一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料及其制备方法。该复合物，包括以下组分；40份聚氯乙烯、25份PBAT、20份聚乳酸、25份热塑性淀粉、1

【技术实现步骤摘要】
一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸(PLA)有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品能生物降解，降解率达100%，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。由于很多可降解高分子材料的强度、硬度偏低，聚乳酸是为数不多的高强度可降解高分子材料，可以弥补一般可降解高分子材料如淀粉强度和硬度上的缺陷。
[0003]PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性；此外，还具有优良的生物降解性，降解率为100%，是生物降解塑料研究中非常受欢迎和市场应用最好降解材料之一。PBAT作为一种新型可生物降解材料，主要应用于农业地膜和食品包装等方面。然而，与普通塑料相比，PBAT存在结晶性差、熔体强度低、产品强度硬度低以及价格高等问题，限制了其在生产制造的应用。
[0004]热塑性淀粉（TPS），由玉米淀粉改性而来，完全生物可降解。由于各种淀粉来源于自然界中的食品，来源广泛且数量众多，因而价格十分低廉。天然淀粉熔融温度高达250℃左右，高于其分解温度，不能将其直接用于机械加工，因此需要先做增塑改性，增塑淀粉的传统方法是用甘油先和淀粉在高速搅拌机中高温共混，再熔融挤出。但淀粉是强亲水性物质，甘油会使其亲水性更强，大多数可降解高分子材料如PBAT、PLA等属于疏水性材料，因此淀粉和这些可降解材料之间的相容性变差，进而影响性能，减少了淀粉的应用范围。用于制作各种生活用品如垃圾袋、餐具时会由于强度不足导致产品质量不过关如易断裂、顾客的使用体验性差如使用寿命低等问题。因此，如何对淀粉进行增塑使其与更多的可降解材料相容显得尤为重要。
[0005]PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，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，在实际应用中加入稳定剂和交联剂便可以提高对热和光的稳定性以及基础力学性能。PVC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。
[0006]然而，PVC属于石油基材料，它由石油中提炼而获得，这决定了PVC是一种不可降解的材料。生活中许多PVC产品如塑料袋、垃圾袋、塑料瓶，它们随处可见又时刻需要使用和更换，导致了大量PVC产品被废弃，PVC不可降解且废弃处理不当会对环境造成很大的伤害，同时PVC的不可回收性导致了大量自然资源的浪费，造成经济、环境的负效益。因此，开发出一种能够部分替代传统PVC发泡配方中不可降解成分的可降解发泡材料显得非常重要。
[0007]本专利技术采用可降解发泡剂烷基糖苷（APG0810）作为配方中的发泡剂，APG成功代替
了一般不可降解的发泡剂的使用，泡孔在材料内部分布均匀、泡孔不大，对产品的力学性能影响非常小。APG与用马来酸酐改性后的淀粉之间具有良好的相容性，在高温下生成的酸酐基团可以把PVC、APG和淀粉、PBAT、PLA很好地接枝在一起，实现了聚氯乙烯、发泡剂和可降解成分之间的两两增容。本专利技术的配方在保留产品发泡功能的同时，大大增加了可降解成分的比重，配方科学合理，可降解成分与发泡基体相容性佳，产品具有可降解能力，大大改善了经济和环境效益。
[0008]本专利技术通过十二烷基硫酸钠将氧化石墨烯和纳米二氧化硅相互兼容，克服了传统上直接将氧化石墨烯和纳米二氧化硅单个或仅直接物理混合仪器和基体共混所产生的缺陷，如氧化石墨烯和纳米二氧化硅都具有大量羟基，熔融过程中很容易导致团聚作用，使得耐磨性能提升很少，甚至使基础力学性能有所下降。十二烷基硫酸钠通过占据分子上羟基位点的方式分别和氧化石墨烯、纳米二氧化硅产生反应，减少了羟基导致的集聚效应，增加了氧化石墨烯和纳米二氧化硅之间的相容性，增强了产品的基础力学性能和耐磨性能，提高了产品的使用寿命，产生了巨大的经济效应。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在提供一种既具有高力学性能，又可降解耐磨的可降解高强度耐磨PVC发泡材料及其制备方法。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料，由下述重量份数的原料制成：40份聚氯乙烯（PVC）、25份PBAT（己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯）、20份聚乳酸（PLA）、25份热塑性淀粉（MTPS）、1
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5份复合耐磨助剂（G
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S
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S）、6份增塑剂、3份烷基糖苷发泡剂（APG0810）、6份填充剂、3份钛白粉、4份钙锌稳定剂、0.4份润滑剂、0.15份石蜡、0.2份ADR扩链剂（Joncryl ADR4300）、0.8份交联剂、0
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3份AC发泡剂；进一步地，所述的增塑剂为DBP（邻苯二甲酸二丁酯）和DOP（邻苯二甲酸二辛酯）的一种或多种组合物；所述的复合耐磨助剂为GO（氧化石墨烯）
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SDS（十二烷基硫酸钠）
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nanoSiO2（纳米二氧化硅）复合物。
[0011]进一步地，所述所述复合耐磨助剂（G
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S
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S）的制备步骤如下；（1）将6g纳米二氧化硅和1.2gSDS溶于300ml去离子水中，在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h，获得白色浆料；（2）将2gGO溶于150ml去离子水中，超声1h使GO均匀分散于去离子水；（3）将0.4gSDS溶于步骤（2）所述溶液，在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h，获得淡褐色浆料；（4）将步骤（3）所述溶液和步骤（1）所述溶液一同加入到三颈烧瓶，在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h；（5）将步骤（4）所述体系移入不锈钢反应釜中，在160℃反应1h后用大量去离子水清洗、离心，最后在60℃烘箱中烘干过夜，得到产物记为G
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S
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S，待用。
[0012]进一步地，所述填充剂为；碳酸钙、滑石粉中的一种或多种组合物；所述交联剂为：过氧化二异丙苯（DCP）；所述润滑剂剂为；硬脂酸铅（PbST）、硬脂酸钙（CaST）中的一种或多种组合物；
进一步地，所述热塑性淀粉的制备步骤如下；（1）取300g玉米淀粉于70℃干燥2h，然后与90g甘油和30g马来酸酐放入高速混合机中60℃搅拌1h，混合完毕后从出料口取料；（2）将步骤（1）所述共混物放入双螺杆挤出机中，从料斗到喷嘴7个温区温度分别为80、83、86、90、94、98、100℃，循环挤出2次；（3）将步骤（2）所述产物用切粒机造粒，记为MTPS，待用；进一步地，所述可降解高强度耐磨PVC发泡材料的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：由下述重量份数的原料组成：40份聚氯乙烯、25份PBAT、20份聚乳酸、25份热塑性淀粉、1
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5份复合耐磨助剂、6份增塑剂、3份烷基糖苷发泡剂、6份填充剂、3份钛白粉、4份钙锌稳定剂、0.4份润滑剂、0.15份石蜡、0.2份ADR扩链剂、0.8份交联剂、0
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3份AC发泡剂。2.根据权利要求1所述的可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的一种或多种组合物。3.根据权利要求1所述的可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：所述的复合耐磨助剂为氧化石墨烯
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十二烷基硫酸钠
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纳米二氧化硅复合物。4.根据权利要求3所述的可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：所述所述复合耐磨助剂的制备步骤如下；（1）将纳米二氧化硅和十二烷基硫酸钠分散于去离子水中，在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h，获得白色浆料；（2）将氧化石墨烯分散于去离子水中，超声1h使氧化石墨烯均匀分散；（3）将十二烷基硫酸钠溶于步骤（2）所得溶液中，在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h，获得淡褐色浆料；（4）将步骤（3）所述淡褐色浆料和步骤（1）所述白色浆料混合并在室温下用300rpm磁力搅拌器搅拌1.5h；（5）将步骤（4）所得溶液在160℃反应1h，再经清洗、离心，最后在60℃烘箱中烘干过夜，得到复合耐磨助剂。5.根据权利要求1所述的可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：所述填充剂为碳酸钙、滑石粉中的一种或多种组合物。6.根据权利要求1所述的可降解高强度耐磨PVC发泡材料，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯。7.根据权利要求1所述的可降...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，涂沐荣，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：