一种聚氯乙烯改性塑料的制作方法

文档序号:11504054阅读:955来源:国知局

本发明涉及塑料领域,具体涉及一种聚氯乙烯改性塑料。



背景技术:

聚氯乙烯,英文简称pvc(polyvinylchloride),是氯乙烯单体(vinylchloridemonomer,简称vcm)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。pvc为无定形结构的白色粉末,支化度较小,相对密度1.4左右,玻璃化温度77-90℃,170℃左右开始分解,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的pvc分子量一般在5万-11万范围内,具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,80-85℃开始软化,130℃变为粘弹态,160-180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60mpa左右,冲击强度5-10kj/m2;有优异的介电性能。pvc曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。但是由于聚氯乙烯树脂的蠕变及应力松弛现象严重,不能做为构造用及机械零件用的高性能塑料,如果能够对聚氯乙烯塑料进行改性,提高聚氯乙烯树脂的抗蠕变以及抗应力松弛能力,那么聚氯乙烯塑料在工程塑料上将大有用处。



技术实现要素:

为了能够使聚氯乙烯塑料在工程塑料上得到应用,本发明提供了一种聚氯乙烯改性塑料,其抗蠕变以及抗应力松弛能力得到显著提高。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种聚氯乙烯改性塑料,包括以下改性步骤:

(1)将纯水、温度为零下20-25℃的液化氯乙烯单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,所用的引发剂为cucl/2,2'-联吡啶(bpy)、三苯基磷,以简单有机卤化物为引发剂,过渡金属络合物为卤原子载体,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆动态平衡,实现了对聚合反应的控制,既能引发单体聚合,又能实现链转移、链终止,使用金属催化剂cubr2、cucl2构成引发体系所进行的自由基聚合过程;

(2)将反应釜升温到80-90℃后,温度太高,链段运动阻力很小,应力很快松驰掉,向单体的转移能力与单体结构、温度等因素有关,聚氯乙烯向单体的链转移常数是单体中最高的,约10-3,其转移速率远远超出正常的终止速率聚氯乙烯的平均聚合度主要取决于向氯乙烯转移的速率常数,pvc分子量主要由温度控制,加入聚乙烯醇和纤维素醚类作为悬浮稳定剂,将结晶高聚物在80℃以下逐步降温进行退火处理,温度愈高,高聚物的蠕变柔量和应力松弛模量随时间发展愈快,不利于增强其抗蠕变力和抗应力松弛能力,氯乙烯单体发生自由基聚合反应后生成pvc颗粒,持续进行搅拌,搅拌至颗粒的粒度均匀,并且能使刚生成的颗粒悬浮在水中。

作为对上述方案的进一步描述,所用增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和三苯甲酮,与pvc树脂混合性好,且属于环保型增塑剂。

作为对上述方案的进一步描述,所用填料为二硫化钼和石墨化纤维,可降低聚氯乙烯树脂的蠕变和应力松弛速率。

本发明的有益效果:为保证聚氯乙烯塑料制件在长期使用中不产生过大的蠕变变形,制件所受的应力小于它的临界应力值,本发明改进了氯乙烯的聚合方式,通过控制聚合温度以及选择合适的引发剂以及和催化剂,来控制聚合进行程度,本发明根据聚合高分子链的构象重排和分子链滑移是导致聚氯乙烯树脂蠕变和应力松弛的根本原因,而就同一种高聚物的蠕变和应力松弛而言,由于两者的分子运动本质相同,一切影响蠕变的因素也必将影响应力松弛,本发明在高聚物一开始被拉长,分子处于不平衡的构象时,顺着外力的方向来运动以减少进一步消除内部应力,本发明的聚氯乙烯塑料可以作为工程塑料使用。

附图说明

图1中1、2、3曲线对应的分别是实施例1-3制得的聚氯乙烯塑料蠕变和应力松弛综合性能与时间的关系,曲线4对应的是现有的聚氯乙烯塑料蠕变和应力松弛综合性能与时间的关系。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

一种聚氯乙烯改性塑料,包括以下改性步骤:

(1)将纯水、温度为零下20℃的液化氯乙烯单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,所用的引发剂为cucl/2,2'-联吡啶(bpy)、三苯基磷,以简单有机卤化物为引发剂,过渡金属络合物为卤原子载体,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆动态平衡,实现了对聚合反应的控制,既能引发单体聚合,又能实现链转移、链终止,使用金属催化剂cubr2、cucl2构成引发体系所进行的自由基聚合过程;

(2)将反应釜升温到80℃后,温度太高,链段运动阻力很小,应力很快松驰掉,向单体的转移能力与单体结构、温度等因素有关,聚氯乙烯向单体的链转移常数是单体中最高的,约10-3,其转移速率远远超出正常的终止速率聚氯乙烯的平均聚合度主要取决于向氯乙烯转移的速率常数,pvc分子量主要由温度控制,加入聚乙烯醇和纤维素醚类作为悬浮稳定剂,将结晶高聚物在80℃以下逐步降温进行退火处理,温度愈高,高聚物的蠕变柔量和应力松弛模量随时间发展愈快,不利于增强其抗蠕变力和抗应力松弛能力,氯乙烯单体发生自由基聚合反应后生成pvc颗粒,持续进行搅拌,搅拌至颗粒的粒度均匀,并且能使刚生成的颗粒悬浮在水中。

作为对上述方案的进一步描述,所用增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和三苯甲酮,与pvc树脂混合性好,且属于环保型增塑剂。

作为对上述方案的进一步描述,所用填料为二硫化钼和石墨化纤维,可降低聚氯乙烯树脂的蠕变和应力松弛速率。

实施例2

一种聚氯乙烯改性塑料,包括以下改性步骤:

(1)将纯水、温度为零下22℃的液化氯乙烯单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,所用的引发剂为cucl/2,2'-联吡啶(bpy)、三苯基磷,以简单有机卤化物为引发剂,过渡金属络合物为卤原子载体,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆动态平衡,实现了对聚合反应的控制,既能引发单体聚合,又能实现链转移、链终止,使用金属催化剂cubr2、cucl2构成引发体系所进行的自由基聚合过程;

(2)将反应釜升温到85℃后,温度太高,链段运动阻力很小,应力很快松驰掉,向单体的转移能力与单体结构、温度等因素有关,聚氯乙烯向单体的链转移常数是单体中最高的,约10-3,其转移速率远远超出正常的终止速率聚氯乙烯的平均聚合度主要取决于向氯乙烯转移的速率常数,pvc分子量主要由温度控制,加入聚乙烯醇和纤维素醚类作为悬浮稳定剂,将结晶高聚物在80℃以下逐步降温进行退火处理,温度愈高,高聚物的蠕变柔量和应力松弛模量随时间发展愈快,不利于增强其抗蠕变力和抗应力松弛能力,氯乙烯单体发生自由基聚合反应后生成pvc颗粒,持续进行搅拌,搅拌至颗粒的粒度均匀,并且能使刚生成的颗粒悬浮在水中。

作为对上述方案的进一步描述,所用增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和三苯甲酮,与pvc树脂混合性好,且属于环保型增塑剂。

作为对上述方案的进一步描述,所用填料为二硫化钼和石墨化纤维,可降低聚氯乙烯树脂的蠕变和应力松弛速率。

实施例3

一种聚氯乙烯改性塑料,包括以下改性步骤:

(1)将纯水、温度为零下25℃的液化氯乙烯单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,所用的引发剂为cucl/2,2'-联吡啶(bpy)、三苯基磷,以简单有机卤化物为引发剂,过渡金属络合物为卤原子载体,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆动态平衡,实现了对聚合反应的控制,既能引发单体聚合,又能实现链转移、链终止,使用金属催化剂cubr2、cucl2构成引发体系所进行的自由基聚合过程;

(2)将反应釜升温到90℃后,温度太高,链段运动阻力很小,应力很快松驰掉,向单体的转移能力与单体结构、温度等因素有关,聚氯乙烯向单体的链转移常数是单体中最高的,约10-3,其转移速率远远超出正常的终止速率聚氯乙烯的平均聚合度主要取决于向氯乙烯转移的速率常数,pvc分子量主要由温度控制,加入聚乙烯醇和纤维素醚类作为悬浮稳定剂,将结晶高聚物在80℃以下逐步降温进行退火处理,温度愈高,高聚物的蠕变柔量和应力松弛模量随时间发展愈快,不利于增强其抗蠕变力和抗应力松弛能力,氯乙烯单体发生自由基聚合反应后生成pvc颗粒,持续进行搅拌,搅拌至颗粒的粒度均匀,并且能使刚生成的颗粒悬浮在水中。

作为对上述方案的进一步描述,所用增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和三苯甲酮,与pvc树脂混合性好,且属于环保型增塑剂。

作为对上述方案的进一步描述,所用填料为二硫化钼和石墨化纤维,可降低聚氯乙烯树脂的蠕变和应力松弛速率。

对比试验

分别使用本发明实施例制得的聚氯乙烯塑料和现有的聚氯乙烯塑料进行蠕变和应力松弛综合性能测试,将测试结果绘制如附图1所示。

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