一种复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜及其制备方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种填料改性塑料膜的制备方法,尤其涉及一种复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜的制备方法。
背景技术
[0002] 聚氯乙烯(PVC)压延膜是用PVC
树脂粉、
增塑剂、加工助剂、
润滑剂、抗冲剂等混合后经过压延生产工艺塑化、延展所得到的具有一定宽度、厚度、花纹,满足一定的
力学性能的
薄膜。这种薄膜具有拉伸强度高、保温性能好、透明性好、厚度均匀、粘接性好等特点。广泛应用于工业、农业、运输等行业。
[0003] 纳米碳酸钙加入PVC后得到的
复合材料相比于纯PVC材料在拉伸强度、断裂伸长率方面都有较大的提高。但纳米碳酸钙由于粒径小,
比表面积大,表面能高,在
聚合物中极易发生团聚而分散不好,且成本高,故一般实际应用中,会加入重质碳酸钙来提高纳米钙在聚合物基底中的分散性。
[0004] 研究发现,当加入了价格更为低廉的重钙能使复合碳酸钙更好的分散在聚合物中,可以在增加其添加量的同时尽可能的减少其对材料强度等性能的损害。用表面改性的微米碳酸钙与纳米碳酸钙配合使用,制成活性微米碳酸钙和活性纳米碳酸钙复合碳酸钙,使碳酸钙的添加量、分散性和加工性能有了一定的改善。但是这些研究中使用的是普通的重质碳酸钙,普通重钙的粒径大且分布不均匀,大量使用时仍然会使材料的力学性能下降,而且严重影响产品光泽。
发明内容
[0005] 本发明针对
现有技术中重质碳酸钙对PVC压延膜进行增量、降本处理时,PVC压延膜强度等力学性能明显下降的问题,提供了一种制备成本低廉,细度、粒径分布均匀,吸油值低的复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜及其制备方法。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决。
[0007] 一种复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜,每100kg聚氯乙烯树脂添加如下组分:
[0008] 复合碳酸钙 100~140kg,
[0009] 邻苯二
甲酸二异辛酯 35~45kg,
[0010] 钙锌稳定剂 3~5kg,
[0012] 复合碳酸钙作为改性剂,提高聚氯乙烯材料的力学性能。邻苯二甲酸二异辛酯作为常见的增塑剂,插入聚氯乙烯分子链之间,削弱了聚氯乙烯分子链间的
应力,增加了聚氯乙烯分子链的移动性,降低了聚氯乙烯分子链的结晶度,使聚氯乙烯的塑性增加。钙锌稳定剂与聚氯乙烯树脂、增塑剂相容性好,透明性高,不易析出,用量少,降低成本,此外,钙锌稳定剂无毒,能适用于
食品包装,医疗器械方面,产品附加值高。硬脂酸作为润滑剂,增加产品的表面光滑性。
[0013] 作为优选,复合碳酸钙由活性
水磨碳酸钙和活性纳米碳酸钙混合而成。活性纳米碳酸钙加入聚氯乙烯后得到的复合材料相比于纯聚氯乙烯材料在拉伸强度、断裂伸长率方面都有较大的提高,活性水磨碳酸钙能减少纳米碳酸钙的团聚。
[0014] 作为优选,复合碳酸钙通过如下方法制得:
[0015] 步骤一:水磨碳酸钙与
偶联剂按
质量比为100:(0.25~3.5)投入高速混合机中,通过干法改性制得活性水磨碳酸钙;
[0016] 步骤二:纳米碳酸钙与偶联剂按质量比为100:(0.25~3.5)投入高速混合机中,通过干法改性制得活性纳米碳酸钙;
[0017] 步骤三:将活性水磨碳酸钙和活性纳米碳酸钙按照质量比为(0.15~6):1混合均匀,即得到复合碳酸钙。
[0018] 干法改性工艺不加入稀释剂,直接添加
表面活性剂,利用高速混合机高速混合过程中高剪切力,使偶联剂附着于碳酸钙颗粒表面。此工艺过程简单,不需使用稀释剂、
溶剂等,节省了生产成本。复合碳酸钙,能充分利用纳米碳酸钙对聚氯乙烯材料拉伸强度、断裂伸长率等力学性能方面的优势,又能通过水磨碳酸钙弥补纳米碳酸钙分散性能差的劣势,降低成本。
[0019] 作为优选,偶联剂为硬脂酸、
硅烷、
钛酸酯或
铝酸酯中的一种或多种。硬脂酸、硅烷、钛酸酯或铝酸酯作为常用的偶联剂,可根据生产目的和产品用途,灵活选用。
[0020] 作为优选,水磨碳酸钙D97小于2.5μm。水磨碳酸钙粒径小且分布均匀,大量使用不会降低材料的力学性能,而且不影响产品光泽。
[0021] 作为优选,纳米碳酸钙D97小于100nm。
[0022] 作为优选,干法改性过程采用高速混合机处理,高速混合机
工作温度为30~100℃。
[0023] 作为优选,一种复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜的制备方法,包括如下步骤,[0024] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯35~45kg,钙锌稳定剂3~5kg,硬脂酸0.3~0.7kg,控制高速混合机工作温度不超过110℃,混合13~17min,制得预混料;
[0025] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙100~140kg,控制双辊开炼机工作温度为170~180℃,混炼10~15min,制得混合料;
[0026] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0027] 本发明的有益效果是:
[0028] (1)本发明生产过程简单,成本低廉,制得的复合碳酸钙的活化率高,所需的偶联剂用量少,且能对粒子进行均匀、稳定的表面薄层包覆,并能很好地控制处理后的粒子的粒径。将该活性复合碳酸钙用于制备聚氯乙烯压延膜,不会引起碳酸钙粒子的团聚,制得的压延膜具有较高的拉伸强度。
[0029] (2)由于水磨碳酸钙生产工艺简单、价格便宜,而纳米碳酸钙制备工艺复杂、成本较高,且纳米碳酸钙的吸油量大,在填充聚合物中会
吸附大量的有机助剂,而本技术制备的聚氯乙烯压延膜不但没有降低复合材料的力学性能,同时还可降低原材料成本和有机助剂的使用量,从而大幅降低聚氯乙烯压延膜的生产成本。
具体实施方式
[0030] 下面结合
实施例对本发明作进一步详细描述。
[0031] 实施例1
[0032] 首先制备复合碳酸钙:
[0033] 步骤一:水磨碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入水磨碳酸钙质量比0.5%的钛酸酯偶联剂,再继续混合8min,混合
温度控制在100℃,制得活性水磨碳酸钙;
[0034] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中钛酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的0.5%;
[0035] 步骤三:活性水磨碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例0.5:1混合,制得复合碳酸钙。
[0036] 制备复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0037] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯40kg,钙锌稳定剂4kg,硬脂酸0.5kg,控制高速混合机工作温度不超过110℃,混合17min,制得预混料;
[0038] B、将预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙120kg,控制双辊开炼机温度为170℃混炼15min,制得混合料;
[0039] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0040] 上述制得的复合碳酸钙改性聚氯乙烯复合材料的性能测定结果为:水磨碳酸钙活化度为71.2%,吸油量为24.81mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为9.97MPa,断裂伸长率为227.21%,直
角撕裂强度为3.37MPa。
[0041] 实施例2
[0042] 首先制备复合碳酸钙:
[0043] 步骤一:水磨碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合4min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入水磨碳酸钙质量比0.25%的钛酸酯偶联剂,再继续混合4min,混合温度控制在70℃,制得活性水磨碳酸钙;
[0044] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中钛酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的1%,铝酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的0.25%;
[0045] 步骤三:活性水磨碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例0.5:1混合,制得活性复合碳酸钙。
[0046] 制备复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0047] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯35kg,钙锌稳定剂5kg,硬脂酸0.4kg,控制高速混合机工作温度不超过100℃,混合15min,制得预混料;
[0048] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙130kg,控制双辊开炼机温度为180℃混炼12min,制得混合料;
[0049] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0050] 上述制得的复合碳酸钙改性聚氯乙烯复合材料的性能测定结果为:水磨碳酸钙活化度为79.2%,吸油量为22.41mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为10.14MPa,断裂伸长率为217.19%,直角撕裂强度为3.57MPa。
[0051] 实施例3
[0052] 首先制备复合碳酸钙:
[0053] 步骤一:水磨碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入水磨碳酸钙质量比1%的硬脂酸偶联剂和1%的硅烷偶联剂,再继续混合8min,混合温度控制在30℃,制得活性水磨碳酸钙;
[0054] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中偶联剂硬脂酸添加量为纳米碳酸钙质量的0.25%,铝酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的0.25%;
[0055] 步骤三:将活性水磨碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例0.15:1混合,制得活性复合碳酸钙。
[0056] 制备复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0057] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯45kg,钙锌稳定剂3kg,硬脂酸0.3kg,控制高速混合机温度不超过100℃,混合13min,制得预混料;
[0058] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙100kg,控制双辊开炼机温度为175℃混炼12min,制得混合料;
[0059] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0060] 上述制得的复合碳酸钙改性聚氯乙烯复合材料的性能测定结果为:水磨碳酸钙活化度为83.2%,吸油量为23.81mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为11.21MPa,断裂伸长率为190.32%,直角撕裂强度为3.89MPa。
[0061] 实施例4
[0062] 首先制备复合碳酸钙:
[0063] 步骤一:水磨碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入水磨碳酸钙质量比3.5%的硅烷偶联剂,再继续混合8min,混合温度控制在100℃以下,制得活性水磨碳酸钙;
[0064] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中硅烷偶联剂的添加量为纳米碳酸钙质量的3%;
[0065] 步骤三:将活性水磨碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例4:1混合,制得复合碳酸钙。
[0066] 制备复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0067] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯40kg,钙锌稳定剂4kg,硬脂酸0.7kg,控制高速混合机温度不超过110℃,混合15min,制得预混料;
[0068] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙140kg,控制双辊开炼机温度为180℃混炼10min,制得混合料;
[0069] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0070] 上述制得的复合碳酸钙改性聚氯乙烯复合材料的性能测定结果为:水磨碳酸钙活化度为83.2%,吸油量为23.56mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为9.83MPa,断裂伸长率为170.61%,直角撕裂强度为3.22MPa。
[0071] 实施例5
[0072] 首先制备复合碳酸钙:
[0073] 步骤一:水磨碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入水磨碳酸钙质量比2.5%的铝酸酯偶联剂,再继续混合6min,混合温度控制在90℃,制得活性水磨碳酸钙;
[0074] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中铝酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的3.5%;
[0075] 步骤三:将活性水磨碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例6:1混合,制得复合碳酸钙。
[0076] 制备复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0077] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯42kg,钙锌稳定剂4kg,硬脂酸0.5kg,控制高速混合机温度不超过110℃,预混13min,制得预混料;
[0078] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加复合碳酸钙110kg,控制双辊开炼机温度为180℃混炼15min,制得混合料;
[0079] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0080] 上述制得的复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜的性能测定结果为:水磨碳酸钙活化度为81.1%,吸油量为24.17mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为9.48MPa,断裂伸长率为230.10%,直角撕裂强度为3.18MPa。
[0081] 对比实施例1
[0082] 首先制备重质碳酸钙和纳米碳酸钙混合的复合碳酸钙:
[0083] 步骤一:重质碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入重质碳酸钙质量比1%的硬酯酸偶联剂,再继续混合6min,混合温度控制在90℃,制得活性重质碳酸钙;
[0084] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中硬酯酸的添加量为纳米碳酸钙质量的1%;
[0085] 步骤三:将活性重质碳酸钙与活性纳米碳酸钙按质量比例2:1混合,制得活性重质碳酸钙和活性纳米碳酸钙组成的的复合碳酸钙。
[0086] 制备重质碳酸钙和纳米碳酸钙组成的复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜:
[0087] A、高速混合机中添加聚氯乙烯树脂100kg、邻苯二甲酸二异辛酯40kg,钙锌稳定剂4kg,硬脂酸0.5kg,控制高速混合机温度不超过110℃,混合13min,制得预混料;
[0088] B、预混料转移至双辊开炼机,向双辊开炼机中添加重质碳酸钙和纳米碳酸钙组成的复合碳酸钙120kg,控制双辊开炼机温度为180℃混炼15min,制成混合料;
[0089] C、调节双辊开炼机双辊间距,将混合料拉伸牵引制成聚氯乙烯压延膜。
[0090] 上述制得的活性重质碳酸钙和纳米碳酸钙组成的复合碳酸钙改性聚氯乙烯压延膜的性能测定结果为:重质碳酸钙活化度为66.2%,吸油量为28.11mL/100g;PVC压延膜的拉伸强度为8.87MPa,断裂伸长率为180.34%,直角撕裂强度为3.22MPa。
[0091] 对比实施例2
[0092] 首先制备重质碳酸钙和纳米碳酸钙混合的复合碳酸钙:
[0093] 步骤一:重质碳酸钙加入到高速混合机中,高速混合5min后,停止转动,打开高速混合机,用刷子将吸附在壁上的碳酸钙刷下,同时加入重质碳酸钙质量比0.5%的钛酯酸偶联剂,再继续混合6min,混合温度控制在90℃,制得活性重质碳酸钙;
[0094] 步骤二:采用同样的方法制备活性纳米碳酸钙,其中钛酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的0.5%;