一种具有形状记忆功能的PVC材料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有形状记忆功能的PVC材料，由以下重量配比的成份制得:聚氯乙烯(PVC)树脂100份，增塑剂5～40份，稳定剂1～2.5份，润滑剂1.5～2.5份，填料5～10份，抗冲改性剂1～5份，热可逆交联剂0.1～3份。该PVC材料具有优异的形状记忆特性，可广泛用于工业和生物医用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有形状记忆功能的PVC材料
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种PVC材料，特别地，涉及一种具有形状记忆功能的PVC材料。
技术介绍
形状记忆材料是一种重要的功能材料。作为其中的分支，形状记忆聚合物材料目前发展迅速，得到了很大关注。它与传统功能材料相比，具有形变量大，形状记忆回复温度范围宽，易加工，耗能低，成本低等优势，有望在未来应用于更多领域。目前，关于形状记忆聚合物材料的研究已经取得了很大的进展。最初研究表明反式聚异戊二烯(TPI)具有形状记忆特性，并通过双辊混炼机，密炼机挤出机等制备了具有形状记忆特性的TPI材料。随后人们制备了具有形状记忆特性的交联聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等材料，促进了形状记忆聚合物材料的发展。此外，关于采用热可逆共价交联反应来制备形状记忆聚合物也有一些报道。有人采用Diels-Alder反应体系中的呋喃-马来酸酐热可逆共价交联反应，制备了以聚己内酯(PCL)为基体的具有形状记忆性能的星形聚合物和具有形状记忆特性的聚乳酸(PLA)材料。但是，涉及PVC的形状记忆材料的研究却鲜见报道。特别提到的是，在美国专利US7208550B2中，采用了物理掺混的方法将聚醋酸乙烯酯、丙烯酸聚甲酯、丙烯酸聚乙酯、同排聚甲基丙烯酸甲酯等与聚偏二氟乙烯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙二醇和聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯进行熔融混掺，制备出一种形状记忆材料。与传统化学合成方式相比，在美国专利US7208550B2中所采用的方法法简化了工艺。不过，该专利提及的用来混掺的部分高分子原料含有氟原子不符合环保诉求。此外，该专利亦无记载该掺混所得的材料是否具有高的形状恢复能力。另外，在中国专利CN1244761C中，公开了一种PVC扁平管道的制备方法。具体是在挤出机加工形成PVC管材时，让PVC管材经过电子加速器或γ辐照装置交联后加热到120℃～180℃，呈现出高弹态以便于实施变形，随后通过0.5吨～50吨(根据管道规格大小)滚压机及卷带机(折叠机)形成成卷(成叠)的扁形PVC管道，再冲淋冷却水快速冷却到75℃以下并呈现出玻璃态，保证在贮存状态下冻结应力不会释放。安装铺设该种管道时需从扁管头部开始向后逐步加热(高频加热或电感加热)到其熔点温度以上(150℃～185℃)，扁形PVC管道受热时，就会释放应力，从扁管头部开始向后连续自动恢复成圆形(或其它形状)直管形状的PVC管道。在上述专利CN1244761C中，提及的具有形状记忆的PVC管材生产过程中需要特殊辐射装置，交联后的PVC材料中形成了永久性共价键交联网络，材料丧失热塑加工性。在中国专利CN1238169A中，公开了一种具有形状记忆特性的医用低温可逆热塑性固定材料，以热塑性聚合物聚氯乙烯、改性剂EVA树脂或MBS树脂以及其他助剂等按照一定比例配料、捏合、塑化、压延以及压制而成。上述专利CN1238169A所提及的形状记忆材料记忆性能不是很明显，并且材料不能回收进行热塑再加工利用。目前，亟待需要以廉价的成本、简单的工艺来制备形状记忆性能优异，而且可以多次重复加工利用的PVC材料。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：通过在包含有PVC树脂粉的体系中，加入抗冲击改性剂和热可逆交联剂，实现了PVC材料的重复加工利用以及记忆原始形状目的，从而完成本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种具有形状记忆功能的PVC材料，该材料由包括以下重量配比的成份组成：其中，所述抗冲击改性剂选自卤化丁基橡胶、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯羧酸钠盐、双环戊二烯羧酸钾盐、双环戊二烯衍生物羧酸盐中的一种或多种。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述PVC材料制备PVC片材的方法，该方法包括以下步骤：1)将100份PVC树脂粉、5～40份增塑剂、1～2.5份稳定剂、1.5～2.5份润滑剂、1.5～2.5份添加剂以及5～10份填充剂加入高速混合机中混合均匀；2)将步骤1中所述物料混合均匀后，在双棍混炼机中混炼，在混炼的同时，加入1～5份抗冲击改性剂和0.1～3份热可逆交联剂，其中，双棍混炼机的温度设定为150～170℃；3)将步骤2中的物料混炼均匀后下片，然后在模压机上进行热压，其中，模压温度为180～190℃，模压时间为30分钟；4)模压完成后，冷却，脱模，获得PVC片材。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述PVC材料制备PVC管材的方法，该方法包括以下步骤：1)将100份PVC树脂粉、5～40份增塑剂、1～2.5份稳定剂、1.5～2.5份润滑剂、1.5～2.5份添加剂、5～10份填充剂、加入高速混合机中混合均匀，然后将1～5份抗冲击改性剂和0.1～3份热可逆交联剂加入，继续高速搅拌；2)将步骤1中所述物料混合均匀后，出料，然后在双螺杆挤出机中进行挤出，获得PVC管材。本专利技术提供的PVC材料，具有优异的形状记忆特性，且得到的PVC材料形变恢复率在95％以上，大大方便了加工生产工艺。另外，利用本专利技术提供的PVC材料制备获得的PVC管材易形变，方便运输，降低了成本。此外，本专利技术提供的PVC材料可以再次加工，达到循环利用的目的，对环境人类友好。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。根据本专利技术的一方面，提供了一种具有形状记忆功能的PVC材料，该材料由包括以下重量配比的成份组成：在上述PVC材料中，所述PVC树脂粉选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种。在上述PVC材料中，所述增塑剂的种类并不受到限制，特别提到的是，增塑剂选自下述种类增塑剂中的一种或多种：邻苯二甲酸脂类、磷酸酯类、脂肪族二元酸酯类以及环氧类增塑剂。其中，作为邻苯二甲酸酯类增塑剂具体实例，提及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯。特别地，优选邻苯二甲酸二辛酯。其中，磷酸酯类增塑剂具体包括磷酸三甲苯酯，磷酸三苯酯以及磷酸二苯一辛酯。特别地，优选磷酸三甲苯酯。作为脂肪族二元酸酯的具体实例，提及癸二酸二异辛酯、己二酸二异辛酯以及尼龙酸二异丁酯。特别地，优选癸二酸二异辛酯。作为环氧类增塑剂的具体实例，提及环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧蚕蛹油酸丁酯、环氧大豆油酸辛酯以及9，10-环氧硬脂酸辛酯。特别地，优选环氧大豆油。在实际生产中，根据PVC材料的不同应用领域，可以选择性的使用增塑剂的种类。例如，在生物医用材料领域，增塑剂优选无毒性的环氧类增塑剂，如环氧大豆油。而如果在硬质PVC制品领域中，则选用常用的邻苯二甲酸酯类增塑剂。根据本专利技术，基于100重量份的PVC树脂粉，增塑剂为5～40重量份。如果增塑剂含量低于5份，很难起到增塑的作用，使得混炼比较困难，不能很好的成片，反之，如果增塑剂的含量高于40份，使得PVC制品的强度不够。在优选的实施方式中，基于100重量份的PVC树脂粉，增塑剂为5～30重量份。在优选的实施方式中，所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有形状记忆功能的PVC材料，该材料由包括以下重量配比的成份组成：其中，所述抗冲击改性剂选自卤化丁基橡胶、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯羧酸钠盐、双环戊二烯羧酸钾盐、双环戊二烯衍生物羧酸盐中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种具有形状记忆功能的PVC材料，该材料由包括以下重量配比的成份组成：其中，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯羧酸钠盐、双环戊二烯羧酸钾盐、双环戊二烯衍生物羧酸盐中的一种或多种；其中，抗冲击改性剂母粒通过以下方法制备得到：a)将PVC树脂粉与助剂混料，然后将混合物料加入高速混合机中，在一定转速下，充分搅拌；b)当混合物料温度达到110℃时，将混合物料输送至低速混合机中，在室温条件下继续进行搅拌，待搅拌到混合物料温度为40～50℃时，出料；c)将步骤b中出料的混合物料与抗冲击改性剂在双辊混炼机上进行混炼，其中，抗冲击改性剂与步骤a中的PVC树脂粉的重量比为1:1，混炼完成后，薄通下片，然后裁剪成粒料，获得抗冲击改性剂母粒，所述抗冲击改性剂选自卤化丁基橡胶、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的PVC材料，其中，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯二羧酸钠盐、双环戊二烯二羧酸钾盐、双环戊二烯衍生物二羧酸盐中的一种或多种，或/和所述抗冲击改性剂为丙烯酸酯橡胶。3.根据权利要求2所述的PVC材料，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯二甲酸钠或/和双环戊二烯二甲酸钾。4.根据权利要求1所述的PVC材料，其中，在步骤a中，所述助剂为分散剂，稳定剂，增塑剂，润滑剂，填充剂中的一种或多种，其中，基于步骤a中PVC树脂粉的重量份为100份，分散剂的添加量为1.0份，稳定剂的添加量为2.5份，增塑剂的添加量为5.0份，润滑剂的添加量为0.5份，填充剂的添加量为5.0份，搅拌速度为1000～1200r/min，搅拌时间为10min～15min，或/和在步骤b中，低速混合机的搅拌速度为400～500r/min，或/和在步骤c中，双辊混炼机的温度设定为160℃，混炼时间为10～15min。5.根据权利要求1～3中任一项所述的PVC材料，其中，所述PVC树脂粉选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种，或/和所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、磷酸酯类、脂肪族二元酸酯、环氧大豆油中的一种或多种或/和所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌、钙锌复合稳定剂中的一种或多种，或/和所述润滑剂选自氯化石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、季戊四醇中的一种或多种，或/和所述添加剂选自钛白粉、煅烧高岭土、抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓农，董卫，李晶，白慧，郑云生，黄雅钦，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11