专利名称：降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用硅酸酯类化合物降低聚氯乙烯塑化温度、同时达到原位纳米增强的方法。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)是最重要的通用塑料之一。由于PVC的塑化温度与其分解温度 相近，因此本领域广泛采用加入增塑剂的方法，降低其加工温度；邻苯二甲酸酯类增塑剂是 应用最为广泛的增塑剂。但是，2006年7月1日欧盟正式实施ROHS指令，对该类增塑剂 的使用严格限制，因此，很多发明旨在开发安全有效的环保型增塑剂。例如中国发明专利 01140208. 3提出以具有高支化结构的酯族聚酯增塑PVC。中国发明专利200810198918.6 发明了用环氧植物油替代邻苯二甲酸酯类增塑剂的方法。通过加入无机或有机纳米粒子可以显著提高PVC制品的冲击强度。例如韩和良 等采用纳米CaCO3的微乳化分散技术制得了一种新型氯乙烯/纳米CaCO3原位聚合PVC树 月旨。该复合材料0°C时冲击性能比传统产品提高四倍以上(发明专利00132864. 6)。王锐 兰等采用类似的方法，用纳米SiO2粒子作为种子进行聚丙烯酸酯的原位乳液聚合，用偶联 剂MAPS预包覆纳米SiO2再进行原位聚合的ACR，当SiO2含量为10%时的ACR作PVC的改性 剂时，拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均明显提高。[王锐兰，王锐刚，部润德，浙江化工， 2003. 34(7) :12-13]。李春忠等人也发明了一种类似的原位复合增强PVC树脂的方法[发 明专利200410067048. 0]。阳明书等发明了一种剥离型PVC-有机蒙脱土纳米复合材料。直接将纳米粒子添加到PVC材料中，最大的问题是纳米粒子很难均勻分散，而原 位聚合法可以实现纳米颗粒分散均勻，但是受聚合工艺的限制，而且纳米颗粒包含在改性 剂中，实际加入到PVC材料中的添加量较低，纳米增强作用不明显，因此还需要再通过外加 纳米粒子才能达到纳米增强的效应。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强 度的方法，采用该方法不但能降低PVC的塑化温度，还可实现原位纳米增强PVC的强度。为了解决上述技术问题，本发明提供一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯 强度的方法，包括配料、合成；配料为在聚氯乙烯配方中加入正硅酸酯类化合物，正硅酸 酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的1 70% ；将合成步骤的所得物于10°C 90°C的温度 和40 99%的相对湿度的条件下放置0. 5 100小时。作为本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法的改进正硅酸 酯类化合物的结构通式为
R1、R2、R3和R4均为Cl C18的碳链中的任意一个。作为本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法的进一 步改进 R1、R2、R3和R4均为C2 C8的饱和碳链中的任意一个或为C2 C8的不饱和碳链中的任 意一个；包括各种同分异构体结构；R1、R2、R3和R4可以相同也可以不同。作为本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法的进一步改进 正硅酸酯类化合物为正硅酸乙酯或正硅酸丁酯。作为本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法的进一步改进 正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的5 40%，更优为正硅酸酯类化合物占聚氯乙 烯配方总重的8 30% ；最优为正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的8 20%。作为本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法的进一步改进 将合成步骤的所得物于40°C 80°C的温度和60 90%的相对湿度的条件下放置0. 5 100小时。更优为将合成步骤的所得物于70°C 80°C的温度和80 90%的相对湿度的 条件下放置30 100小时。本发明的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，只需在原有的常规 PVC配方中加入正硅酸酯类化合物，然后按照常规PVC方法进行合成加工；最后将合成步骤 的所得物于10°C 90°C的温度和40 99%的相对湿度的条件下放置30 1000分钟即可。发明人在实验中发现，正硅酸酯类化合物与PVC树脂以及用于制备PVC制品的其 它助剂体系均有非常好的相容性，可以均勻地混合在PVC树脂体系中，不仅如此，正硅酸酯 类化合物还可以有效降低PVC树脂的塑化温度。更有意义的是，正硅酸酯类化合物可以在 高湿环境中迅速水解，原位生成纳米二氧化硅(SiO2)。因此，利用正硅酸酯类化合物在降低 聚氯乙烯塑化温度的同时，对制品进行温湿处理，可得到PVC原位纳米增强材料。本发明的方法适用于各种PVC树脂和各类PVC制品的加工。采用本发明方法制备 的PVC，具有纳米颗粒分散均勻、含量高且可调等特性，采用该方法不但能降低PVC的塑化 温度，还可实现原位纳米增强PVC的强度。
具体实施例方式以下份数均指重量份。实施例1、一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法将聚氯乙烯树脂(K值为66mL/g) 100份、正硅酸乙酯10份、硬脂酸钙3份、硬脂酸 锌1.5份、环氧大豆油1份加入混合器中混合，然后于165°C下经过挤出或者开炼压板成型； 所得产物于70°C、相对湿度80%的温湿环境下处理100小时。对比例1、将聚氯乙烯树脂(K值为66mL/g) 100份、硬脂酸钙3份、硬脂酸锌1. 5份、环氧大 豆油1份加入混合器中混合，于165°C下经过挤出或者开炼压板成型。所得产物于在70°C、 相对湿度80%的温湿环境下处理100小时。
实施例1和对比例1所得产品的性能如表1所示。实施例1与对比例1的性能测试比较 实施例2、一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法将聚氯乙烯糊状树脂(K值为97mL/g) 100份、正硅酸丁酯20份、三碱式硫酸铅3 份、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP) 1.5份于混合器中混合，于170°C下经过挤出或者 开炼压板成型；所得产物在80°C、相对湿度90%的温湿环境下处理30小时。对比例2、将聚氯乙烯糊状树脂(K值为97mL/g) 100份、三碱式硫酸铅3份、邻苯二甲酸二 (2-乙基己基)酯(DOP) 1.5份于混合器中混合，于170°C下经过挤出或者开炼压板成型；所 得产物在80°C、相对湿度90%的温湿环境下处理30小时。实施例2与对比例2的性能测试比较 实施例3、一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法将聚氯乙烯树脂(K值为66mL/g) 100份、正硅酸乙酯10份、硬脂酸钙3份、硬脂酸 锌1.5份混合均勻后于密闭模具中加热，150°C下加热5分钟，自然冷却至室温后，取出；样 品外观呈均勻，硬质塑料状。所得物于20°C、相对湿度40%的温湿环境下处理0. 5小时。对比例3 聚氯乙烯树脂(K值为66mL/g) 100份，硬脂酸钙3份、硬脂酸锌1. 5份 混合均勻后于密闭模具中加热，150°C下加热5分钟，自然冷却至室温后，取出；样品塑化不 完全，尚有未塑化的PVC粉状物。所得物于20°C、相对湿度40%的温湿环境下处理0. 5小 时，无法完成测试。正硅酸酯类化合物对PVC树脂的塑化温度对比实验
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发 明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容 直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，包括配料、合成；其特征是所述配料为在聚氯乙烯配方中加入正硅酸酯类化合物，所述正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的1～70％；将合成步骤的所得物于10℃～90℃的温度和40～99％的相对湿度的条件下放置0.5～100小时。
2.根据权利要求1所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，其特征 是所述正硅酸酯类化合物的结构通式为
3.根据权利要求2所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，其特征 是所述R1、R2、R3和R4均为C2 C8的饱和碳链中的任意一个或为C2 C8的不饱和碳 链中的任意一个。
4.根据权利要求3所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，其特征 是所述正硅酸酯类化合物为正硅酸乙酯或正硅酸丁酯。
5.根据权利要求2、3或4所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法， 其特征是所述正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的5 40%。
6.根据权利要求5所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，其特征 是所述正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的8 30%。
7.根据权利要求6所述的降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，其特 征是将合成步骤的所得物于40°C 80°C的温度和60 90%的相对湿度的条件下放置 0. 5 100小时。
全文摘要
本发明公开了一种降低聚氯乙烯塑化温度及提高聚氯乙烯强度的方法，包括配料、合成；配料为在聚氯乙烯配方中加入正硅酸酯类化合物，正硅酸酯类化合物占聚氯乙烯配方总重的1～70％；将合成步骤的所得物于10℃～90℃的温度和40～99％的相对湿度的条件下放置0.5～100小时。采用该方法不但能降低PVC的塑化温度，还可实现原位纳米增强PVC的强度。
文档编号C08K3/36GK101864128SQ201010212798
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者夏森权, 柳定荣, 涂克华, 王利群, 王红军, 茅中乔 申请人:浙江大学;浙江省德清县浦森耐火材料有限公司