具有热稳定功能的增韧剂及其制备方法与在PVC管材中的应用

本发明涉及聚合物助剂，具体涉及一种具有热稳定功能的增韧剂及其制备方法与在pvc管材中的应用。

背景技术：

1、近年来，世界暴雨洪灾多发，降雨量异常。应对暴雨天气，排水系统极为重要，其中排水管作为排水系统的重要基材，其性能的好坏直接决定了整个排水系统的寿命。

2、聚氯乙烯(pvc)作为世界第二大通用塑料，在管材领域应用十分广泛，具有成本低、强度高等优点。但是pvc材料的抗冲击性能差。在雨季时，由于降雨量的突变，pvc排水管受到的水流冲击大大增加，同时由于水锤现象，易使pvc水管破裂，这对pvc排水管材的耐内压性能即爆破性能要求很高。

3、目前，提高pvc冲击性能的主要方法为在pvc中添加一定量的增韧剂，主要包括mbs、cpe、nbr、acr等。众所周知，由于pvc的耐热性较差，在其加工过程中必须添加稳定剂。此外，为了提高加工性能、耐老化性能等，还需要额外添加润滑剂、抗氧剂等其他助剂。即，制备增韧pvc需要添加增韧剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂等多种助剂。这些助剂的添加必然会影响pvc管材的力学性能等。因此，如果存在一种适用于pvc的多功能助剂，则可显著降低助剂对pvc制品的性能影响，同时又可以降低pvc制品制造价格，符合pvc管材高性能化的发展要求。

技术实现思路

1、为了克服pvc产品中添加助剂种类多而导致其性能下降的不足，本发明提供了一种具有热稳定功能的增韧剂及其制备方法，以及在高韧性pvc管材中的应用。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种具有热稳定功能的增韧剂的制备方法，所述的制备方法为：

4、将精氨酸锌溶于四氢呋喃中，在40～90℃(优选80℃)下搅拌，得到精氨酸锌的四氢呋喃溶液；向所得精氨酸锌的四氢呋喃溶液中滴加羧基封端超支化聚酯的四氢呋喃溶液，并且调节反应体系的ph＝5～10(优选6～7)，滴加完毕后继续恒温反应6～24h(优选12h)，之后反应产物经烘干、洗涤、再次烘干至恒重，得到精氨酸-超支化聚酯锌盐；

5、优选羧基封端超支化聚酯的分子量为1000～12000g/mol，羧基含量为6～48个/mol；最佳分子量为6400g/mol，最佳羧基含量为24个/mol。

6、优选精氨酸锌与羧基封端超支化聚酯的摩尔比为8～24：1，最佳为16：1；

7、优选羧基封端超支化聚酯的四氢呋喃溶液的浓度为0.005～0.010mol/100ml；羧基封端超支化聚酯的四氢呋喃溶液的滴加时间在1～8h，最佳滴加时间为4h；

8、优选反应产物烘干的温度为80℃，洗涤的试剂为乙醇、氯仿、乙醚中的一种或两种以上组合，最佳为乙醇、乙醚混合洗涤。

9、本发明涉及上述制备方法制得的精氨酸-超支化聚酯锌盐。

10、本发明所述的精氨酸-超支化聚酯锌盐可作为具有热稳定功能的增韧剂应用于pvc管材中。

11、因此，本发明还涉及一种高韧性pvc管材材料，其配方如下(以下份数为重量份)：

12、pvc树脂100份、碳酸钙10～20份、增塑剂1～5份、润滑剂2～5份、热稳定剂2～5份、增韧剂1～5份；

13、其中，

14、优选pvc树脂的聚合度为700～1300；

15、优选碳酸钙为1000～3000目碳酸钙、纳米碳酸钙中的一种或两种以上组合，最优为纳米碳酸钙；

16、优选增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(dotp)、液体丁腈、聚丙烯酸酯(acr)中的一种或两种以上的组合；

17、优选润滑剂为液体石蜡、石蜡粒子中的一种或两种以上组合；

18、优选热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、有机锡热稳定剂中的一种或两种以上组合；

19、优选增韧剂为本发明精氨酸-超支化聚酯锌盐，或者精氨酸-超支化聚酯锌与甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(mbs)、氯化聚乙烯(cpe)、丁腈橡胶(nbr)、聚丙烯酸酯(acr)中的一种或两种以上的组合。

20、特别优选的，一种高韧性pvc管材材料的配方如下：

21、pvc树脂(聚合度1000)100份、纳米碳酸钙15份、聚丙烯酸酯3份、液体石蜡1.5份、石蜡粒子1.5份、硬脂酸钙1份、有机锡热稳定剂2份、精氨酸-超支化聚酯锌盐5份。

22、本发明的技术原理如下：

23、本发明采用具有良好增韧作用的支化聚酯，通过支化聚酯的羧基端基与精氨酸锌反应生成双阴离子的锌盐，锌盐取代pvc的不稳定氯，并将支化聚酯接枝到pvc链上，起到热稳定剂的作用，同时提高了支化聚酯与pvc的基体相容性，提高了增韧pvc的强度等性能。进一步通过调控支化聚酯与锌盐反应的端羧基数量，实现支化聚酯对pvc的微交联，进而提升pvc材料的韧性。

24、因此，本发明的支化聚酯锌盐不仅具有热稳定功能，而且从两个方面提升了pvc的韧性，第一是支化聚酯自身具有良好的增韧作用，在受到外力作用时，支化聚酯分子链运动吸收能量，提高其冲击强度；第二是支化聚酯锌盐在起到热稳定作用的同时，具有一定的微交联结构，该结构也有利于提高pvc试样的冲击性能。

25、本发明的优点在于：

26、(1)通过羧基封端的支化聚酯与锌离子反应生成对应的锌盐，锌盐取代pvc的不稳定氯使得聚酯接枝到pvc链上，实现支化聚酯对pvc微交联，并起到热稳定作用。

27、(2)同时在受到外力作用时，连接在pvc分子链上的超支化聚酯分子链运动吸收能量，提高其冲击强度。

28、(3)超支化聚酯锌盐同时与多条pvc分子链发生取代反应，获得了微交联pvc，微交联结构赋予pvc优异的韧性。

29、(4)超支化聚酯与pvc分子链之间通过化学键相连，提高了超支化聚酯与pvc的界面结合力，因此，超支化聚酯锌盐改性的pvc具有优异的力学性能。

技术特征：

1.一种具有热稳定功能的增韧剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

2.如权利要求1所述的具有热稳定功能的增韧剂的制备方法，其特征在于，羧基封端超支化聚酯的分子量为1000～12000g/mol，羧基含量为6～48个/mol。

3.如权利要求1所述的具有热稳定功能的增韧剂的制备方法，其特征在于，精氨酸锌与羧基封端超支化聚酯的摩尔比为8～24：1。

4.如权利要求1所述的具有热稳定功能的增韧剂的制备方法，其特征在于，羧基封端超支化聚酯的四氢呋喃溶液的浓度为0.005～0.010mol/100ml；羧基封端超支化聚酯的四氢呋喃溶液的滴加时间在1～8h。

5.如权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的具有热稳定功能的增韧剂。

6.如权利要求5所述的具有热稳定功能的增韧剂在pvc管材中的应用。

7.一种高韧性pvc管材材料，其特征在于，配方如下：

技术总结
本发明公开了一种具有热稳定功能的增韧剂及其制备方法与在PVC管材中的应用，本发明采用具有良好增韧作用的支化聚酯，通过支化聚酯的羧基端基与精氨酸锌反应生成双阴离子的锌盐，锌盐取代PVC的不稳定氯，并将支化聚酯接枝到PVC链上，起到热稳定剂的作用；本发明的支化聚酯锌盐不仅具有热稳定功能，而且从两个方面提升了PVC的韧性，第一是支化聚酯自身具有良好的增韧作用，在受到外力作用时，支化聚酯分子链运动吸收能量，提高其冲击强度；第二是支化聚酯锌盐在起到热稳定作用的同时，具有一定的微交联结构，该结构也有利于提高PVC试样的冲击性能。

技术研发人员：施燕琴,梅家超,王旭,朱小云,陈思
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24