本發(fā)明屬于復(fù)合加工助劑，尤其涉及一種抗拉伸cpvc板材用加工助劑及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、cpvc板材是一種高性能熱塑性塑料板材，現(xiàn)有技術(shù)中，常通過添加玻璃纖維以提高cpvc板材的拉伸強(qiáng)度，然而，由于玻璃纖維剛性高、與cpvc基體界面結(jié)合較弱，易在受力時引發(fā)應(yīng)力集中，導(dǎo)致板材脆性增加，沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率顯著下降，削弱其抗沖擊性能。

2、公告號為cn111423673b的中國專利文件公開了一種耐熱耐高溫的pvc電力管及其制備方法，并公開了一種改性填料：將去離子水、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、叔十二硫醇、過氧化氫異丙苯、松香酸皂混勻，得到單體混合液，在反應(yīng)釜中分別加入去離子水、葡萄糖、焦磷酸鈉、脂肪酸鉀鹽、硫酸亞鐵溶液、松香酸鉀、氫氧化鉀和聚丁二烯膠乳，在氮氣氣氛下加入改性蒙脫土，攪拌分散后，加入納米玻璃纖維后升溫，通過蠕動泵將單體混合液加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，經(jīng)破乳、過濾、脫水、干燥后得到復(fù)合改性填料。

3、上述復(fù)合改性填料可作為加工助劑與cpvc共混制備板材，在板材使用時，玻璃纖維可有效提升板材的拉伸強(qiáng)度，聚丁二烯橡膠具有優(yōu)異的增韌性能，能夠吸收沖擊能量，改善板材的韌性。然而，上述板材在高溫高濕環(huán)境下長期使用時，聚丁二烯橡膠容易老化，使得板材硬化、脆化，同時玻璃纖維表面的硅氧鍵在濕熱條件下可能發(fā)生水解，導(dǎo)致玻璃纖維與cpvc基體脫粘，引發(fā)局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致板材拉伸強(qiáng)度和沖擊性能顯著下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種抗拉伸cpvc板材用加工助劑及其制備工藝，所制加工助劑能夠和cpvc共混制備cpvc板材，該板材在高溫高濕環(huán)境中使用時，能夠長期保持較高的抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

2、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種抗拉伸cpvc板材用加工助劑的制備工藝，包括以下步驟：

4、s1、將玻璃纖維分散在kh-550水解液中，攪拌反應(yīng)，經(jīng)洗滌、干燥后分散在雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液中，升溫，攪拌反應(yīng)，經(jīng)洗滌、干燥后分散在odi溶液中，升溫，攪拌反應(yīng)，洗滌后分散在gma溶液中，升溫，攪拌反應(yīng)，經(jīng)洗滌、干燥后得到改性玻璃纖維；

5、s2、向去離子水中加入分散劑混勻，得到分散液，將改性玻璃纖維分散在分散液中，加入引發(fā)劑和ba，升溫，攪拌反應(yīng)，加入引發(fā)劑和mma，攪拌反應(yīng)，經(jīng)洗滌、干燥后得到加工助劑。

6、本發(fā)明依次采用kh-550水解液、雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液、odi、gma對玻璃纖維進(jìn)行表面功能化處理，得到改性玻璃纖維，通過ba和mma在改性玻璃纖維外依次接枝彈性層和ba-mma共聚外層，得到加工助劑，該加工助劑與cpvc共混制備得到的cpvc板材在高溫高濕環(huán)境中長期使用時，能夠有效保持較高的拉伸強(qiáng)度和較好的抗沖擊性能。

7、在改性玻璃纖維的制備過程中，kh-550水解液中低聚硅醇的硅羥基和玻璃纖維表面的硅羥基之間發(fā)生縮合反應(yīng)生成si-o-si鍵，在玻璃纖維表面引入伯氨基，雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液中的環(huán)氧基與伯氨基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，在玻璃纖維表面引入環(huán)氧交聯(lián)層和羥基，其中一部分羥基和odi的異氰酸酯基發(fā)生反應(yīng)，在玻璃纖維表面接枝帶有長鏈?zhǔn)送榛陌被姿狨ト嵝枣湺危硪徊糠至u基和gma的環(huán)氧基之間發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，在玻璃纖維表面引入碳碳雙鍵，得到改性玻璃纖維；在引發(fā)劑的引發(fā)下，改性玻璃纖維表面的碳碳雙鍵和ba的碳碳雙鍵之間發(fā)生自由基共聚反應(yīng)，在改性玻璃纖維表面形成以pba為主的彈性層，在引發(fā)劑的引發(fā)下，mma和彈性層發(fā)生自由基共聚反應(yīng)，形成ba-mma共聚外層，得到加工助劑。

8、加工助劑中的玻璃纖維和其表面的環(huán)氧交聯(lián)層具有較高的拉伸模量，能夠提高cpvc板材的拉伸強(qiáng)度，ba-mma共聚外層與cpvc的極性相匹配，二者相容性良好，有利于加工助劑均勻分散在cpvc板材中，加工助劑中含有柔軟的彈性層和氨基甲酸酯柔性鏈段，緩解剛性的玻璃纖維和其表面的環(huán)氧交聯(lián)層引起的應(yīng)力集中，提高cpvc板材的沖擊強(qiáng)度，氨基甲酸酯柔性鏈段、彈性層形成疏水屏障，有效阻隔外界水分子向加工助劑內(nèi)部擴(kuò)散，抑制改性玻璃纖維中的si-o-si鍵與水分子接觸并發(fā)生水解，維持長期處于高溫高濕環(huán)境中的環(huán)氧交聯(lián)層、氨基甲酸酯柔性鏈段、彈性層和ba-mma共聚外層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而使得cpvc板材在高溫高濕環(huán)境中使用時，能夠長期保持較高的抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

9、進(jìn)一步的，所述kh-550水解液通過以下方式制備：將無水乙醇、kh-550、去離子水混合，滴加乙酸溶液調(diào)整ph值為4-5，300-400rpm攪拌1.5-2.5h，得到kh-550水解液。

10、kh-550在酸催化條件下，與水分子發(fā)生水解反應(yīng)生成單體硅醇，單體硅醇之間發(fā)生縮合反應(yīng)生成低聚硅醇，低聚硅醇中含有伯氨基和硅羥基，為后續(xù)與玻璃纖維表面的硅羥基之間發(fā)生縮合反應(yīng)生成si-o-si鍵，從而在玻璃纖維表面引入伯氨基提供分子基礎(chǔ)。

11、進(jìn)一步的，所述雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液通過將雙酚a二縮水甘油醚、聚合度為2的雙酚a型環(huán)氧樹脂和丙酮混勻得到。

12、雙酚a二縮水甘油醚和雙酚a型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基可與玻璃纖維表面的伯氨基之間發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，其中，聚合度為2的雙酚a型環(huán)氧樹脂中因含有多個雙酚a剛性重復(fù)單元，有利于在玻璃纖維表面形成致密的環(huán)氧交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并同步引入羥基。

13、進(jìn)一步的，所述odi溶液通過將odi、乙酸乙酯、dbtdl在惰性氣氛中混勻得到。

14、進(jìn)一步的，所述gma溶液通過將gma、hq、thf混勻得到。

15、hq作為阻聚劑，能夠抑制gma分子之間提前發(fā)生自聚，使得gma分子能夠以單體形式與玻璃纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而將碳碳雙鍵共價接枝在玻璃纖維表面，為后續(xù)在玻璃纖維表面構(gòu)建以pba為主的彈性層提供分子基礎(chǔ)。

16、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，將玻璃纖維加入kh-550水解液中，700-800rpm攪拌15-25min，300-400rpm攪拌1-2h，經(jīng)無水乙醇洗滌后烘干，加入到雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液中，700-800rpm攪拌15-25min，升溫至65-70℃，300-400rpm攪拌2-3h，經(jīng)丙酮洗滌后置于50-60℃、8-10kpa環(huán)境中干燥2-3h，在惰性氣氛保護(hù)下加入到odi溶液中，700-800rpm攪拌15-25min，升溫至55-65℃，300-400rpm攪拌1-2h，經(jīng)乙酸乙酯和thf洗滌后加入到gma溶液中，700-800rpm攪拌15-25min，升溫至60-70℃，300-400rpm攪拌1.5-2.5h，經(jīng)thf和乙酸乙酯洗滌后置于50-60℃、8-10kpa環(huán)境中干燥2-3h，得到改性玻璃纖維。

17、進(jìn)一步的，所述烘干的溫度為100-110℃，烘干時間為2-3h。

18、玻璃纖維經(jīng)kh-550水解液處理后，通過si-o-si鍵在玻璃纖維表面接枝伯氨基，隨后進(jìn)行烘干，去除玻璃纖維表面的水分，防止水分子消耗雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液中的環(huán)氧基，使得雙酚a二縮水甘油醚、雙酚a型環(huán)氧樹脂能夠和伯氨基充分發(fā)生反應(yīng)，有利于在玻璃纖維表面形成環(huán)氧交聯(lián)層并同步生成羥基，之后進(jìn)行減壓干燥，去除玻璃纖維表面吸附的水分，防止水分子與odi溶液中的異氰酸酯基發(fā)生副反應(yīng)，在dbtdl的催化作用下，odi的異氰酸酯基和玻璃纖維表面的一部分羥基發(fā)生反應(yīng)，在環(huán)氧交聯(lián)層上共價接枝氨基甲酸酯柔性鏈段，gma溶液中的環(huán)氧基與玻璃纖維表面的另一部分羥基發(fā)生反應(yīng)，在環(huán)氧交聯(lián)層上共價接枝碳碳雙鍵，得到改性玻璃纖維。

19、進(jìn)一步的，所述步驟s2中，向分散液中加入改性玻璃纖維，700-800rpm攪拌20-30min，加入引發(fā)劑和ba混勻，升溫至70-80℃，300-400rpm攪拌1.5-2.5h，加入引發(fā)劑和mma，350-400rpm攪拌2-3h，過濾，經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌后，置于60-70℃、6-8kpa環(huán)境中干燥4-6h，得到加工助劑。

20、向分散液中分兩次加入引發(fā)劑，使得自由基濃度處于較低水平。第一次加入引發(fā)劑后，由于自由基濃度較低，能夠有效抑制ba在分散液中發(fā)生均聚反應(yīng)，促使自由基優(yōu)先在改性玻璃纖維表面的碳碳雙鍵位點上形成活性中心，進(jìn)而引發(fā)ba單體進(jìn)行接枝聚合，在改性玻璃纖維表面構(gòu)建以pba為主的彈性層；在mma加入時補加引發(fā)劑，維持較低的自由基濃度，促進(jìn)mma單體與pba的活性鏈末端發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而形成ba-mma共聚外層。

21、一種抗拉伸cpvc板材用加工助劑，由上述抗拉伸cpvc板材用加工助劑的制備工藝制備得到，包括以下質(zhì)量份原料：改性玻璃纖維15-20份，ba?18-25份，引發(fā)劑0.6-1.0份，mma?3-5份；所述改性玻璃纖維包括以下質(zhì)量份原料：玻璃纖維17-25份，kh-550水解液210-215份，雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液142-155份，odi溶液115-129份，gma溶液143-156份；所述改性玻璃纖維的長度為1-3mm，直徑為7-13μm；所述引發(fā)劑為kps。

22、進(jìn)一步的，所述kh-550水解液包括以下質(zhì)量份原料：無水乙醇275-286份，kh-55028-35份，去離子水16-20份；所述雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液包括25-35質(zhì)量份雙酚a二縮水甘油醚、5-9質(zhì)量份聚合度為2的雙酚a型環(huán)氧樹脂和280-290質(zhì)量份丙酮；所述odi溶液包括4-8質(zhì)量份odi、95-106質(zhì)量份乙酸乙酯和0.2-0.3質(zhì)量份dbtdl；所述gma溶液包括10-16質(zhì)量份gma、0.02-0.04質(zhì)量份hq和205-217質(zhì)量份thf；所述分散液包括3-5質(zhì)量份分散劑和240-255質(zhì)量份去離子水；所述分散劑為sds。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、本發(fā)明依次采用kh-550水解液、雙酚a型環(huán)氧樹脂溶液、odi、gma處理玻璃纖維，在玻璃纖維外通過si-o-si鍵引入伯氨基并構(gòu)建環(huán)氧交聯(lián)層，環(huán)氧交聯(lián)層上共價接枝有氨基甲酸酯柔性鏈段和碳碳雙鍵，得到改性玻璃纖維，在引發(fā)劑的作用下，通過ba和mma在改性玻璃纖維外構(gòu)建彈性層和ba-mma共聚外層，得到加工助劑，該加工助劑可與cpvc混合以制備cpvc板材。本發(fā)明所制加工助劑中的ba-mma共聚外層有助于加工助劑的均勻分散，玻璃纖維和環(huán)氧交聯(lián)層能夠提高板材的拉伸強(qiáng)度，彈性層和氨基甲酸酯柔性鏈段能夠提高板材的沖擊強(qiáng)度，氨基甲酸酯柔性鏈段、彈性層共同形成疏水屏障，有效抑制si-o-si鍵與水分子接觸并發(fā)生水解，使得環(huán)氧交聯(lián)層、氨基甲酸酯柔性鏈段、彈性層和ba-mma共聚外層的結(jié)構(gòu)能夠在高溫高濕的環(huán)境中維持長期穩(wěn)定性，cpvc板材在高溫高濕環(huán)境中使用時，能夠長期保持較高的抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。