[发明专利]一种聚氯乙烯塑料组合物

说明书

技术领域

本发明属于通用高分子材料技术领域，具体涉及一种使用无毒或低毒增塑剂的聚氯乙烯塑料组合物。

背景技术

聚氯乙烯是最早工业化生产的合成树脂之一，由于其优异的电绝缘性、难燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学性能，在工业、农业、交通运输、包装及电力电讯等领域应用广泛。目前它的全球产量居第二位，仅次于聚乙烯。

由于聚氯乙烯是极性分子，分子链之间相互作用较大，在高温下熔体粘度高、热稳定性差，低温下脆性大，因此不添加任何加工助剂的聚氯乙烯几乎无法加工。而增塑剂是聚氯乙烯制品用量最大的一类助剂，为聚氯乙烯的大规模工业化应用做出了重大贡献。目前已经商业化生产的增塑剂有五百多种，以邻苯二甲酸酯类的生产和消费量最大，如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等。然而这类增塑剂具有毒性，已被美国消费者产品安全委员会(CPSC)禁止用于儿童护理用具和玩具制品，这使得开发环保无毒的新型塑料增塑剂成为增塑剂研究的热点。

尤其值得注意的是，本发明在研究环保型PVC增塑剂时，欧盟RoHS 2.0最新修改版本新增了4种禁用物质，它们分别是邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸甲苯基丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁基酯(DBP)和邻苯二甲酸二异丁基酯(DIBP)。这四种物质在材料中的限制质量分数均在0.1％以下。禁用的原因是因为这些增塑剂具有已经证实的毒性，如DEHP，会使人的性别错乱、生殖器变短、严重危害男性生殖能力，最著名的时间是最近今天发生的中国台湾塑化剂事件。再如BBP作为聚氯乙烯的增塑剂，其进入人体后，能引起中枢神经和周围神经系统的功能性变化，并进一步引起它们组织上的改变。DBP主要用于PVC的增塑剂，也能引起中枢神经和周围神经系统的功能性变化，可引起轻度致敏作用。DIBP可以通过食品包装材料直接迁移到食品中，也可以通过含有该物质的塑料制品迁移到环境中，从而对空气、水、土壤和食品造成污染。DIBP通过呼吸、饮食和皮肤接触进入人体后会对人体健康造成危害，为内分泌干扰物。2015年6月4日，欧盟发布了上述4种物质的禁用时间表。2019年7月22日起所有输欧电子电器产品(除医疗和监控设备)均需满足上述质量分数限制要求；2021年7月22日期，医疗设备(包括体外医疗设备)和监控设备(包括工业监控设备)也将纳入该管控范围。

由上述新的环保法令可知，针对量大面广的PVC塑料，其增塑剂无毒化环保化改性势在必行，而邻苯二甲酸酯类增塑剂势必被淘汰。PVC行业的发展依赖于新的增塑剂产品。在这一背景下，本发明公开一种新的聚氯乙烯组合物增塑剂，不含上述邻苯二甲酸酯类增塑剂。

聚氯乙烯的分子结构通式为[CH₂-CHCl]_n，由于高氯含量及极性C-Cl键的存在，使得聚氯乙烯分子链之间具有很强的相互作用，当使用聚醚碳酸酯(或者环状碳酸酯)做增塑剂时，富含氧原子的极性聚醚碳酸酯(或者环状碳酸酯)可插入到聚氯乙烯分子链之间，其极性部分(-OCOO-)与聚氯乙烯的分子链的极性部分(-C-Cl-)相互作用，形成聚合物-增塑剂体系，而非极性部分(烷基链)则嵌入聚氯乙烯分子链之间，使得聚氯乙烯分子链之间的距离增大，大分子间相互作用力减弱，自由体积增大，分子链运动增强，因此该组合物体系具有良好的相容性，且能够有效提高聚氯乙烯的弹性及柔韧性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种聚氯乙烯塑料组合物。所述组合物可生物降解、不产生有毒有害物质，安全环保，且具有良好的相容性及优异的抗冲击性能和机械性能。

为解决技术问题，本发明提供了一种聚氯乙烯塑料组合物，是由以下重量份的成分组成：聚氯乙烯树脂100份，增塑剂1～150份，稳定剂2～10份，润滑剂2～9份；所述增塑剂为聚醚碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种；其中，聚醚碳酸酯由二氧化碳和环氧化物经调节聚合得到，环碳酸酯由二氧化碳和环氧化物经偶合反应得到。

本发明中，所述组合物是由以下重量份的成分组成：聚氯乙烯树脂100份，增塑剂1～100份，稳定剂2～7份，润滑剂3～7份。

本发明中，所述聚醚碳酸酯为线形结构的聚碳酸酯，数均分子量为500～20000g/mol，分子量分布为1.1～5.0，碳酸酯链节的摩尔百分含量为5～99％。

本发明中，调节聚合以得到线形结构的聚醚碳酸酯时，所述的环氧化物为环氧环己烷、环氧环戊烷、环氧十一烯酸酯、环氧十二烷、端基为芳基或芳氧基或含C1～12的烷基链的端环氧化合物中的任意一种。