一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC

摘要

本发明为一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，所述NCC增强发泡PVC由微晶直径5～20nm的NCC、平均纤维直径为0.1～4μm的超细玻璃纤维、PVC母料和化学助剂组成。所述NCC的比例为0.2～5％，NCC微晶长度150～400nm。所述超细玻璃纤维的比例为0.5～6.5％。NCC和超细玻璃纤维的添加，使得相同体积的发泡PVC在提高强度和模量的同时、提高泡孔率、降低发泡PVC的密实程度，达到了轻质高效轻量化的目的。同时，NCC的使用可以提高PVC的发泡效率、降低发泡剂用量、提高纤维与PVC的结合强度，有效降低发泡PVC的生产能耗和污染。

权利要求

1.一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，其成分如下：

0.2～5％的NCC，直径5-20nm，长度150-400nm；

0.5～6.5％的超细玻璃纤维，直径0.1～4μm；

1～2.5％的钛白粉；

化学助剂包括：

0.5～3％的稳定剂，

0.05～1.5％的硅烷表面改性剂，

1.5～10％的发泡剂，

0.1～4％发泡助剂，

0.5～2％润滑剂

3～6％增塑剂；

所述发泡剂为小苏打、正己烷、环己烷或偶氮二甲酰胺；

所述发泡助剂为三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸钙或硬酯酸锌；

所述PVC母料为增强发泡PVC配方的组成余量。

2.一种NCC与超细玻璃纤维共同增强的发泡PVC制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：

1)使用硅烷表面改性剂将超细玻璃纤维、NCC和钛白粉分别进行充分浸渍预处理，其中硅烷表面改性剂与超细玻璃纤维的比例为1∶30～50，硅烷表面改性剂与NCC的比例为1∶10～20，硅烷表面改性剂与钛白粉的比例为1∶3～8；

2)将发泡助剂与发泡剂按照1∶1.5～2.8的比例混合均匀；

3)在混合机300～500rpm转速下将PVC母料、稳定剂和增塑剂混合后，将混合机转速提高至800～1000rpm并加热至80～110℃使加入物料软化熔融；

4)保持混合盘800～1000rpm转速下将预浸渍钛白粉、润滑剂和预处理NCC加入到熔融混合料中，并提高转速至1000～1200rpm；

5)将混合机加热温度提升至115～135℃，转速提高到1500～1800rpm后加入预处理的超细玻璃纤维，使加入物料混合均匀；

6)保持混合盘转速并降低混合机温度至90～110℃后，加入发泡剂并充分搅拌2～3min后，将混合物料排出到低速混合机中降温至30～60℃后排出得到混合料；

7)将混合料加入到挤出机中加热融化挤出混合料胚体，经120～160℃发泡后冷却、切割制成NCC增强发泡PVC产品。

说明书

一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发泡聚氯乙烯(PVC)及制备方法，尤其是涉及一种NCC(纳米纤维素晶体)增强的发泡PVC及制备方法，属于发泡材料领域。

背景技术

[0002] 作为一种优质的泡沫塑料，发泡PVC已被广泛地用于各个领域。根据发泡PVC组成不同发泡PVC的性能、用途也不一样，有用于一般家居地板的普通硬质发泡PVC，也有高速列车或客机的增强发泡PVC。玻纤、碳纤维、木纤维、颗粒粉体等通常被用于增强发泡PVC，具有模量高、强度大、抗冲击性好等优点，但其增强发泡PVC密实度高、质量较大、难以实现发泡PVC的轻量化。NCC作为一种来源于木质材料的天然大分子化合物，其微晶直径在2～5nm，单根纤维强度高达57GPa，可应用于替代传统玻纤、碳纤维、木纤维、颗粒粉体来制造轻量化增强发泡PVC。

[0003] 申请号为201410165145.7的中国专利提供了一种环保型木纤维增强PVC复合模板及制备方法，由聚氯乙烯新料、回收料、木粉和各种化学助剂混合后经混炼、热压、冷压定型后制成复合模板。该专利解决了传统PVC回收料需要分离水解的问题，并且制备工艺流程简单、模板重复使用次数多。但是，该专利使用木粉作为增强剂，木粉不耐高温，制备过程中易发烟，且木粉中含水量难以控制，所制备PVC在长期使用过程中以发生木粉老化脱落，PVC老化开裂问题，降低了复合PVC模板的使用寿命。

[0004] 公开号为CN102617948A的中国专利提供了一种玻璃纤维增强PVC型材及其制备方法，由PVC原料、短切玻璃纤维、纳米碳酸钙和各种改性剂混合后经挤出机和挤出模具成型后得到玻璃纤维增强的PVC型材。该专利解决了传统PVC型材生产成本高、工作效率低的问题，同时所制备的PVC型材抗弯强度高、组装加工工艺简单、重量轻、可进行熔融焊接等特点。但是该专利使用短切玻璃纤维原丝作为增强纤维，脆性大，强度低，易碎裂，纤维往往会掉落下来，降低了PVC型材的使用寿命。

发明内容

[0005] 本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，由微晶直径5～20nm的NCC、平均纤维直径为0.1～4μm的超细玻璃纤维和PVC母料组成。NCC和超细玻璃纤维的添加，使得相同体积的PVC发泡材料强度和泡孔率显著增加，在提升强度同时，降低容重，达到了发泡PVC轻量化的目的。同时NCC的使用增大了PVC与超细玻璃纤维的接触面积，降低了表面能，避免了发泡PVC中界面处出现应力集中，易开裂失效破坏的问题，同时，超细玻璃纤维的添加改善了发泡PVC的模量，提高了其抗冲击性。

[0006] 为实现本发明的目的采用的技术方案是：提供了一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，其特征在于所述的NCC增强发泡PVC由微晶直径5～20nm的NCC、平均纤维直径为0.1～4μm的超细玻璃纤维、PVC母料和化学助剂组成。

[0007] 所述的NCC增强发泡PVC中NCC的添加量为0.05～2.50％(重量百分比)，NCC微晶尺寸为直径5-20nm，长度150-400nm。

[0008] 所述的NCC增强发泡PVC中超细玻璃纤维的比例为0.5～6.5％，纤维直径为0.1～4微米。

[0009] 所述化学助剂包括0.5～3％的稳定剂，1～2.5％的钛白粉，0.05～1.5％的硅烷表面改性剂，1.5～10％的发泡剂，0.1～4％发泡助剂，0.5～2％润滑剂和3～6％增塑剂。

[0010] 所述发泡剂为小苏打、正己烷、环己烷或偶氮二甲酰胺。

[0011] 所述发泡助剂为三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸钙或硬酯酸锌。

[0012] 所述PVC母料为增强发泡PVC配方的组成余量。

[0013] 其制备方法包括以下步骤：

[0014] 1)使用硅烷表面改性剂将超细玻璃纤维、NCC和钛白粉分别进行充分浸渍预处理，其中硅烷表面改性剂与超细玻璃纤维的比例为1∶30～50，硅烷表面改性剂与NCC的比例为1∶10～20，硅烷表面改性剂与钛白粉的比例为1∶3～8；

[0015] 2)将发泡助剂与发泡剂按照1∶1.5～2.8的比例混合均匀；

[0016] 3)在混合机300～500rpm转速下将PVC母料、稳定剂和增塑剂混合后，将混合机转速提高至800～1000rpm并加热至80～110℃使加入物料软化熔融；

[0017] 4)保持混合盘800～1000rpm转速下将预浸渍钛白粉、润滑剂和预处理NCC加入到熔融混合料中，并提高转速至1000～1200rpm；

[0018] 5)将混合机加热温度提升至115～135℃，转速提高到1500～1800rpm后加入预处理的超细玻璃纤维，使加入物料混合均匀；

[0019] 6)保持混合盘转速并降低混合机温度至90～110℃后，加入发泡剂并充分搅拌2～3min后，将混合物料排出到低速混合机中降温至30～60℃后排出得到混合料；

[0020] 7)将混合料加入到挤出机中加热融化挤出混合料胚体，经120～160℃发泡后冷却切割制成NCC增强发泡PVC产品。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

[0022] 实施例1

[0023] 一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，其特征在于所述的NCC微晶直径为3nm，超细玻璃纤维平均直径4μm。

[0024] 所述NCC的比例为2％，NCC微晶长度200nm。

[0025] 所述超细玻璃纤维的比例为1％。

[0026] 所述化学助剂包括1.5％的稳定剂，2％的钛白粉，0.05％的硅烷表面改性剂，3％的偶氮二甲酰胺发泡剂，1％的硬脂酸钙发泡助剂，1.5％润滑剂和3％增塑剂，余量为PVC母料。

[0027] 所述NCC增强发泡PVC的制备方法为：

[0028] 1)使用硅烷表面改性剂将超细玻璃纤维、NCC和钛白粉进行充分浸渍预处理，硅烷表面改性剂与超细玻璃纤维的比例为1∶30，硅烷表面改性剂与NCC的比例为1∶10，硅烷表面改性剂与钛白粉的比例为1∶3；

[0029] 2)将发泡助剂与发泡剂按照1∶1.6的比例混合均匀；

[0030] 3)在混合机500rpm转速下将PVC母料、稳定剂和增塑剂混合后，将混合机转速提高至800rpm并加热至90℃使加入物料软化熔融；

[0031] 4)保持混合盘800rpm转速下将预浸渍钛白粉、润滑剂和预处理NCC加入到熔融混合料中，并提高转速至1000rpm；

[0032] 5)将混合机加热温度提升至120℃，转速提高到1500rpm后加入预处理的超细玻璃纤维，使加入物料混合均匀；

[0033] 6)保持混合盘转速并降低混合机温度至90℃后，加入发泡剂并充分搅拌2min后，将混合物料排出到低速混合机中降温至50℃后排出得到混合料；

[0034] 7)将混合料加入到挤出机中加热融化挤出混合料胚体，经140℃发泡后冷却切割制成NCC增强发泡PVC产品。

[0035] 实施例2

[0036] 一种NCC与超细玻璃纤维共同增强发泡PVC，其特征在于所述的NCC微晶直径为10nm，超细玻璃纤维平均直径2μm。

[0037] 所述NCC的比例为3％，NCC微晶长度为300nm。

[0038] 所述超细玻璃纤维的比例为1.5％。

[0039] 所述化学助剂包括1.5％的稳定剂，1.2％的钛白粉，1％的硅烷表面改性剂，2％的正己烷发泡剂，1％的硬脂酸钙发泡助剂，1.5％润滑剂和4％增塑剂，余量为PVC母料。

[0040] 所述NCC增强发泡PVC的制备方法为：

[0041] 1)使用硅烷表面改性剂将超细玻璃纤维、NCC和钛白粉进行充分浸渍预处理，硅烷表面改性剂与超细玻璃纤维的比例为1∶30，硅烷表面改性剂与NCC的比例为1∶15，硅烷表面改性剂与钛白粉的比例为1∶8；

[0042] 2)将发泡助剂硬脂酸钙与发泡剂小苏打按照1∶2的比例混合均匀；

[0043] 3)在混合机500rpm转速下将PVC母料、稳定剂和增塑剂混合后，将混合机转速提高至900rpm并加热至100℃使加入物料软化熔融；

[0044] 4)保持混合盘900rpm转速下将预浸渍钛白粉、润滑剂和预处理NCC加入到熔融混合料中，并提高转速至1200rpm；

[0045] 5)将混合机加热温度提升至120℃，转速提高到1400rpm后加入预处理的超细玻璃纤维，使加入物料混合均匀；

[0046] 6)保持混合盘转速并降低混合机温度至100℃后，加入发泡剂并充分搅拌3min后，将混合物料排出到低速混合机中降温至50℃后排出得到混合料；

[0047] 7)将混合料加入到挤出机中加热融化挤出混合料胚体，经110℃发泡后冷却切割制成NCC增强发泡PVC产品。

[0048] 上述仅为本发明单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。