本發(fā)明涉及一種發(fā)泡聚氯乙烯(pvc)及制備方法,尤其是涉及一種ncc(納米纖維素晶體)增強的發(fā)泡pvc及制備方法,屬于發(fā)泡材料領(lǐng)域。
背景技術(shù):
作為一種優(yōu)質(zhì)的泡沫塑料,發(fā)泡pvc已被廣泛地用于各個領(lǐng)域。根據(jù)發(fā)泡pvc組成不同發(fā)泡pvc的性能、用途也不一樣,有用于一般家居地板的普通硬質(zhì)發(fā)泡pvc,也有高速列車或客機的增強發(fā)泡pvc。玻纖、碳纖維、木纖維、顆粒粉體等通常被用于增強發(fā)泡pvc,具有模量高、強度大、抗沖擊性好等優(yōu)點,但其增強發(fā)泡pvc密實度高、質(zhì)量較大、難以實現(xiàn)發(fā)泡pvc的輕量化。ncc作為一種來源于木質(zhì)材料的天然大分子化合物,其微晶直徑在2~5nm,單根纖維強度高達57gpa,可應(yīng)用于替代傳統(tǒng)玻纖、碳纖維、木纖維、顆粒粉體來制造輕量化增強發(fā)泡pvc。
申請?zhí)枮?01410165145.7的中國專利提供了一種環(huán)保型木纖維增強pvc復(fù)合模板及制備方法,由聚氯乙烯新料、回收料、木粉和各種化學(xué)助劑混合后經(jīng)混煉、熱壓、冷壓定型后制成復(fù)合模板。該專利解決了傳統(tǒng)pvc回收料需要分離水解的問題,并且制備工藝流程簡單、模板重復(fù)使用次數(shù)多。但是,該專利使用木粉作為增強劑,木粉不耐高溫,制備過程中易發(fā)煙,且木粉中含水量難以控制,所制備pvc在長期使用過程中以發(fā)生木粉老化脫落,pvc老化開裂問題,降低了復(fù)合pvc模板的使用壽命。
公開號為cn102617948a的中國專利提供了一種玻璃纖維增強pvc型材及其制備方法,由pvc原料、短切玻璃纖維、納米碳酸鈣和各種改性劑混合后經(jīng)擠出機和擠出模具成型后得到玻璃纖維增強的pvc型材。該專利解決了傳統(tǒng)pvc型材生產(chǎn)成本高、工作效率低的問題,同時所制備的pvc型材抗彎強度高、組裝加工工藝簡單、重量輕、可進行熔融焊接等特點。但是該專利使用短切玻璃纖維原絲作為增強纖維,脆性大,強度低,易碎裂,纖維往往會掉落下來,降低了pvc型材的使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發(fā)泡pvc,由微晶直徑5~20nm的ncc、平均纖維直徑為0.1~4μm的超細玻璃纖維和pvc母料組成。ncc和超細玻璃纖維的添加,使得相同體積的pvc發(fā)泡材料強度和泡孔率顯著增加,在提升強度同時,降低容重,達到了發(fā)泡pvc輕量化的目的。同時ncc的使用增大了pvc與超細玻璃纖維的接觸面積,降低了表面能,避免了發(fā)泡pvc中界面處出現(xiàn)應(yīng)力集中,易開裂失效破壞的問題,同時,超細玻璃纖維的添加改善了發(fā)泡pvc的模量,提高了其抗沖擊性。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是:提供了一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發(fā)泡pvc,其特征在于所述的ncc增強發(fā)泡pvc由微晶直徑5~20nm的ncc、平均纖維直徑為0.1~4μm的超細玻璃纖維、pvc母料和化學(xué)助劑組成。
所述的ncc增強發(fā)泡pvc中ncc的添加量為0.05~2.50%(重量百分比),ncc微晶尺寸為直徑5-20nm,長度150-400nm。
所述的ncc增強發(fā)泡pvc中超細玻璃纖維的比例為0.5~6.5%,纖維直徑為0.1~4微米。
所述化學(xué)助劑包括0.5~3%的穩(wěn)定劑,1~2.5%的鈦白粉,0.05~1.5%的硅烷表面改性劑,1.5~10%的發(fā)泡劑,0.1~4%發(fā)泡助劑,0.5~2%潤滑劑和3~6%增塑劑。
所述發(fā)泡劑為小蘇打、正己烷、環(huán)己烷或偶氮二甲酰胺。
所述發(fā)泡助劑為三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鈣或硬酯酸鋅。
所述pvc母料為增強發(fā)泡pvc配方的組成余量。
其制備方法包括以下步驟:
1)使用硅烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉分別進行充分浸漬預(yù)處理,其中硅烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30~50,硅烷表面改性劑與ncc的比例為1∶10~20,硅烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶3~8;
2)將發(fā)泡助劑與發(fā)泡劑按照1∶1.5~2.8的比例混合均勻;
3)在混合機300~500rpm轉(zhuǎn)速下將pvc母料、穩(wěn)定劑和增塑劑混合后,將混合機轉(zhuǎn)速提高至800~1000rpm并加熱至80~110℃使加入物料軟化熔融;
4)保持混合盤800~1000rpm轉(zhuǎn)速下將預(yù)浸漬鈦白粉、潤滑劑和預(yù)處理ncc加入到熔融混合料中,并提高轉(zhuǎn)速至1000~1200rpm;
5)將混合機加熱溫度提升至115~135℃,轉(zhuǎn)速提高到1500~1800rpm后加入預(yù)處理的超細玻璃纖維,使加入物料混合均勻;
6)保持混合盤轉(zhuǎn)速并降低混合機溫度至90~110℃后,加入發(fā)泡劑并充分攪拌2~3min后,將混合物料排出到低速混合機中降溫至30~60℃后排出得到混合料;
7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體,經(jīng)120~160℃發(fā)泡后冷卻切割制成ncc增強發(fā)泡pvc產(chǎn)品。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例,進一步闡明本發(fā)明,應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
實施例1
一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發(fā)泡pvc,其特征在于所述的ncc微晶直徑為3nm,超細玻璃纖維平均直徑4μm。
所述ncc的比例為2%,ncc微晶長度200nm。
所述超細玻璃纖維的比例為1%。
所述化學(xué)助劑包括1.5%的穩(wěn)定劑,2%的鈦白粉,0.05%的硅烷表面改性劑,3%的偶氮二甲酰胺發(fā)泡劑,1%的硬脂酸鈣發(fā)泡助劑,1.5%潤滑劑和3%增塑劑,余量為pvc母料。
所述ncc增強發(fā)泡pvc的制備方法為:
1)使用硅烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉進行充分浸漬預(yù)處理,硅烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30,硅烷表面改性劑與ncc的比例為1∶10,硅烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶3;
2)將發(fā)泡助劑與發(fā)泡劑按照1∶1.6的比例混合均勻;
3)在混合機500rpm轉(zhuǎn)速下將pvc母料、穩(wěn)定劑和增塑劑混合后,將混合機轉(zhuǎn)速提高至800rpm并加熱至90℃使加入物料軟化熔融;
4)保持混合盤800rpm轉(zhuǎn)速下將預(yù)浸漬鈦白粉、潤滑劑和預(yù)處理ncc加入到熔融混合料中,并提高轉(zhuǎn)速至1000rpm;
5)將混合機加熱溫度提升至120℃,轉(zhuǎn)速提高到1500rpm后加入預(yù)處理的超細玻璃纖維,使加入物料混合均勻;
6)保持混合盤轉(zhuǎn)速并降低混合機溫度至90℃后,加入發(fā)泡劑并充分攪拌2min后,將混合物料排出到低速混合機中降溫至50℃后排出得到混合料;
7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體,經(jīng)140℃發(fā)泡后冷卻切割制成ncc增強發(fā)泡pvc產(chǎn)品。
實施例2
一種ncc與超細玻璃纖維共同增強發(fā)泡pvc,其特征在于所述的ncc微晶直徑為10nm,超細玻璃纖維平均直徑2μm。
所述ncc的比例為3%,ncc微晶長度為300nm。
所述超細玻璃纖維的比例為1.5%。
所述化學(xué)助劑包括1.5%的穩(wěn)定劑,1.2%的鈦白粉,1%的硅烷表面改性劑,2%的正己烷發(fā)泡劑,1%的硬脂酸鈣發(fā)泡助劑,1.5%潤滑劑和4%增塑劑,余量為pvc母料。
所述ncc增強發(fā)泡pvc的制備方法為:
1)使用硅烷表面改性劑將超細玻璃纖維、ncc和鈦白粉進行充分浸漬預(yù)處理,硅烷表面改性劑與超細玻璃纖維的比例為1∶30,硅烷表面改性劑與ncc的比例為1∶15,硅烷表面改性劑與鈦白粉的比例為1∶8;
2)將發(fā)泡助劑硬脂酸鈣與發(fā)泡劑小蘇打按照1∶2的比例混合均勻;
3)在混合機500rpm轉(zhuǎn)速下將pvc母料、穩(wěn)定劑和增塑劑混合后,將混合機轉(zhuǎn)速提高至900rpm并加熱至100℃使加入物料軟化熔融;
4)保持混合盤900rpm轉(zhuǎn)速下將預(yù)浸漬鈦白粉、潤滑劑和預(yù)處理ncc加入到熔融混合料中,并提高轉(zhuǎn)速至1200rpm;
5)將混合機加熱溫度提升至120℃,轉(zhuǎn)速提高到1400rpm后加入預(yù)處理的超細玻璃纖維,使加入物料混合均勻;
6)保持混合盤轉(zhuǎn)速并降低混合機溫度至100℃后,加入發(fā)泡劑并充分攪拌3min后,將混合物料排出到低速混合機中降溫至50℃后排出得到混合料;
7)將混合料加入到擠出機中加熱融化擠出混合料胚體,經(jīng)110℃發(fā)泡后冷卻切割制成ncc增強發(fā)泡pvc產(chǎn)品。
上述僅為本發(fā)明單個具體實施方式,但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此,凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動,均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型,仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。