一种耐腐蚀塑料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种耐腐蚀塑料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料。它与合成橡胶、合成纤维形成了当今日常生活不可缺少的三大合成材料。具体地说，塑料是以天然或合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料。
[0003]
现有的塑料在使用过程中接触到腐蚀性物质后，短时间内不会出现腐蚀，但长时间接触后，塑料性能会出现下降，同时在高温环境下使用，自身性能也会大幅降低，使得塑料使用寿命降低。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀塑料及其制备方法。
[0005]
本发明要解决的技术问题：
[0006]
现有的塑料在使用过程中接触到腐蚀性物质后，短时间内不会出现腐蚀，但长时间接触后，塑料性能会出现下降，同时在高温环境下使用，自身性能也会大幅降低，使得塑料使用寿命降低。
[0007]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]
一种耐腐蚀塑料及其制备方法，由如下重量份原料制成：聚氯乙烯80-100份、耐腐蚀填料5-8份、分散剂1-3份、增塑剂3-5份、热稳定剂3-5份；
[0009]
该耐腐蚀塑料由如下步骤制成：
[0010]
步骤s1：将聚氯乙烯和分散剂在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
[0011]
步骤s2：将耐腐蚀填料和热稳定剂在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入增塑剂，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
[0012]
步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为170-190℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
[0013]
步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为170℃、180℃、190℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得耐腐蚀塑料。
[0014]
进一步，所述的分散剂为硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的一种或多种任意比例混合，增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种任意比例混合。
[0015]
进一步，所述的耐腐蚀填料由如下步骤制成：
[0016]
步骤a1：将碳纳米管在温度为150-200℃的条件下，进行保温1-1.5h后，与混酸进行混合，在频率为3-5mhz的条件下，进行超声处理1-1.5h后，在温度为120-130℃的条件下，进行加热回流3-5h后，冷却至室温，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤至ph值为7
并烘干，制得改性碳纳米管；
[0017]
步骤a2：将正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为60-70℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌3-5min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌2-3h后，陈化1-2天，制得改性二氧化硅溶胶；
[0018]
步骤a3：将钛酸正丁酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为70-75℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌3-5min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌2-3h，陈化1-2天，制得改性二氧化钛溶胶；
[0019]
步骤a4：将步骤a1制得的改性碳纳米管、步骤a2制得的改性二氧化硅溶胶、步骤a3制得的改性二氧化钛溶胶加入反应釜中，在频率为5-10mhz，温度为35-40℃的条件下，进行超声处理10-15min后，加入1-羟基苯并三唑溶液，继续超声处理20-30min，在温度为120-150℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏液，制得耐腐蚀填料。
[0020]
进一步，步骤a1所述的碳纳米管和混酸的用量比为1g:30ml，混酸为质量分数95％的硫酸和质量分数70％的硝酸以体积比3:1的比例混合，步骤a2所述的正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、浓盐酸、去离子水的用量比为5g:2ml:5ml:1ml:10ml，浓盐酸的质量分数为36％，步骤a3所述的钛酸正丁酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、浓盐酸、去离子水的用量比为3g:1ml:5ml:1ml:10ml，步骤a4所述的改性碳纳米管、改性二氧化硅溶胶、改性二氧化钛溶胶的用量质量比为3:1:1，1-羟基苯并三唑溶液的用量为改性碳纳米管质量的20-30％。
[0021]
进一步，所述的热稳定剂由如下步骤制成：
[0022]
步骤b1：将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为60-70℃的条件下，进行搅拌10-15min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为0.5-1h，滴加完毕后，升温至温度为75-80℃的条件下，继续搅拌3-5h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为140-150℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；
[0023]
步骤b2：将对硝基苯甲醛、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应3-5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5-8h后，调节反应液ph值为7-8，制得中间体1，将中间体1溶于氯苯中，制得中间体1溶液；
[0024]
反应过程如下：
[0025][0026]
步骤b3：将氯苯加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为25-30℃的条件下，进行搅拌并通入光气，通入光气30min后，加入步骤b2制得的中间体1溶液，加入时间1h，加入完毕后，升温至温度为130-140℃的条件下，进行回流反应3-5h后，降温至温度为90-100℃后，通入氮气去除反应釜内气体，制得中间体2；
[0027]
反应过程如下：
[0028][0029]
步骤b4：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶和去离子水加入反应釜中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌至6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶完全溶解后，加入步骤b3制得的中间体2，在温度为30-35℃的条件下，进行反应40-50h，制得中间体3，将中间体3溶于二氯甲烷中，在转速为120-150r/min，温度为40-45℃的条件下，进行回流并加入步骤b1制得的有机硅树脂和碳酸钾，进行反应5-8h后，蒸馏去除二氯甲烷，制得热稳定剂。
[0030]
反应过程如下：
[0031][0032]
进一步，步骤b1所述的甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷的用量质量比为1:1，盐酸水溶液的用量为甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷质量和的1-2倍，盐酸水溶液的质量分数为10-15％，步骤b2所述的对硝基苯甲醛、铁粉、乙醇、盐酸溶液2.5g:4.5g:60ml:10ml，乙醇的体积分数为90％，盐酸溶液为质量分数为36％的浓盐酸和体积分数95％的乙醇以体积比1:9混合，步骤b3所述的光气和中间体1的用量摩尔比为3:1，步骤b4所述的6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶和中间体2的用量比为摩尔比为1:1，中间体3和有机硅树脂的用量质量比为5:1，碳酸钾的用量为中间体3质量的5-10％。
[0033]
一种耐腐蚀塑料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0034]
步骤s1：将聚氯乙烯和分散剂在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
[0035]
步骤s2：将耐腐蚀填料和热稳定剂在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入增塑剂，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
[0036]
步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为170-190℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
[0037]
步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为170℃、180℃、190℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得耐腐蚀塑料。
[0038]
本发明的有益效果：本发明在制备一种耐腐蚀塑料的过程中制备了耐腐蚀填料和热稳定剂，该耐腐蚀填料以碳纳米管原料与混酸进行反应，使得碳纳米管表面接枝有大量羧基，制得改性碳纳米管，将正硅酸乙酯和钛酸正丁酯分别与γ-氨丙基三乙氧基硅烷，制得改性二氧化硅溶胶和改性二氧化钛溶胶，两种胶溶颗粒表面还有大量氨基，进而与改性碳纳米管混合，在1-羟基苯并三唑溶液作用下进行反应，使得改性碳纳米管与改性二氧化硅溶胶和改性二氧化钛溶胶上氨基进行反应，进而烘干制得耐腐蚀填料，该耐腐蚀填料具有很好的耐腐蚀效果，进而增加塑料了耐腐蚀性，该热稳定剂以甲基三甲氧基硅烷和二甲
基二甲氧基硅烷为原料，进行反应制得有机硅树脂，将对硝基苯甲醛用铁粉进行还原，将硝基还原成氨基，制得中间体1，将中间体1和光气进行反应，制得中间体2，中间体2和6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶进行反应制得中间体3，进而中间体3上异氰酸酯基和有机硅树脂上的羟基进行反应，制得热稳定剂，该热稳定剂能够提升塑料的热稳定性，进而增加塑料的使用寿命。
具体实施方式
[0039]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
实施例1
[0041]
一种耐腐蚀塑料，由如下重量份原料制成：聚氯乙烯80份、耐腐蚀填料5份、硬脂酸镉1份、邻苯二甲酸二乙酯3份、热稳定剂3份；
[0042]
该耐腐蚀塑料由如下步骤制成：
[0043]
步骤s1：将聚氯乙烯和硬脂酸镉在转速为300r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；
[0044]
步骤s2：将耐腐蚀填料和热稳定剂在转速为500r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；
[0045]
步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；
[0046]
步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为170℃、180℃、190℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得耐腐蚀塑料。
[0047]
所述的耐腐蚀填料由如下步骤制成：
[0048]
步骤a1：将碳纳米管在温度为150℃的条件下，进行保温1h后，与混酸进行混合，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理1h后，在温度为120℃的条件下，进行加热回流3h后，冷却至室温，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤至ph值为7并烘干，制得改性碳纳米管；
[0049]
步骤a2：将正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为60℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌3min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌2h后，陈化1天，制得改性二氧化硅溶胶；
[0050]
步骤a3：将钛酸正丁酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为70℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌3min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌2h，陈化1天，制得改性二氧化钛溶胶；
[0051]
步骤a4：将步骤a1制得的改性碳纳米管、步骤a2制得的改性二氧化硅溶胶、步骤a3制得的改性二氧化钛溶胶加入反应釜中，在频率为5mhz，温度为35℃的条件下，进行超声处理10min后，加入1-羟基苯并三唑溶液，继续超声处理20min，在温度为120℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏液，制得耐腐蚀填料。
[0052]
所述的热稳定剂由如下步骤制成：
[0053]
步骤b1：将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为60℃的条件下，进行搅拌10min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为0.5h，滴加完毕后，升温至温度为75℃的条件下，继续搅拌3h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为140℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；
[0054]
步骤b2：将对硝基苯甲醛、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80℃的条件下，进行回流反应3h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5h后，调节反应液ph值为7，制得中间体1，将中间体1溶于氯苯中，制得中间体1溶液；
[0055]
步骤b3：将氯苯加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为25℃的条件下，进行搅拌并通入光气，通入光气30min后，加入步骤b2制得的中间体1溶液，加入时间1h，加入完毕后，升温至温度为130℃的条件下，进行回流反应3h后，降温至温度为90℃后，通入氮气去除反应釜内气体，制得中间体2；
[0056]
步骤b4：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶和去离子水加入反应釜中，在转速为150r/min的条件下，进行搅拌至6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶完全溶解后，加入步骤b3制得的中间体2，在温度为30℃的条件下，进行反应40h，制得中间体3，将中间体3溶于二氯甲烷中，在转速为120r/min，温度为40℃的条件下，进行回流并加入步骤b1制得的有机硅树脂和碳酸钾，进行反应5h后，蒸馏去除二氯甲烷，制得热稳定剂。
[0057]
实施例2
[0058]
一种耐腐蚀塑料，由如下重量份原料制成：聚氯乙烯90份、耐腐蚀填料6份、硬脂酸镉2份、邻苯二甲酸二乙酯4份、热稳定剂4份；
[0059]
该耐腐蚀塑料由如下步骤制成：
[0060]
步骤s1：将聚氯乙烯和硬脂酸镉在转速为300r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；
[0061]
步骤s2：将耐腐蚀填料和热稳定剂在转速为500r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；
[0062]
步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；
[0063]
步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为170℃、180℃、190℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得耐腐蚀塑料。
[0064]
所述的耐腐蚀填料由如下步骤制成：
[0065]
步骤a1：将碳纳米管在温度为150℃的条件下，进行保温1.5h后，与混酸进行混合，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理1.5h后，在温度为120℃的条件下，进行加热回流5h后，冷却至室温，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤至ph值为7并烘干，制得改性碳纳米管；
[0066]
步骤a2：将正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为70℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌3min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌3h后，陈化1天，制得改性二氧化硅溶胶；
[0067]
步骤a3：将钛酸正丁酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为70℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌5min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌2h，陈化2天，制得改性二氧化钛溶胶；
[0068]
步骤a4：将步骤a1制得的改性碳纳米管、步骤a2制得的改性二氧化硅溶胶、步骤a3制得的改性二氧化钛溶胶加入反应釜中，在频率为5mhz，温度为40℃的条件下，进行超声处理10min后，加入1-羟基苯并三唑溶液，继续超声处理30min，在温度为120℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏液，制得耐腐蚀填料。
[0069]
所述的热稳定剂由如下步骤制成：
[0070]
步骤b1：将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，进行搅拌15min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为0.5h，滴加完毕后，升温至温度为80℃的条件下，继续搅拌3h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为150℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；
[0071]
步骤b2：将对硝基苯甲醛、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80℃的条件下，进行回流反应5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5h后，调节反应液ph值为8，制得中间体1，将中间体1溶于氯苯中，制得中间体1溶液；
[0072]
步骤b3：将氯苯加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为30℃的条件下，进行搅拌并通入光气，通入光气30min后，加入步骤b2制得的中间体1溶液，加入时间1h，加入完毕后，升温至温度为130℃的条件下，进行回流反应5h后，降温至温度为90℃后，通入氮气去除反应釜内气体，制得中间体2；
[0073]
步骤b4：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶和去离子水加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌至6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶完全溶解后，加入步骤b3制得的中间体2，在温度为30℃的条件下，进行反应50h，制得中间体3，将中间体3溶于二氯甲烷中，在转速为120r/min，温度为45℃的条件下，进行回流并加入步骤b1制得的有机硅树脂和碳酸钾，进行反应5h后，蒸馏去除二氯甲烷，制得热稳定剂。
[0074]
实施例3
[0075]
一种耐腐蚀塑料，由如下重量份原料制成：聚氯乙烯100份、耐腐蚀填料8份、硬脂酸镉3份、邻苯二甲酸二乙酯5份、热稳定剂5份；
[0076]
该耐腐蚀塑料由如下步骤制成：
[0077]
步骤s1：将聚氯乙烯和硬脂酸镉在转速为500r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；
[0078]
步骤s2：将耐腐蚀填料和热稳定剂在转速为800r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌15min，制得第二混合料；
[0079]
步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为190℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；
[0080]
步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为170℃、180℃、190℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得耐腐蚀塑料。
[0081]
所述的耐腐蚀填料由如下步骤制成：
[0082]
步骤a1：将碳纳米管在温度为200℃的条件下，进行保温1.5h后，与混酸进行混合，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理1.5h后，在温度为130℃的条件下，进行加热回流5h后，冷却至室温，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤至ph值为7并烘干，制得改性碳纳米管；
[0083]
步骤a2：将正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为150r/
min，温度为70℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌5min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌3h后，陈化2天，制得改性二氧化硅溶胶；
[0084]
步骤a3：将钛酸正丁酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为75℃的条件下，加入乙醇，继续搅拌5min后，缓慢加入浓盐酸后，加入去离子水，进行搅拌3h，陈化2天，制得改性二氧化钛溶胶；
[0085]
步骤a4：将步骤a1制得的改性碳纳米管、步骤a2制得的改性二氧化硅溶胶、步骤a3制得的改性二氧化钛溶胶加入反应釜中，在频率为10mhz，温度为40℃的条件下，进行超声处理15min后，加入1-羟基苯并三唑溶液，继续超声处理30min，在温度为150℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏液，制得耐腐蚀填料。
[0086]
所述的热稳定剂由如下步骤制成：
[0087]
步骤b1：将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为70℃的条件下，进行搅拌15min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为1h，滴加完毕后，升温至温度为80℃的条件下，继续搅拌5h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为150℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；
[0088]
步骤b2：将对硝基苯甲醛、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应8h后，调节反应液ph值为8，制得中间体1，将中间体1溶于氯苯中，制得中间体1溶液；
[0089]
步骤b3：将氯苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为30℃的条件下，进行搅拌并通入光气，通入光气30min后，加入步骤b2制得的中间体1溶液，加入时间1h，加入完毕后，升温至温度为140℃的条件下，进行回流反应5h后，降温至温度为100℃后，通入氮气去除反应釜内气体，制得中间体2；
[0090]
步骤b4：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶和去离子水加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌至6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶完全溶解后，加入步骤b3制得的中间体2，在温度为35℃的条件下，进行反应50h，制得中间体3，将中间体3溶于二氯甲烷中，在转速为150r/min，温度为45℃的条件下，进行回流并加入步骤b1制得的有机硅树脂和碳酸钾，进行反应8h后，蒸馏去除二氯甲烷，制得热稳定剂。
[0091]
对比例
[0092]
本对比例为市场上一种常见的耐腐蚀塑料；
[0093]
对实施例1-3和对比例制得的耐腐蚀塑料进行性能测试，测试结果如下表1所示；
[0094]
对实施例1-3和对比例制得的耐腐蚀塑料测量冲击强度和断裂伸长率后，进行耐腐蚀和热稳定测试；
[0095]
表1
[0096][0097][0098]
由上表可知实施例1-3制得的塑料耐腐蚀测试和热稳定测试后，自身性能未出现下降，而对比例制得的塑料耐腐蚀测试和热稳定测试后，自身性能出现下降，表面本发明具有很好的耐腐蚀性和热稳定性。
[0099]
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。