一种户外篱笆用环保型PVC及其制备方法与流程

本发明属于木塑复合材料领域，具体涉及一种户外篱笆用环保型pvc及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着各行各业的飞速发展，消费者对塑料制品的需求也日益壮大，但目前由于种种原因，对于使用后的塑料制品的再处理手段往往不尽人意，pvc材料作为世界上产量第三大的合成聚合物塑料，其广泛的应用领域导致大量废弃塑料制品的堆积，其对光、热的不稳定性更是对生物和环境造成危害。

2、随着人们对于环保、健康意识的提升，单纯的塑料制品已不受消费者青睐，其与生物质的复合将会是一种新趋势。芦苇是多年生挺水植物，在全球广泛分布，其具有生长周期短、数量多、成本低、环境友好等优点，每年大量的芦苇倒伏、堆积腐烂现象加剧了湖水的营养化，造成环境污染，因此，迫切需要为其寻求合适的出路。

3、用pvc与芦苇粉复合制作的仿木材料，不仅可以满足对环保的需求，还可以为可再生资源深加工提供一条新的途径，实现了原料资源化、产品可塑化、使用环保型化、成本经济化和可回收再生化五大优势。但是pvc与芦苇粉之间的融合情况仍需要重视。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种户外篱笆用环保型pvc及其制备方法，通过提高物质之间的界面作用，使得该pvc复合材料在含有大量芦苇粉的同时具备环保、质轻、力学性能优良等优点。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明一方面提供了一种户外篱笆用环保型pvc，按重量份计，包含以下原料：40-60份改性芦苇粉、40-50份聚氯乙烯糊、1-4份润滑剂、3-7份改性胶原纤维、1-2份发泡剂和1000-1200份溶剂。

4、所述溶剂包含四氢呋喃和丙酮。

5、所述润滑剂为环氧大豆油或聚乙烯蜡。

6、所述发泡剂为碳酸氢铵、异氰酸酯和氨基脲中的一种或多种。

7、所述改性胶原纤维的制备步骤如下：

8、a1、将硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水在常温下搅拌50-70min，得到混合液；

9、a2、将胶原纤维样品加入到步骤a1的混合液中，在30-50℃下搅拌2-4h，得到悬浊液；

10、a3、将步骤a2的悬浊液过滤，在90-110℃下保温4-8h，然后清洗、干燥，即得到改性胶原纤维。

11、所述步骤a1中硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水的质量比1：(28-33)：(1-2)。

12、所述步骤a1中硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂。

13、所述步骤a2中胶原纤维与混合液的质量比为1：(9-11)。

14、所述改性芦苇粉的制备步骤如下：

15、b1、将氧化钙溶于去离子去离子水，加入芦苇粉搅拌40-60min，然后通入20-25min二氧化碳，过滤、洗涤、干燥，得到粉末a；

16、b2、将甲基丙烯酸甲酯溶于无水乙醇，然后加入步骤b1中的粉末a，以600-700rpm的转速搅拌20-40min后升温至30-50℃，继续搅拌10-20min得到混合物a；

17、b3、向步骤b2中的混合物a加入过氧化醋酸叔戊酯，升温至60-80℃，以200-300rpm的转速搅拌1-2h，得到混合物b；

18、b4、向步骤b3中的混合物b加入四氟乙烯，搅拌40-60min后继续加入过氧化醋酸叔戊酯，搅拌3-5h，过滤、洗涤、干燥，即得到改性芦苇粉。

19、所述步骤b2中甲基丙烯酸甲酯、无水乙醇和粉末a的质量比为(0.3-0.7)：(2-6)：1。

20、本发明另一方面提供了一种户外篱笆用环保型pvc的制备方法，包含以下步骤：

21、在室温下将聚氯乙烯糊溶解于四氢呋喃中，加入改性胶原纤维、改性芦苇粉以及丙酮，超声处理5-15min，剪切乳化10-30min，旋蒸后加入润滑剂和发泡剂进行密炼挤出，将挤出的熔体进行冷却即得到环保型pvc。

22、所述聚氯乙烯糊与四氢呋喃的质量比为1：(18-22)。

23、所述密炼挤出的转速为20-30rpm；冷却的温度梯度场依次为60-80℃、20-30℃、0-4℃。

24、界面是复合材料中普遍存在且非常重要的组成部分，是影响复合材料行为的关键因素之一，作为材料的最弱环节，复合材料宏观性能的好坏很大程度上取决于基体和增强相之间的界面结合状况。改性芦苇粉与pvc基体界面的形成分两个阶段：首先是熔融态树脂与改性芦苇粉的接触与浸润；其次是树脂冷却成型过程，这时改性芦苇粉与聚氯乙烯之间形成一个新的界面区域。

25、由于芦苇粉具有较强的极性以及其主要成份纤维素的结晶性，它与pvc的界面润湿性、界面粘合性极差，因而未经表面处理的芦苇粉形成的复合材料的机械强度很低，通常情况下并无使用价值。此外，本发明提供的复合材料在作为篱笆时，因包含芦苇粉，其与地面接触的部分有被真菌或白蚁等腐烛的现象，减短了材料的使用寿命。

26、针对上述情况，本发明对芦苇粉进行了改性处理，先通过碳酸钙改性，采用原位生成法使碳酸钙致密地生长在芦苇粉的孔隙表面，大幅度减少了芦苇粉被真菌腐蚀的可能性；然后利用原位聚合法让甲基丙烯酸甲酯在碳酸钙修饰的芦苇粉表面聚合，借由聚甲基丙烯酸甲酯与活性位点的联接缓解了碳酸钙修饰芦苇粉带来的团聚现象；最后通过接枝四氟乙烯，改善了聚甲基丙烯酸甲酯的流变性，保障了其在孔内与外部的聚合完全，使芦苇粉之间形成了一种互贯网络结构，这种结构有利于pvc基体与改性芦苇粉间的紧密接触和良好浸润，且在加工过程中，聚甲基丙烯酸甲酯的熔融能促进pvc的塑化。

27、此外，由于复合材料中改性芦苇粉与塑料基体之间较差的相容性，使得芦苇粉的添加量受到严重限制，其较少的添加量无法彻底达到复合材料的环保目的，而昂贵的改性添加剂成本使得这种复合材料的市场价格提高，本发明中改性胶原纤维的加入一方面使得胶原纤维的三维多层结构与改性芦苇粉的互贯网络结构相互缠结；另一方面通过氨基硅烷偶联剂对胶原纤维的改性，使得引入的-nh2能够通过离子键和共价键与pvc分子链链接。两方面同步起效，增大了改性芦苇粉在复合材料中的有效含量，并且保障了复合材料的抗冲击性。

28、在复合材料的成型过程中，通过发泡剂和冷却温度梯度的调整，形成了由外向内材料密度递减，即泡孔逐渐增大的复合材料，此材料在面对冲击时，能利用大量的微孔钝化、终止裂纹的发展，使复合材料保持良好的力学性能并且具有质轻、省料比等优点。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、1、本发明提供了一种适用于户外环境的pvc，通过提高物质之间的界面作用，使得pvc与芦苇粉结合成一个整体，使得复合材料具有抗真菌腐蚀、环保、质轻、力学性能优良等优点。

31、2、本发明通过对芦苇粉进行改性，大幅度减少了芦苇粉被真菌腐蚀的可能性；然后利用原位聚合甲基丙烯酸甲酯缓解了碳酸钙修饰芦苇粉带来的团聚现象；最后通过接枝四氟乙烯确保聚甲基丙烯酸甲酯在芦苇粉之间形成互贯网络结构，便于pvc基体与改性芦苇粉间的紧密接触和良好浸润。

32、3、本发明通过加入改性胶原纤维增大了改性芦苇粉在复合材料中的有效含量，实现了环保增效。

33、4、本发明通过发泡剂和冷却温度梯度的调整，使得复合材料在面对冲击时，能利用大量的微孔钝化、终止裂纹的发展，从而保持良好的力学性能。