一種具有形狀記憶功能的PVC材料制造技術

本發明專利技術公開了一種具有形狀記憶功能的PVC材料，由以下重量配比的成份制得:聚氯乙烯(PVC)樹脂100份，增塑劑5～40份，穩定劑1～2.5份，潤滑劑1.5～2.5份，填料5～10份，抗沖改性劑1～5份，熱可逆交聯劑0.1～3份。該PVC材料具有優異的形狀記憶特性，可廣泛用于工業和生物醫用領域。

【技術實現步驟摘要】
一種具有形狀記憶功能的PVC材料
本專利技術屬于高分子材料
，具體涉及一種PVC材料，特別地，涉及一種具有形狀記憶功能的PVC材料。
技術介紹
形狀記憶材料是一種重要的功能材料。作為其中的分支，形狀記憶聚合物材料目前發展迅速，得到了很大關注。它與傳統功能材料相比，具有形變量大，形狀記憶回復溫度范圍寬，易加工，耗能低，成本低等優勢，有望在未來應用于更多領域。目前，關于形狀記憶聚合物材料的研究已經取得了很大的進展。最初研究表明反式聚異戊二烯(TPI)具有形狀記憶特性，并通過雙輥混煉機，密煉機擠出機等制備了具有形狀記憶特性的TPI材料。隨后人們制備了具有形狀記憶特性的交聯聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等材料，促進了形狀記憶聚合物材料的發展。此外，關于采用熱可逆共價交聯反應來制備形狀記憶聚合物也有一些報道。有人采用Diels-Alder反應體系中的呋喃-馬來酸酐熱可逆共價交聯反應，制備了以聚己內酯(PCL)為基體的具有形狀記憶性能的星形聚合物和具有形狀記憶特性的聚乳酸(PLA)材料。但是，涉及PVC的形狀記憶材料的研究卻鮮見報道。特別提到的是，在美國專利US7208550B2中，采用了物理摻混的方法將聚醋酸乙烯酯、丙烯酸聚甲酯、丙烯酸聚乙酯、同排聚甲基丙烯酸甲酯等與聚偏二氟乙烯、聚乳酸、聚羥基丁酸酯、聚乙二醇和聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯進行熔融混摻，制備出一種形狀記憶材料。與傳統化學合成方式相比，在美國專利US7208550B2中所采用的方法法簡化了工藝。不過，該專利提及的用來混摻的部分高分子原料含有氟原子不符合環保訴求。此外，該專利亦無記載該摻混所得的材料是否具有高的形狀恢復能力。另外，在中國專利CN1244761C中，公開了一種PVC扁平管道的制備方法。具體是在擠出機加工形成PVC管材時，讓PVC管材經過電子加速器或γ輻照裝置交聯后加熱到120℃～180℃，呈現出高彈態以便于實施變形，隨后通過0.5噸～50噸(根據管道規格大小)滾壓機及卷帶機(折疊機)形成成卷(成疊)的扁形PVC管道，再沖淋冷卻水快速冷卻到75℃以下并呈現出玻璃態，保證在貯存狀態下凍結應力不會釋放。安裝鋪設該種管道時需從扁管頭部開始向后逐步加熱(高頻加熱或電感加熱)到其熔點溫度以上(150℃～185℃)，扁形PVC管道受熱時，就會釋放應力，從扁管頭部開始向后連續自動恢復成圓形(或其它形狀)直管形狀的PVC管道。在上述專利CN1244761C中，提及的具有形狀記憶的PVC管材生產過程中需要特殊輻射裝置，交聯后的PVC材料中形成了永久性共價鍵交聯網絡，材料喪失熱塑加工性。在中國專利CN1238169A中，公開了一種具有形狀記憶特性的醫用低溫可逆熱塑性固定材料，以熱塑性聚合物聚氯乙烯、改性劑EVA樹脂或MBS樹脂以及其他助劑等按照一定比例配料、捏合、塑化、壓延以及壓制而成。上述專利CN1238169A所提及的形狀記憶材料記憶性能不是很明顯，并且材料不能回收進行熱塑再加工利用。目前，亟待需要以廉價的成本、簡單的工藝來制備形狀記憶性能優異，而且可以多次重復加工利用的PVC材料。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術人進行了銳意研究，結果發現：通過在包含有PVC樹脂粉的體系中，加入抗沖擊改性劑和熱可逆交聯劑，實現了PVC材料的重復加工利用以及記憶原始形狀目的，從而完成本專利技術。本專利技術的目的在于提供一種具有形狀記憶功能的PVC材料，該材料由包括以下重量配比的成份組成：其中，所述抗沖擊改性劑選自鹵化丁基橡膠、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡膠中的一種或多種，所述熱可逆交聯劑選自雙環戊二烯羧酸鈉鹽、雙環戊二烯羧酸鉀鹽、雙環戊二烯衍生物羧酸鹽中的一種或多種。本專利技術的另一目的在于提供一種利用所述PVC材料制備PVC片材的方法，該方法包括以下步驟：1)將100份PVC樹脂粉、5～40份增塑劑、1～2.5份穩定劑、1.5～2.5份潤滑劑、1.5～2.5份添加劑以及5～10份填充劑加入高速混合機中混合均勻；2)將步驟1中所述物料混合均勻后，在雙棍混煉機中混煉，在混煉的同時，加入1～5份抗沖擊改性劑和0.1～3份熱可逆交聯劑，其中，雙棍混煉機的溫度設定為150～170℃；3)將步驟2中的物料混煉均勻后下片，然后在模壓機上進行熱壓，其中，模壓溫度為180～190℃，模壓時間為30分鐘；4)模壓完成后，冷卻，脫模，獲得PVC片材。本專利技術的另一目的在于提供一種利用所述PVC材料制備PVC管材的方法，該方法包括以下步驟：1)將100份PVC樹脂粉、5～40份增塑劑、1～2.5份穩定劑、1.5～2.5份潤滑劑、1.5～2.5份添加劑、5～10份填充劑、加入高速混合機中混合均勻，然后將1～5份抗沖擊改性劑和0.1～3份熱可逆交聯劑加入，繼續高速攪拌；2)將步驟1中所述物料混合均勻后，出料，然后在雙螺桿擠出機中進行擠出，獲得PVC管材。本專利技術提供的PVC材料，具有優異的形狀記憶特性，且得到的PVC材料形變恢復率在95％以上，大大方便了加工生產工藝。另外，利用本專利技術提供的PVC材料制備獲得的PVC管材易形變，方便運輸，降低了成本。此外，本專利技術提供的PVC材料可以再次加工，達到循環利用的目的，對環境人類友好。具體實施方式下面通過對本專利技術進行詳細說明，本專利技術的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。根據本專利技術的一方面，提供了一種具有形狀記憶功能的PVC材料，該材料由包括以下重量配比的成份組成：在上述PVC材料中，所述PVC樹脂粉選自型號為SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一種或多種。在上述PVC材料中，所述增塑劑的種類并不受到限制，特別提到的是，增塑劑選自下述種類增塑劑中的一種或多種：鄰苯二甲酸脂類、磷酸酯類、脂肪族二元酸酯類以及環氧類增塑劑。其中，作為鄰苯二甲酸酯類增塑劑具體實例，提及鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二仲辛酯、鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯。特別地，優選鄰苯二甲酸二辛酯。其中，磷酸酯類增塑劑具體包括磷酸三甲苯酯，磷酸三苯酯以及磷酸二苯一辛酯。特別地，優選磷酸三甲苯酯。作為脂肪族二元酸酯的具體實例，提及癸二酸二異辛酯、己二酸二異辛酯以及尼龍酸二異丁酯。特別地，優選癸二酸二異辛酯。作為環氧類增塑劑的具體實例，提及環氧大豆油、環氧乙酰亞麻油酸甲酯、環氧糠油酸丁酯、環氧蠶蛹油酸丁酯、環氧大豆油酸辛酯以及9，10-環氧硬脂酸辛酯。特別地，優選環氧大豆油。在實際生產中，根據PVC材料的不同應用領域，可以選擇性的使用增塑劑的種類。例如，在生物醫用材料領域，增塑劑優選無毒性的環氧類增塑劑，如環氧大豆油。而如果在硬質PVC制品領域中，則選用常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑。根據本專利技術，基于100重量份的PVC樹脂粉，增塑劑為5～40重量份。如果增塑劑含量低于5份，很難起到增塑的作用，使得混煉比較困難，不能很好的成片，反之，如果增塑劑的含量高于40份，使得PVC制品的強度不夠。在優選的實施方式中，基于100重量份的PVC樹脂粉，增塑劑為5～30重量份。在優選的實施方式中，所述穩定劑選自三鹽基硫酸鉛、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有形狀記憶功能的PVC材料，該材料由包括以下重量配比的成份組成：其中，所述抗沖擊改性劑選自鹵化丁基橡膠、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡膠中的一種或多種，所述熱可逆交聯劑選自雙環戊二烯羧酸鈉鹽、雙環戊二烯羧酸鉀鹽、雙環戊二烯衍生物羧酸鹽中的一種或多種。

【技術特征摘要】
1.一種具有形狀記憶功能的PVC材料，該材料由包括以下重量配比的成份組成：其中，所述熱可逆交聯劑選自雙環戊二烯羧酸鈉鹽、雙環戊二烯羧酸鉀鹽、雙環戊二烯衍生物羧酸鹽中的一種或多種；其中，抗沖擊改性劑母粒通過以下方法制備得到：a)將PVC樹脂粉與助劑混料，然后將混合物料加入高速混合機中，在一定轉速下，充分攪拌；b)當混合物料溫度達到110℃時，將混合物料輸送至低速混合機中，在室溫條件下繼續進行攪拌，待攪拌到混合物料溫度為40～50℃時，出料；c)將步驟b中出料的混合物料與抗沖擊改性劑在雙輥混煉機上進行混煉，其中，抗沖擊改性劑與步驟a中的PVC樹脂粉的重量比為1:1，混煉完成后，薄通下片，然后裁剪成粒料，獲得抗沖擊改性劑母粒，所述抗沖擊改性劑選自鹵化丁基橡膠、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡膠中的一種或多種。2.根據權利要求1所述的PVC材料，其中，所述熱可逆交聯劑選自雙環戊二烯二羧酸鈉鹽、雙環戊二烯二羧酸鉀鹽、雙環戊二烯衍生物二羧酸鹽中的一種或多種，或/和所述抗沖擊改性劑為丙烯酸酯橡膠。3.根據權利要求2所述的PVC材料，所述熱可逆交聯劑選自雙環戊二烯二甲酸鈉或/和雙環戊二烯二甲酸鉀。4.根據權利要求1所述的PVC材料，其中，在步驟a中，所述助劑為分散劑，穩定劑，增塑劑，潤滑劑，填充劑中的一種或多種，其中，基于步驟a中PVC樹脂粉的重量份為100份，分散劑的添加量為1.0份，穩定劑的添加量為2.5份，增塑劑的添加量為5.0份，潤滑劑的添加量為0.5份，填充劑的添加量為5.0份，攪拌速度為1000～1200r/min，攪拌時間為10min～15min，或/和在步驟b中，低速混合機的攪拌速度為400～500r/min，或/和在步驟c中，雙輥混煉機的溫度設定為160℃，混煉時間為10～15min。5.根據權利要求1～3中任一項所述的PVC材料，其中，所述PVC樹脂粉選自型號為SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一種或多種，或/和所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸酯類、脂肪族二元酸酯、環氧大豆油中的一種或多種或/和所述穩定劑選自三鹽基硫酸鉛、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅、鈣鋅復合穩定劑中的一種或多種，或/和所述潤滑劑選自氯化石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、季戊四醇中的一種或多種，或/和所述添加劑選自鈦白粉、煅燒高嶺土、抗...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉農，董衛，李晶，白慧，鄭云生，黃雅欽，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11