專(zhuān)利名稱(chēng)：插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以氯乙烯單體和有機(jī)化皂石為原料進(jìn)行的插層聚合生產(chǎn)聚氯乙烯-有機(jī)化 皂石復(fù)合材料及制備方法技術(shù)領(lǐng)域，是一種插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料及其 生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂是通用塑料之一，由于其優(yōu)良的的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、自 熄性、低廉的價(jià)格而廣泛地應(yīng)用于交通、機(jī)械、家具、絕緣材料、建筑材料等領(lǐng)域。但是， PVC樹(shù)脂是一種硬脆性材料，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，PVC也暴露出熔體粘度大、抗沖擊性能差、
熱穩(wěn)定性差、模量低、加工性能不好等缺點(diǎn)，限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。目前，采用 加入少量填加劑填充改性的方法來(lái)降低收縮和提高其剛度。填加劑有碳酸鈣、硅石灰、高 嶺土、滑石粉、云母等無(wú)機(jī)物提高材料的硬度、模量和耐熱性，但同時(shí)導(dǎo)致了材料強(qiáng)度下 降，使得復(fù)合材料的性能很難大幅度提高。
聚合物復(fù)合材料是目前最有廣泛前景、綜合性能較好的復(fù)合材料，其制備與傳統(tǒng)復(fù)合 材料不同之點(diǎn)是采用獨(dú)特的插層聚合制備技術(shù)。所謂插層聚合，就是將聚合物單體分子插 入到層狀硅酸鹽層間的納米空間中，利用聚合熱或剪切力將層狀硅酸鹽剝離成納米基本結(jié) 構(gòu)單元或微區(qū)而均勻地分散到聚合物基體中從而制得復(fù)合材料。這種技術(shù)操作簡(jiǎn)單、易行， 可以大幅度的提高材料各項(xiàng)性能，并賦予材料新的特殊功能。
美國(guó)專(zhuān)利USP 6271297中采用有機(jī)絡(luò)離子或偶聯(lián)劑對(duì)層狀硅酸鹽進(jìn)行有機(jī)修飾，用環(huán) 氧樹(shù)脂作為輔助插層劑，然后進(jìn)行聚合物熔融共混，得到插層型的聚合物/層狀硅酸鹽復(fù) 合材料。中國(guó)專(zhuān)利CN1340564，描述了一種納米粒子增韌增強(qiáng)聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方 法，其中的納米粒子主要是指顆粒狀碳酸鈣、二氧化硅。近年來(lái)，采用納米技術(shù)用層狀硅 酸鹽對(duì)聚合物進(jìn)行改性正在成為聚合物改性的新方向。
皂石是天然納米材料，具有特殊的三八面體結(jié)構(gòu)。皂石礦具有特殊的三八面體晶體結(jié) 構(gòu)，有極高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。皂石是天然納米材料，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)和具有正電性，使其成 為生產(chǎn)天然無(wú)機(jī)凝膠的原料。以皂石為主要原料制成的無(wú)機(jī)凝膠具有許多獨(dú)特的性能極 強(qiáng)的水化膨脹性和觸變性，膠體稠而不粘，極佳的懸浮性、分散性，pH值為4至ll范圍 內(nèi)，體系十分穩(wěn)定。天然凝膠有良好的抗鹽性、抗酶性，與纖維素等聚合物復(fù)配有明顯的 協(xié)同增稠效應(yīng)，還有較高的離子交換能力和吸附有機(jī)陽(yáng)離子的能力，與極性溶劑有較好的 配伍性，能有效地穩(wěn)定W/0和0/W乳液。因此皂石具有廣泛的用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法和制品，克 服了現(xiàn)有技術(shù)之不足，使其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗沖擊等力學(xué)性能均有提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化'皂石復(fù)合材
料，其按原料含有去離子水100重量份至200重量份、氯乙烯單體100重量份、有機(jī)化皂 石1重量份至5重量份、引發(fā)劑0. 02重量份至0. 06重量份、分散劑0. 02重量份至0. 08 重量份、助劑0.02重量份至0.06重量份。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種上述插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù) 合材料的生產(chǎn)方法，其首先將所需要量的去離子水、有機(jī)化皂石、引發(fā)劑、分散劑、助劑 注入所需要的反應(yīng)釜中，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0.5MPa。 抽真空度到-0. 08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體，常溫?cái)嚢?0分鐘至30分鐘，然 后升溫為55. 5'C至58. 5"進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘至900 轉(zhuǎn)/分鐘，聚合反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)至7小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到O. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干 等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種上述插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù) 合材料的制品，其以插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料為原料制成的制品。
下面是對(duì)上述本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)
上述有機(jī)化皂石按原料可含有皂石和有機(jī)陽(yáng)離子鹽，皂石與有機(jī)陽(yáng)離子鹽的配比為每 100克皂石比0. 1摩爾至0. 2摩爾有機(jī)陽(yáng)離子鹽。
上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽可包括下述通式所表示的一種化合物或一種以上的化合物的混合 物，其通式如下<formula>formula see original document page 5</formula>其中A表示氮或磷，X表示氯或溴，R'表示C,2至C22的脂肪直鏈，R2和R3表示H或 d至C8的脂肪鏈或含脂環(huán)基鏈，R4表示芳基、取代芳基、芳基取代烴基、同R'定義的基、 或同R2定義的基。
上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽可為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三 甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨和雙十八烷基二甲基氯化銨中的一種或一種以上的
混合物；或者有機(jī)陽(yáng)離子鹽為四甲基氯化銨與十二烷基三甲基氯化銨、十六垸基三甲基氯
化銨和十八烷基三甲基氯化銨三種中的任意混合物。
上述有機(jī)化皂石是通過(guò)下述步驟得到的
A、 將所需要量的原料皂石在去離子水中攪拌均勻后配制成2%至10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度的 穩(wěn)定皂石懸浮液；
B、 將所需要量的有機(jī)陽(yáng)離子鹽在去離子水中攪拌均勻后配制成2%至10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃 度的穩(wěn)定的溶液；
C、 將步驟A制備的懸浮液在5(TC至9(TC下攪拌10分鐘至30分鐘后，將步驟B制備 的有機(jī)陽(yáng)離子鹽溶液加入到上述皂石懸浮液中反應(yīng)1小時(shí)至4小時(shí)；
D、反應(yīng)后過(guò)濾，并將過(guò)濾物用去離子水進(jìn)行洗滌，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè) 直到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在為止，將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為 60微米至74微米的有機(jī)化皂石。
上述制備有機(jī)化皂石的攪拌速度可為400轉(zhuǎn)/分鐘至1000轉(zhuǎn)/分鐘。
上述引發(fā)劑可為過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引 發(fā)劑可為過(guò)氧化二月桂酰和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引發(fā)劑可為過(guò)氧化二
碳酸雙(2)-乙基己酯
上述分散劑可為聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素中的一種或二種混合物。 上述助劑可為乙二胺四乙酸四鈉或碳酸氫銨或它們的任意混合物。 本發(fā)明所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗沖 擊等力學(xué)性能有明顯的提高，獲得聚氯乙烯復(fù)合材料的新品種。本發(fā)明的插層聚合聚氯乙 烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料可以廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、家具、絕緣材料、建筑材料等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)上述本發(fā)明的技術(shù)方案和實(shí)際情況來(lái)確定具體 的實(shí)施方式。
實(shí)施例l: -
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在1000克的去離子水中攪拌，形成10%質(zhì)量分
數(shù)濃度穩(wěn)定懸浮液;將有機(jī)陽(yáng)離子鹽十六烷基三甲基氯化銨0. 141摩爾在去離子水中配制 成2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在9CTC下攪拌皂石懸浮液10分鐘，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽十六垸基三甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)4 小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直 到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米 至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水20重量份、有機(jī)化皂 石0.5重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯0.006重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜 中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0.008重量份，加入助劑乙二胺四乙酸四鈉0.006重量 份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0. 5MPa。抽真空度到-0. 08MPa， 維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?0分鐘,然后升溫至55. 5'C進(jìn)行插 層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間為5.5小時(shí)，當(dāng)聚合壓 降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為118 mL/g,白度88%,表觀 0. 51g/mL，吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例 所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下插層聚合聚氯乙烯-
有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約17. 21%,抗沖擊強(qiáng)度約7. 3281千焦/平方米 (KJ/m2),拉伸強(qiáng)度約46. 07兆帕(MPa)。 實(shí)施例2:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在2000克的去離子水中攪拌，形成5%質(zhì)量分?jǐn)?shù) 濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八烷基二甲基氯化銨0. 1194摩爾在去離子水中配 制成5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在8(TC下攪拌皂石懸浮液15分鐘，攪拌速度為900轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八垸基二甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)2 小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直 到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米 至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水12重量份、有機(jī)化皂 石0. 1重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯0. 002重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜 中，加入分散劑羥丙基甲基纖維素(HPMC ) 0.008重量份，加入助劑碳酸氫銨0. 006重 量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0. 5MPa。抽真空度到-0. 08MPa, 維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?0分鐘,然后升溫至58.5'C進(jìn)行插 層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間為7小時(shí)，當(dāng)聚合壓降 達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為107 mL/g，白度84%，表觀 0.53g/mL,吸油率21。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例 所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約19. 32%,抗沖擊強(qiáng)度約9. 6391千焦/平方米 (KJ/m2),拉伸強(qiáng)度約42.85兆帕(MPa)。
實(shí)施例3:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在3000克的去離子水中攪拌，形成3.3%質(zhì)量分 數(shù)濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽十八垸基三甲基氯化銨0. 1407摩爾在去離子水中配 制成2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在55'C下攪拌皂石懸浮液30分鐘，攪拌速度為750轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽十八烷基三甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)2. 5 小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直 到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米 至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水15重量份，有機(jī)化皂 石0. 3重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯0. 001重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基 己酯0. 001重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0. 002重量份，加
入助劑乙二胺四乙酸四鈉0.002重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘,試壓壓 力為0.5MPa。抽真空度到-0. 08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)?拌30分鐘,然后升溫至57. 5'C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分鐘。 聚合反應(yīng)時(shí)間為6.5小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到O. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到 插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為109mL/g,白度86%,表觀O. 52g/mL， 吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約16. 89%,抗沖擊強(qiáng)度約8. 1385千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng) 度約39. 78兆帕(MPa)。
實(shí)施例4:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在2500克的去離子水中攪拌，形成4%質(zhì)量分?jǐn)?shù) 濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽十六垸基三甲基氯化銨0. 2摩爾、四甲基氯化銨0. 0994 摩爾均勻混合后在去離子水中配制成3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在5(TC下攪拌皂石懸浮液25 分鐘，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，然后將上述十六烷基三甲基氯化銨和四甲基氯化銨混合 有機(jī)陽(yáng)離子鹽溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)2小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離 子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗 滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水17重量份，有機(jī)化皂 石0.4重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯0.0025重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2) -乙 基己酯0. 0035重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑羥丙基甲基纖維素(HPMC )0, 002 重量份，加入助劑碳酸氫銨0. 002重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘,試壓 壓力為0.5MPa。抽真空度到-0. 08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫 攪拌25分鐘,然后升溫至56'C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘。 聚合反應(yīng)時(shí)間為5.3小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到O. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到 插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為116mL/g,白度85%,表觀O. 54g/mL, 吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約18. 33%,抗沖擊強(qiáng)度約9. 2642千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng) 度約45.26兆帕(MPa)。
實(shí)施例5:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在4000克的去離子水中攪拌，形成2. 5%質(zhì)量分 數(shù)濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽十二烷基三甲基氯化銨0. 1398摩爾在去離子水中配 制成7%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在8(TC下攪拌皂石懸浮液20分鐘，攪拌速度為850轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽十二烷基三甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)1. 5 小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直 到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米 至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水13重量份，有機(jī)化皂
石0.35重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化二月桂酰0.001重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯 0.001重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0.001重量份和羥丙基 甲基纖維素(HPMC ) 0. 001重量份，加入助劑乙二胺四乙酸四鈉0. 0035重量份和碳酸氫 銨0.0025重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0.5MPa。抽真空 度到-0.08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?0分鐘，然后升溫 至57'C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間為6. 5小 時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī) 化皂石復(fù)合材料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為113mL/g,白度87%,表觀O. 53g/mL， 吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約17. 84%，抗沖擊強(qiáng)度約7. 8053千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng) 度約47. 33兆帕(MPa)。
實(shí)施例6 :
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在5000克的去離子水中攪拌，形成2%質(zhì)量分?jǐn)?shù) 濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽十二垸基三甲基氯化銨0.2摩爾在去離子水中配制成 4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在75"下攪拌皂石懸浮液18分鐘，攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，然 后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽十二烷基三甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng)1小 時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè)直到 洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至 74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水16重量份，有機(jī)化皂 石0. 45重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化二月桂酰0. 0035重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯 0.0025重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0.003重量份和羥丙 基甲基纖維素(HPMC ) 0.003重量份，加入助劑乙二胺四乙酸四鈉0.004重量份和碳酸 氫銨0.002重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0.5MPa。抽真 空度到-0.08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?0分鐘,然后升 溫至57. 5""C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間為6. 2 小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
釆用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為111mL/g,白度86%，表觀O. 52g/mL, 吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約19. 53%，抗沖擊強(qiáng)度約8. 2677千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸強(qiáng) 度約43. 12兆帕(MPa)。
實(shí)施例7:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在5000克的去離子水中攪拌，形成2%質(zhì)量分?jǐn)?shù) 濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八烷基二甲基氯化銨O. 15摩爾在去離子水中配制 成4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在6(TC下攪拌皂石懸浮液30分鐘，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八烷基二甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng) 1.5小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢 測(cè)直到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在；將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60 微米至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水18重量份，有機(jī)化皂 石0. 37重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化二月桂酰0. 0035重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯 0.0015重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0.003重量份和羥丙 基甲基纖維素(HPMC ) 0. 004重量份，加入助劑乙二胺四乙酸四鈉0. 0045重量份和碳酸 氫銨0. 001重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘,試壓壓力為0. 5MPa。抽真 空度到-0.08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?5分鐘,然后升 溫至56. 5。C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間為5. 8 小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯乙烯-
有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為115mL/g,白度88%,表觀O. 53g/mL， 吸油率21。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約17.78%,抗沖擊強(qiáng)度約8. 4316千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng) 度約40. 55兆帕(MPa)。
實(shí)施例8:
制備有機(jī)化皂石將原料皂石100克在5000克的去離子水中攪拌，形成2%質(zhì)量分?jǐn)?shù) 濃度穩(wěn)定懸浮液；將有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八烷基二甲基氯化銨O. 15摩爾在去離子水中配制 成4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度溶液。在6CTC下攪拌皂石懸浮液30分鐘，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘， 然后將上述有機(jī)陽(yáng)離子鹽雙十八垸基二甲基氯化銨溶液加入到上述皂石懸浮液中，反應(yīng) 1.5小時(shí)，然后過(guò)濾。并將過(guò)濾物用去離子水洗滌數(shù)次，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢
測(cè)直到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為60 微米至74微米的有機(jī)化皂石。
插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制備先將去離子水19重量份，有機(jī)化皂 石0. 2重量份，引發(fā)劑過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯0. 002重量份和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基 己酯0.002重量份，注入不銹鋼反應(yīng)釜中，加入分散劑聚乙烯醇(PVA) 0.004重量份和 羥丙基甲基纖維素(HPMC ) 0.004重量份，加入助劑乙二胺四乙酸四鈉0.005重量份和 碳酸氫銨O.OOl重量份，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘,試壓壓力為0.5MPa。 抽真空度到-0. 08MPa,維持5分鐘，再加入氯乙烯單體10重量份，常溫?cái)嚢?0分鐘,然 后升溫至57.5。C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)時(shí)間 為5. 0小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得到插層聚合聚氯 乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理性能檢測(cè)，本發(fā)明制 備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為112mL/g，白度86%,表觀O. 51g/mL, 吸油率22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、 窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)實(shí)施例所得插層聚合聚 氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試如下:插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材 料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率約16. 99%，抗沖擊強(qiáng)度約7. 5025千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng) 度約45.82兆帕(MPa)。
通過(guò)以上實(shí)施例，采用GB5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》中物理 性能檢測(cè)，本發(fā)明制備的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的粘數(shù)為107mL/g至 118mL/g，白度平均值86M,表觀平均值0.52g/mL，吸油率平均值22。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-材 料檢測(cè)的國(guó)標(biāo)名稱(chēng)及編號(hào)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《門(mén)、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U) 型材》GB/T 8814—2004方法，對(duì)聚氯乙烯PVC和上述實(shí)施例所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試對(duì)比如下聚氯乙烯PVC基體的斷裂伸長(zhǎng)率約 5. 4%，抗沖擊強(qiáng)度約4. 07千焦/平方米(KjZm2)，拉伸強(qiáng)度約32. 53兆帕(MPa);而插層 聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能斷裂伸長(zhǎng)率平均值17. 99%,抗沖擊強(qiáng)度平 均值8.2971千焦/平方米(KJ/m2),拉伸強(qiáng)度平均值43. 85兆帕(MPa)。從上述的對(duì)比結(jié) 果可知本發(fā)明所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的提高。
權(quán)利要求
1、一種插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于按原料含有去離子水100重量份至200重量份、氯乙烯單體100重量份、有機(jī)化皂石1重量份至5重量份、引發(fā)劑0.02重量份至0.06重量份、分散劑0.02重量份至0.08重量份、助劑0.02重量份至0.06重量份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于有機(jī) 化皂石按原料含有皂石和有機(jī)陽(yáng)離子鹽，皂石與有機(jī)陽(yáng)離子鹽的配比為每100克皂石比 0. 1摩爾至0. 2摩爾有機(jī)陽(yáng)離子鹽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于有機(jī) 陽(yáng)離子鹽包括下述通式所表示的一種化合物或一種以上的化合物的混合物，其通式如下其中A表示氮或磷，X表示氯或溴，R'表示C,2至C22的脂肪直鏈，R2和R3表示H或 Ci至Cs的脂肪鏈或含脂環(huán)基鏈，R4表示芳基、取代芳基、芳基取代烴基、同R'定義的基、 或同R2定義的基。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于有機(jī) 陽(yáng)離子鹽為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙 十二垸基二甲基氯化銨和雙十八烷基二甲基氯化銨中的一種或一種以上的混合物;或者有機(jī)陽(yáng)離子鹽為四甲基氯化銨與十二烷基三甲基氯化銨、十六垸基三甲基氯化銨和十八烷基 三甲基氯化銨三種中的任意混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其 特征在于有機(jī)化皂石是通過(guò)下述步驟得到的A、 將所需要量的原料皂石在去離子水中攪拌均勻后配制成2%至10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度的 穩(wěn)定皂石懸浮液；B、 將所需要量的有機(jī)陽(yáng)離子鹽在去離子水中攪拌均勻后配制成2%至10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃 度的穩(wěn)定的溶液；C、 將步驟A制備的懸浮液在5(TC至9(rC下攪拌10分鐘至30分鐘后，將步驟B制備 的有機(jī)陽(yáng)離子鹽溶液加入到上述皂石懸浮液中反應(yīng)1小時(shí)至4小時(shí)；D、 反應(yīng)后過(guò)濾，并將過(guò)濾物用去離子水進(jìn)行洗滌，采用0. 1摩爾/升硝酸銀溶液檢測(cè) 直到洗滌液中沒(méi)有鹵素離子存在為止，將洗滌后的有機(jī)化皂石干燥后磨碎，得到粒徑為 60微米至74微米的有機(jī)化皂石。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于制備 有機(jī)化皂石的攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘至1000轉(zhuǎn)/分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其 特征在于引發(fā)劑為過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引發(fā) 劑為過(guò)氧化二月桂酰和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引發(fā)劑為過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或/和，分散劑為聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素中的一種或二種混合物； 或/和，助劑為乙二胺四乙酸四鈉或碳酸氫銨或它們的任意混合物。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其特征在于引發(fā)劑為過(guò)氧化新癸酸異丙苯酯和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引發(fā)劑為過(guò)氧化二 月桂酰和過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己酯；或者，引發(fā)劑為過(guò)氧化二碳酸雙(2)-乙基己 酯；或/和，分散劑為聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素中的一種或二種混合物；或/和，助劑為乙二胺四乙酸四鈉或碳酸氫銨或它們的任意混合物。
9、 一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的生產(chǎn)方法， 其特征在于首先將所需要量的去離子水、有機(jī)化皂石、引發(fā)劑、分散劑、助劑注入所需要 的反應(yīng)釜中，調(diào)pH值中性，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下試壓5分鐘，試壓壓力為0.5MPa。抽真空度到 -0. 08MPa，維持5分鐘，再加入氯乙烯單體，常溫?cái)嚢?0分鐘至30分鐘,然后升溫為55. 5°C 至58.5'C進(jìn)行插層聚合，插層聚合反應(yīng)的攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘至900轉(zhuǎn)/分鐘，聚合 反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)至7小時(shí)，當(dāng)聚合壓降達(dá)到0. lMPa時(shí)出料，經(jīng)過(guò)濾烘干等后處理后得 到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。
10、 一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的制品，其 特征在于以插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料為原料制成的制品。
全文摘要
一種插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料，其按原料含有去離子水、氯乙烯單體、有機(jī)化皂石、引發(fā)劑、分散劑、助劑，其生產(chǎn)方法為經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)得到插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料。本發(fā)明還是以插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料為原料制成的制品。本發(fā)明所得插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗沖擊等力學(xué)性能有明顯的提高，獲得聚氯乙烯復(fù)合材料的新品種。本發(fā)明的插層聚合聚氯乙烯-有機(jī)化皂石復(fù)合材料可以廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、家具、絕緣材料、建筑材料等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08F4/32GK101100542SQ20061010104
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者唐紅建, 宋曉玲, 張新力, 李志娟, 李振江, 甄衛(wèi)軍, 閔犁園, 東 黃 申請(qǐng)人:新疆石河子中發(fā)化工有限責(zé)任公司;新疆大學(xué)