子筛0· 5~5. 0份，钛白粉0-5. 0份。
[0008] 优选的，该低气味环保PVC粉末涂料组合物，由以下重量份的组分组成：PVC树脂 100份，增塑剂邻苯二甲酸810酯40~60份，二月桂酸二正辛基锡I. 0-2. 5份，抗氧剂BHT 0. 5~1. 0份，分子筛2. 0~3. 0份，钛白粉0~3. 0份。
[0009] 所述的PVC树脂聚合度为500~800。
[0010] 所述的分子筛为粒径40-50 μ m的颗粒，分子筛由聚乙烯蜡、NaY分子筛和4A分子 筛按照质量百分比1~2%、24~25%、72~75%加热混合制成。所述的NaY和4A分子筛粒径为 4~5 μ m〇
[0011] 一种低气味环保PVC粉末涂料组合物的制备方法，其特征在于，采用以下步骤制 得： 1) 邻苯二甲酸810酯的萃取除味：将邻苯二甲酸810酯和乙二醇投入分液漏斗中混合； 密封分液漏斗，振荡分液漏斗Γ5分钟，使两相液层充分接触；振荡结束，旋开分液漏斗的 密封塞放出蒸气或产生的气体使内外压力平衡；再重复以上振荡、放气操作2~3次； 静置分液漏斗内的液体1〇~20分钟使液体分成上下两层，然后分离取上层液体，即为 初次萃取的邻苯二甲酸810酯； 将初萃取的邻苯二甲酸810酯和乙二醇混合，重复以上方法萃取1次，即得经萃取除味 的邻苯二甲酸810酯； 2) 分子筛的制备：将粒径4~5 μ m的NaY分子筛和4A分子筛按比例投入高速混合机混 合均匀，按比例加入聚乙烯蜡，边混合边加热，加热温度达到KKTl KTC，分子筛粉末开始结 团变成小颗粒；停止加热将颗粒过筛，选取粒径尺寸为40~50 μ m的颗粒，即得分子筛； 分子筛中聚乙烯錯、NaY分子筛和4A分子筛所占的质量百分比分别为1~2%、24~25°/〇、 72~75% ; 3) 将树脂、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂BHT、分子筛、着色剂等物料按比例称取放入高低 速混合机中，充分搅拌混合，搅拌转速在1000~2000转/分钟，混合时间为10-15分钟，当混 合物料温度达到11(T12(TC时将放料到低速混合机中，当混合物料温度达到40~45°C时出 料即为低气味环保PVC粉末涂料组合物。
[0012] 对本发明的说明如下： 申请人发现：PVC粉末涂料在涂覆过程中，气味来自一是邻苯二甲酸810酯中残留的 醇、醛化合物及稳定剂二月桂酸二正辛基锡中残留的醇及其同分异构体。二是PVC受热分 解产生氯化氢等低分子化合物。由于醇类和醛类的分子直径小于10A，氯化氢气体直径小于 4A〇
[0013] NaY分子筛，分子式为Na56 [ (AlO2)56 (SiO2) 136] · XH2O,有效孔径为10A，对低碳的醇 类和醛类气味分子具有选择吸附性，能进一步吸附邻苯二甲酸810酯和二月桂酸二正辛基 锡中小于IOA的低碳醇、醛类物质。NaY分子筛的粒径设计为20-40 μ m，与PVC粉末具有很 好的混合性。4A分子筛的分子式为Na2O · Al2O3 · 2Si02 · 9/2H20,能够有效吸附小于4A的 气体。PVC受热释放的氯化氢分子直径小于4A且极性较大，可被4A分子筛有效吸附。4A 分子筛的粒径设计为30-50 μ m，与PVC粉末混合性良好。由于萃取后的邻苯二甲酸810酯 增塑中的大部分低碳醇醛被去掉，将NaY分子筛与4A分子筛以1 :3比例复配后，可以有效 吸附PVC蘸塑组合物挥挥发出的不同种类、不同浓度的异味气体，从而更加有效降低PVC粉 末涂料的气味。
[0014] 从组合物配方上来看：聚乙烯蜡、NaY分子筛和4A分子筛按重量比 1~2:24~25:72~75混合。聚乙烯蜡的添加是为了提高分子筛在PVC中的分散性。申请人在 研究中发现：分子筛中聚乙烯蜡用量过多或过少都不利于分子筛的分散，聚乙烯蜡的用量 按照聚乙烯蜡、NaY分子筛和4A分子筛按重量比广2:24~25:72~75混合时，聚乙烯蜡所起的 分散效果最好。NaY分子筛主要吸附邻苯二甲酸810酯和二月桂酸二正辛基锡中小于IOA 的低碳醇、醛类物质，4A分子筛主要吸附PVC受热后分解的HCl及其他小于4A的小分子气 体，而在组合物中（邻苯二甲酸810酯+二月桂酸二正辛基锡）：PVC:约为1:2~1:3,因此 按此比例NaY分子筛与4A分子筛的比例定为1:3。所用PVC粒径为60-250μπι，制得的分 子筛为40~50 μ m的，是为了与PVC粉料有更好的混合性，若过小或过大都会造成蘸塑制品 的流平性不好。
[0015] 申请人在本发明中采用价格低廉的邻苯二甲酸810酯作为增塑剂。邻苯二甲酸 810酯的耐挥发性优于D0P、耐寒性、耐析出性、耐热性和卫生性指标也优于D0P，与PVC相 容性好，特别适用于要求耐低温、耐久性的冰箱搁架等PVC蘸塑制品。目前PVC粉末涂料多 用DOP做增塑剂，但实践证明DOP的耐低温性能在冰箱搁架中应用仍然欠佳，因此需要改进 传统粉末涂料配方，以达到冰箱搁架的耐寒要求。但现有邻苯二甲酸810酯作为增塑剂制 备PVC涂料常伴有刺激性气味。申请人发现：邻苯二甲酸810酯常温下的气味是由于醇类 和醛类等低分子产生的，本专利使用乙二醇溶剂对810酯进行萃取，除去大部分具有刺激 性气味的低沸点的醇醛类化合物。申请人在步骤1)中对邻苯二甲酸810酯萃取除味，首先 用乙二醇对邻苯二甲酸810酯进行萃取，脱去大部分低分子醇、醛类气味组分。对于步骤 1)，申请人在研究中发现，由于由于邻苯二甲酸810酯的密度为0. 968~0. 974g/cm3,乙二 醇密度为约I. 11 g/cm3。分离液层时，乙二醇为下层液体，应经分液漏斗下方旋塞放出，邻 苯二甲酸810酯为上层液体，应从分液漏斗上口倒出。
[0016] 与现有技术相比，本发明的一种低气味环保PVC粉末涂料组合物及其制备方法所 具有的有益效果是： 1、相比现有的气味刺激的PVC粉末涂料，本发明的低气味环保PVC粉末涂料组合物本 制得用品气味低，卫生度高。经气味评估，本发明的PVC粉末涂料组合物气味评分等级在 I. 5~2. 5之间。相比现有PVC涂料4. 5飞甚至大于6的评分等级，本发明的PVC粉末涂料组 合物在实际应用气味刺激性极低，人为嗅闻甚至可达到无明显气味。本发明气味刺激性上 所获得的效果，使本发明的PVC粉末涂料组合物适用于应用在生活用品、家用电器、家具、 装修、甚至儿童玩具这些对气味刺激性有较高要求的领域。
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