专利名称：一种聚氯乙烯增塑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产PVC制品时添加的一种增塑剂，具体涉及一种聚氯乙烯增塑剂。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)是一种综合性能优良的通用塑料，而增塑剂是PVC制品用量最大的一类助剂，为PVC的大规模工业化应用做出了重要贡献。邻苯二甲酸酯类增塑剂是增塑剂领域中用量最大、品种最多、应用最广的家族。近年来，国外不断有邻苯二甲酸辛酯(DOP)等增塑剂可能致癌的报道，其使用范围受到限制。环保、低毒的柠檬酸酯、偏苯三酸酯、二甘醇二苯甲酸酯和聚酯等绿色增塑剂受到人们的青 睐，应用前景广泛。甘油三乙酸酯安全无毒，长期以来作为纤维素类材料的增塑剂使用，但其与PVC树脂的相容性差，限制了其在PVC领域中的应用范围。本发明对三乙酸甘油酯进行结构修饰，以甘油、苯甲酸和乙酸为原料，合成苯甲酸乙酸甘油酯，该结构与三乙酸甘油酯相比，分子中引入了苯环结构，可改善其与PVC树脂之间的相容性，提高增塑效率。该增塑剂的结构新颖，尚未见有关其合成和应用的研究报道。
发明内容
本发明提供了一种聚氯乙烯增塑剂，本发明利用甘油、苯甲酸和乙酸为原料合成了苯甲酸乙酸甘油酯，采用力学性能测试研究了合成产物的结构及其对聚氯乙烯的增塑性能。本发明说明合成的苯甲酸乙酸甘油酯对PVC具有优良的增塑性能。1. 一种聚氯乙烯增塑剂，其特征在于采用以下的制备方法制备在PVC树脂中加入一定量的合成甘油酯增塑剂和复合稳定剂，搅拌混合后，采用双辊开炼机熔融混炼20min，制得增塑PVC材料。2.步骤I所述的基本配方为PVC树脂100份，复合稳定剂10份，合成的甘油酯增塑剂15-105份。采用平板硫化机在(175±5)°C下将混炼的PVC薄片压制成厚度分别为
Imm与6 mm的均勻样片,将I mm厚的样片切成哑铃形试样,用于拉伸力学性能的测试；6mm厚的样片用于硬度测试。3.步骤I所述的甘油酯的合成在装有温度计、分馏柱、分水器、搅拌器的三口瓶中，加入甘油、苯甲酸、甲苯带水剂和对甲苯磺酸催化剂，机械搅拌下加热回流，当分出的水量达到理论量或无水分出时，第一步酯化反应结束。接着加入乙酸、乙酸异丙酯带水剂和硫酸氢钠催化剂，加热回流，当分出的水量达到理论量无水分出时，酯化结束。将上述物料冷却至室温后，减压升温提纯，真空。4.步骤3所述的总投料比n(苯甲酸+乙酸)n(甘油)=4.5:1.0，其中第一步投料比以n (苯甲酸)n (甘油)=(0.0,0.4,0.8,1.0) :1. 0,第二步加入一定量的乙酸，即n(乙酸)n(甘油)=(4.5-x) :1. 0，x为苯甲酸的摩尔投料量。本发明的有益效果在于
本发明步骤4所述的随着苯甲酸与甘油摩尔投料比的增加，苯甲酸乙酸甘油酯在合成产物中的含量逐渐增加，增塑效应增加。步骤I所述的随着苯甲酸乙酸甘油酯的含量增加，增塑PVC的断裂伸长率增加，拉伸强度减小，具有优良的增塑效果。步骤I所述的随着合成甘油酯增塑剂添加量的增加，增塑PVC材料的邵氏硬度D降低。步骤4所述的当甘油酯添加量相同时，随着甘油酯中苯甲酸酯的含量增加，增塑PVC材料的邵氏硬度D明显下降，增塑效果明显增强。
图1不同摩尔投料比合成的甘油酯增塑PVC的杨氏模量。图2油酯用量对增塑PVC的拉伸强度和断裂伸长率的影响。图3油酯用量对增塑PVC材料邵氏硬度的影响。
具体实施例方式下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。实施例1
本实施例说明甘油酯对PVC杨氏模量的影响，不同投料比合成的甘油酯对PVC杨氏模量有不同的效果，结果如图1所示。从图1可以看出，当向100份PVC中加入45份不同投料比合成的甘油酯增塑剂时，增塑PVC材料的杨氏模量随苯甲酸与甘油摩尔配比的增大而降低，增塑PVC材料的杨氏模量由摩尔配比为0.0:1.0 (即纯的三乙酸甘油酯)时的546 MPa迅速降低到摩尔配比为
0.75:1.0时的26. 78 MPa，之后这种变化趋于平缓。表明随着苯甲酸与甘油摩尔投料比的增加，苯甲酸乙酸甘油酯在合成产物中的含量逐渐增加，增塑效应增加。可见苯甲酸乙酸甘 油酯具有与传统邻苯二甲酸酯类相似的分子结构，苯甲酸的引入有利于改善其与PVC的相容性，提高其增塑效率。实施例2
本实施例说明甘油酯用量对增塑PVC材料拉伸强度和断裂伸长率的影响，结果见图2所示。由图2中断裂伸长率曲线表明，随合成甘油酯用量的增加，增塑PVC的断裂伸长率先迅速增加，后趋于平缓。随着甘油酯增塑剂用量的逐渐增加，增塑剂分子与PVC分子链上的-Cl-的结合趋于饱和，进一步增加增塑剂含量对增加分子链段运动的能力减弱，因此断裂伸长率的增加趋于平缓。在相同甘油酯用量时，随着合成时苯甲酸与甘油摩尔投料比的增加，苯甲酸乙酸甘油酯在合成产物中的含量逐渐增加，增塑PVC的断裂伸长率增加。图2中拉伸强度曲线表明，随着同一种甘油酯增塑剂用量的增加，其增塑的PVC材料的拉伸强度降低。在增塑剂用量一定时，随着苯甲酸与甘油投料比的增加，苯甲酸乙酸甘油酯在合成产物中的含量逐渐增加，增塑PVC的拉伸强度降低。这可能是由于苯甲酸乙酸甘油酯含有与苯环直接化学键合的酯基，与DOP和DBP等通用增塑剂结构相似，致使其与PVC相容性较好；刚性苯环有效降低了 PVC分子间的相互作用力、阻止了 PVC在塑化过程中的结晶。因此，随着苯甲酸乙酸甘油酯的含量增加，增塑PVC的断裂伸长率增加，拉伸强度减小，具有优良的增塑效果。实施例3本实施例说明甘油酯用量对增塑PVC材料邵氏硬度的影响，结果见图3所示。从图3可以看出，随着合成甘油酯增塑剂添加量的增加，增塑PVC材料的邵氏硬度D降低；且当甘油酯添加量相同时，随着甘油酯中苯甲酸酯的含量增加，增塑PVC材料的邵 氏硬度D明显下降，增塑效果明显增强。
权利要求
1.一种聚氯乙烯增塑剂，其特征在于采用以下的制备方法制备在PVC树脂中加入一定量的合成甘油酯增塑剂和复合稳定剂，搅拌混合后，采用双辊开炼机熔融混炼20 min,制得增塑PVC材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基本配方为PVC树脂100份，复合稳定剂10-105份，合成的甘油酯增塑剂40份；采用平板硫化机在175±5°C下将混炼的PVC薄片压制成厚度分别为I mm与6 mm的均勻样片,将I mm厚的样片切成哑铃形试样,用于拉伸力学性能的测试；6 mm厚的样片用于硬度测试。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于甘油酯的合成在装有温度计、分馏柱、分水器、搅拌器的三口瓶中，加入甘油、苯甲酸、甲苯带水剂和对甲苯磺酸催化剂，机械搅拌下加热回流，当分出的水量达到理论量或无水分出时，第一步酯化反应结束；接着加入乙酸、乙酸异丙酯带水剂和硫酸氢钠催化剂，加热回流，当分出的水量达到理论量无水分出时，酯化结束；将上述物料冷却至室温后，减压升温提纯，真空。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于总投料比n(苯甲酸+乙酸)n(甘油)=4.5 :1.0，其中第一步投料比以η(苯甲酸)η(甘油)=(O. 0，O. 4，O. 8，1. O) :1.0，第二步加入一定量的乙酸，即η(乙酸)η(甘油)=(4·5-χ) :1. O, χ为苯甲酸的摩尔投料量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于随着苯甲酸与甘油摩尔投料比的增加，苯甲酸乙酸甘油酯在合成产物中的含量逐渐增加，增塑效应增加。
全文摘要
本发明提供了一种聚氯乙烯增塑剂，本发明利用甘油、苯甲酸和乙酸为原料合成了苯甲酸乙酸甘油酯，采用力学性能测试研究了合成产物的结构及其对聚氯乙烯的增塑性能。本发明说明合成的苯甲酸乙酸甘油酯对PVC具有优良的增塑性能。
文档编号C08L27/06GK102993595SQ20121030001
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者徐培君 申请人:苏州宝津塑业有限公司