一种耐磨塑料件配方及生产工艺的制作方法

本发明涉及塑料生产，具体为一种耐磨塑料件配方及生产工艺。

背景技术：

1、聚氯乙烯具有较好的化学稳定性和高耐磨强度，并且低碳可回收，被广泛应用于建筑、装修、农业和医疗卫生等领域。

2、但是聚氯乙烯自身存在模量低、耐老化性和抗冲击性较差等缺陷、因此当其处于长期处于紫外光照射的环境时，往往由于性能原因导致使用寿命较短，现有技术中常通过加入抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂提高其耐老化性，但是常规抗氧剂、紫外线吸收剂分子量较小，容易迁移、析出，造成制备得到的塑料件的改性效果不佳，因此，提供一种耐老化改性的耐磨塑料件配方及生产工艺是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨塑料件配方及生产工艺，以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种耐磨塑料件配方，包括以下重量份原料：

4、聚氯乙烯90-100份、丁苯橡胶15-25份、耐磨功能组分8-12份、润滑剂1-3份和稳定剂3-5份；

5、该耐磨塑料件配方的生产工艺，包括以下步骤：

6、步骤s1、称料：称取相应重量份的聚氯乙烯、丁苯橡胶、耐磨功能组分、润滑剂和稳定剂备用；

7、步骤s2、混料：将聚氯乙烯、丁苯橡胶、耐磨功能组分、润滑剂和稳定剂加入混合机，在68-72℃下，高速混合10-15min，得到混合物料；

8、步骤s3、挤出：将混合物料喂入双螺杆挤出机，经机头挤出，得到熔融混合料；

9、步骤s4、成型：将步骤s3制备得到的熔融混合料置于转矩流变仪中170℃下密炼10-15min，卸料，粉碎后置于注塑机中注塑成型得到耐磨塑料件。

10、在上述制备过程中，耐磨功能组分中含有纳米氧化锌，它不仅能增强制备得到的塑料件的力学性能，还能作为硫化剂，进一步促进组分发生化学交联。

11、进一步的，润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和单脂肪酸甘油酯中的一种或多种按照任意比例混合。

12、进一步的，热稳定剂为钙锌复合稳定剂和钡锌复合稳定剂中的一种或两者的混合物。

13、进一步的，步骤s3中，双螺杆挤出机的挤出工艺为：一区170-180℃、二区180-185℃、三区185-190℃、四区190-195℃、五区195-200℃，机头温度200℃；螺杆转速200r/min。

14、进一步地，步骤s4中，注塑成型时机头温度为180-185℃，注塑压力为68-70mpa，挤出速率为1.1-1.4g/s，牵引力为6-6.2n，移动速度为0.3-0.35m/min。

15、进一步的，耐磨功能组分的制备方法，包括以下步骤：

16、步骤a1、将碳纤维置于丙酮中，50℃下搅拌12h后取出，用无水乙醇清洗3-5次，得到预处理碳纤维，将预处理碳纤维置于质量分数65%浓硝酸中，90℃下搅拌2-3h，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液层中性，得到酸化碳纤维；其中，碳纤维和丙酮的用量比为5g：50ml，预处理碳纤维和浓硝酸的用量比为4g：45-55ml，利用丙酮洗涤去除碳纤维表面的杂质，然后用浓硝酸氧化处理，使碳纤维表面含氧基团增加；

17、步骤a2、将酸化碳纤维、磷酰化单体、对甲苯磺酸和无水dmf混合均匀，氮气氛围下，升温至65-75℃搅拌反应6-8h，反应结束后，静置4-6h，抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水分别洗涤3-5次，冷冻干燥，得到酯基化碳纤维，其中，酸化碳纤维、磷酰化单体、对甲苯磺酸和无水dmf的用量比为2.5-3.5g：0.6-0.8g：0.01g：55-65ml，利用无水dmf为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，酸化碳纤维表面的羟基与磷酰化单体上的羧基发生酯化反应，使碳纤维表面接枝含有氨基、磷酸酯基、酯基和巯基；

18、步骤a3、将酯基化碳纤维和改性纳米氧化锌加入无水dmf中，滴加四丁基溴化铵和无水dmf混合液a，滴加结束后，升温至120℃搅拌2-3h，反应结束后，离心，沉淀用质量分数40%乙醇溶液洗涤3-5次，干燥，得到耐磨功能组分，其中，改性纳米氧化锌、无水dmf和混合液a的用量比为1-2g：0.2-0.4g：35-45ml:10ml，混合液a中，四丁基溴化铵和无水dmf的用量比为0.15g:10ml，在上述反应过程中，以无水dmf为溶剂，四丁基溴化铵为催化剂，酯基化碳纤维上的氨基和改性纳米氧化锌上的环氧基发生开环反应，得到耐磨功能组分。

19、进一步的，磷酰化单体的制备方法，包括以下步骤:

20、步骤b1、在三口烧瓶中通入干燥的氮气，除水除氧后，将干燥氯化胆碱和无水氯仿加入到三口烧瓶中，冰盐浴下处理30min，加入无水三氯氧磷，搅拌反应1.5h后撤去冰盐浴，室温下继续搅拌4-6h，得到二氯磷酰胆碱，其中，干燥氯化胆碱、无水氯仿和无水三氯氧磷的用量比为2.5-3.5g：25-45ml:2-3.2g,在上述反应过程中，以无水三氯氧磷为磷酸化试剂，通过反应，制备得到二氯磷酰胆碱，反应过程中，保证整个反应体系处于无水无氧的环境中，二氯磷酰胆碱的结构简式如下所示：

21、

22、步骤b2、氮气保护下，将二氯磷酰胆碱、l-半胱氨酸和碳酸钾加入无水吡啶中，搅拌至充分溶解，升温至回流反应4-6h，反应结束后，过滤，加入环己烷，旋蒸去除无水吡啶和环己烷，旋蒸产物置于无水丙酮中溶解后，过滤去除氯化钾，滤液旋蒸去除无水丙酮，65℃下，干燥16-24h,得到磷酰化单体，其中，二氯磷酰胆碱、l-半胱氨酸、碳酸钾、无水吡啶、环己烷和无水丙酮的用量比为2-3g：2.1-3.1g：1.2-2.0g：50-70ml：6-10ml:20ml，在上述反应过程中，控制l-半胱氨酸的物质的量略高于两倍二氯磷酰胆碱，使得二氯磷酰胆碱上的氯原子能够被充分消耗掉，该反应以无水吡啶为有机溶剂，碳酸钾为缚酸剂，二氯磷酰胆碱上的氯原子与l-半胱氨酸上的氨基发生亲核取代反应，得到磷酰化单体，

23、该磷酰化单体的结构简式如下所示：

24、

25、进一步的，改性纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤:

26、将纳米氧化锌放入80℃真空干燥箱内干燥24h，再将其置于无水乙醇和去离子水的混合液b中，超声破碎处理0.5-1h,在1000rpm下，搅拌1-2h,待温度恒定，滴加kh-560和无水乙醇的混合液c，滴加速度为2-4滴/秒，滴毕，继续搅拌反应4-6h，反应结束后，冷却至室温，溶液用无水乙醇洗涤3-5次，离心，真空65℃干燥16-24h，得到改性纳米氧化锌，其中，纳米氧化锌、混合液b和混合液c的用量比为5g：35-45ml：15.3-15.5ml，混合液b中，无水乙醇和去离子水的用量比为25-30ml：10ml，混合液c中，kh-560和无水乙醇的用量比为0.3-0.5ml:15ml，在上述反应过程中，通过kh-560对纳米氧化锌进行改性，改善了纳米氧化锌易团聚，自身分散性能不佳的问题。

27、现有技术相比，本发明具有以下有益效果：为解决背景技术中的问题，本发明在聚氯乙烯基料中引入了耐磨功能组分，耐磨功能组分含有丰富的活性巯基、磷酰胆碱结构、酯基、碳纤维结构和纳米氧化锌结构，活性巯基一方面能够与聚氯乙烯上的不饱和双键发生化学交联，不仅提高了塑料件的力学性能，而且减少了聚氯乙烯基料上不饱和双键的数量，提高了塑料件的耐老化性，另一方面它能与碳纤维结构中的含氧官能团和纳米氧化锌结构中的羟基形成氢键作用，进一步提高了塑料件的力学性能，磷酰胆碱结构主要由磷酸酯基和季铵盐结构组成，磷酸酯和酯基的存在，增强了耐磨功能组分与聚氯乙烯基料的相容性和分散性，进一步提高了塑料件的力学性能，此外，磷酰胆碱结构具有良好的润滑效果，能够增强塑料件的耐磨性能，碳纤维的存在一方面与刚性纳米氧化锌结构共同提高塑料件的力学性能，另一方面碳纤维自身具有良好的良好的耐磨性和耐老化性，将其引入耐磨功能组分中，能够与耐紫外性能好的纳米氧化锌结构协同发挥作用，共同提高塑料件的耐磨性、耐老化性和力学性能。