專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)改性蒙脫石熔融插層聚氯乙烯形成的納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，隨著國(guó)家化學(xué)建材新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，硬質(zhì)PVC制品呈突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)，其中門(mén)窗異型材已達(dá)年產(chǎn)50萬(wàn)噸以上，PVC管材也達(dá)到年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上?，F(xiàn)PVC型材配方體系一般是PVC/CPE、PVC/抗沖型ACR等，是典型的橡膠增韌塑料體系。傳統(tǒng)的彈性體增韌PVC，由于加入低模量的橡膠相，常常使材料韌性提高的同時(shí)，剛性、拉伸強(qiáng)度、耐熱性和加工性能都有不同程度的損失。
利用具有天然層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)層狀硅酸鹽材料--蒙脫石經(jīng)插層劑化學(xué)修飾后，再與PVC原位復(fù)合制備有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化材料，為PVC增強(qiáng)增韌提供了一條新思路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種材料力學(xué)性能優(yōu)良，耐熱性能和加工性能又有提高的聚氯乙烯納米復(fù)合材料。
本發(fā)明提出的聚氯乙烯納米復(fù)合材料，是用有機(jī)改性蒙脫石插層聚氯乙烯(PVC)制備而成，其原材料按重量的組份配比如下聚氯乙烯 100母料 10.5-15.5穩(wěn)定劑 2-5加工助劑 1本發(fā)明所用的聚氯乙烯型號(hào)可以為WS-1000。
本發(fā)明所采用的有機(jī)改性蒙脫石(O-MMT)是經(jīng)陽(yáng)離子交換劑16-18碳烷基銨鹽、雙16-18碳烷基銨鹽改性的蒙脫石，其片層間距為2nm-4nm。蒙脫石粒徑一般為20-100μm。
本發(fā)明所采用的插層母料配方如下(重量份)插層樹(shù)脂 100有機(jī)改性蒙脫石(O-MMT)10-50穩(wěn)定劑 2-5
本發(fā)明中，所采用的插層樹(shù)脂可以是氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(VP)、抗沖型丙烯酸酯(ACR)之一種。所采用的穩(wěn)定劑可以是鉛鹽、有機(jī)錫、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇之一種。所采用的加工助劑為常規(guī)材料，如由于本發(fā)明在PVC中復(fù)合了有機(jī)改性蒙脫石，故亦稱(chēng)該材料為聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料。
本發(fā)明的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料采用母料法熔融插層制備，具體步驟如下(1)將所述插層樹(shù)脂、有機(jī)改性蒙脫石和穩(wěn)定劑按重量配比放入高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融共混，加工溫度為110-130℃，得到插層母料。
(2)再將聚氯乙烯和插層母料、穩(wěn)定劑、加工助劑按重量配比放入高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融共混，加工溫度為140-160℃，即得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料。
本發(fā)明所制得的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料中，有機(jī)改性蒙脫石在聚氯乙烯基體中達(dá)到納米分散水平，形成了插層結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料具有很好的綜合性能，其沖擊強(qiáng)度大幅度提高。例如，材料的力學(xué)性能(強(qiáng)度、韌性)及耐熱性可同時(shí)提高，且加工流動(dòng)性有所改善。這樣，對(duì)于PVC門(mén)窗異型材，就可提高型材的物理力學(xué)性能指標(biāo)；或在保持型材落錘沖擊性能與剛性基礎(chǔ)上，降低型材的壁厚，從而降低門(mén)窗每平方米型材用量，提高了塑料門(mén)窗的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。另外，對(duì)于耐熱PVC電力管材，可以一改傳統(tǒng)的以CPVC提高其耐熱性的改性方法(此方法制品加工特別困難)，用層狀蒙脫石改性PVC，既可以提高耐熱溫度，又可改善其加工流動(dòng)性。另外，該材料由于層狀粘土的加入，可使其具有良好的阻燃性能和自熄。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和3克穩(wěn)定劑共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為110℃，得插層母料1；將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和10克O-MMT、3克穩(wěn)定劑鉛鹽共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為130℃，得插層母料2；將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和20克O-MMT、3克穩(wěn)定劑鉛鹽共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為120℃，得插層母料3；將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和30克O-MMT、3克穩(wěn)定劑有機(jī)錫共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為125℃，得插層母料4；將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和40克O-MMT、3克穩(wěn)定劑有機(jī)錫共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為110℃，得插層母料5；將100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和50克O-MMT、3克穩(wěn)定劑硬酯酸鈣共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為130℃，得插層母料6。
將100g抗沖型ACR和3克穩(wěn)定劑硬脂酸鈣共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為110℃，得插層母料7。
將100g抗沖型ACR和和10克O-MMT、3克穩(wěn)定劑硬脂酸鋇共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為130℃，得插層母料8。
將100g抗沖型ACR和和20克O-MMT、3克穩(wěn)定劑硬脂酸鋇共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為125℃，得插層母料9。
將100g抗沖型ACR和和30克O-MMT、3克穩(wěn)定劑有機(jī)錫共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為120℃，得插層母料10。
將100g抗沖型ACR和和40克O-MMT、3克穩(wěn)定劑有機(jī)錫共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為110℃，得插層母料11。
將100g抗沖型ACR和和50克O-MMT、3克穩(wěn)定劑鉛鹽共混，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為130℃，得插層母料12。
實(shí)施例1將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯空白料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例2將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與10.5g母料1混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例3將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與11.5g母料2混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例4將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與12.5g母料3混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例5將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與13.5g母料4混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例6將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與14.5g母料5混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例7將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與15.5g母料6混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例8將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與10.5g母料7混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例9將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪然后與11.5g母料8混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例10將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后12.5g母料9混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例11將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與13.5g母料10混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例12將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與14.5g母料11混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例13將100g聚氯乙烯、2-5g穩(wěn)定劑和1g加工助劑共混，用高速攪拌機(jī)攪拌，然后與15.5g母料12混合，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融插層，加工溫度為140-160℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其性能見(jiàn)表1。
表1熔融插層母料法制備聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料的性能比較

權(quán)利要求
1.一種聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于由有機(jī)改性蒙脫石插層聚氯乙烯制備而成，其原料按重量的組份配比如下聚氯乙烯 100插層母料 10.5-15.5穩(wěn)定劑2-5加工助劑 1其中，插層母料的按重量的組份配比如下插層樹(shù)脂 100有機(jī)改性蒙脫石(O-MMT) 10-50穩(wěn)定劑2-5
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于所用的插層樹(shù)脂為氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、抗沖型丙烯酸酯之一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于所用的穩(wěn)定劑為鉛鹽、有機(jī)物、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇之一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于所述的有機(jī)改性蒙脫石的陽(yáng)離子交換劑為16-18碳烷基銨鹽、雙16-18碳烷基銨鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于所用的有機(jī)改性蒙脫石的層間距為2.0nm-4.0nm，粒徑為20-100μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其特征在于采用的聚氯乙烯的含氯量為35-37％。
7.一種如權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將插層樹(shù)脂、有機(jī)改性蒙脫石和穩(wěn)定劑按重量配比放入高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融共混，加工溫度為110-130℃，得插層母料；(2)將聚氯乙烯、插層母料、穩(wěn)定劑和加工助劑按重量配比放入高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙輥塑煉機(jī)或擠出機(jī)或密煉機(jī)熔融共混，加工溫度為110-130℃，得到聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明為一種聚氯乙烯/蒙脫石納米復(fù)合材料，其原材料包括聚氯乙烯、插層樹(shù)脂(氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物，抗沖型丙烯酸酯)和有機(jī)改性蒙脫石、穩(wěn)定劑(鉛鹽，有機(jī)錫，硬脂酸鈣，硬脂酸鋇等)和加工助劑，采用母料法熔融插層制備獲得。本發(fā)明的復(fù)合材料力學(xué)性能明顯提高，并且材料的加工性能也有所改善。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1482170SQ0314192
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者任杰, 劉艷, 任 杰 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)