本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種聚氯乙烯/埃洛石納米管納米復(fù)合材料的制備。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)是重要的通用型熱塑性塑料，具有良好的力學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性和阻燃性等，而且價(jià)格低廉、原料來(lái)源廣泛，被廣泛應(yīng)用于建筑、電力、汽車、家電及包裝等行業(yè)。但硬質(zhì)PVC存在脆性大、熱穩(wěn)定性差、加工性能不佳等缺點(diǎn)，限制了它在許多方面的應(yīng)用。傳統(tǒng)的PVC增韌改性通常是在樹(shù)脂中加入NBR，ACM，CPE，ABS，MBS等橡膠或彈性體，但是在提高PVC復(fù)合材料韌性的同時(shí)往往會(huì)降低材料的剛性、強(qiáng)度和耐熱性。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米填料改性已成為PVC改性的一個(gè)重要途徑。納米填料改性的PVC納米復(fù)合材料往往具有優(yōu)異的韌性、剛度、強(qiáng)度，而且熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、耐老化性等也有較大提高。例如，在PVC中添加0.5-3wt％的有機(jī)蒙脫土(MMT)可提高PVC/MMT納米復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能。納米CaCO3通過(guò)原位聚合制備的PVC/CaCO3納米復(fù)合材料可以同時(shí)增韌、增強(qiáng)，Wang等在PVC中加入聚己內(nèi)酯(PCL)改性的多壁碳納米管(MWNT)，發(fā)現(xiàn)MWNT-PCL可以提高PVC的楊氏模量，拉伸強(qiáng)度以及韌性。
埃洛石納米管(HNTs)是一種天然的多壁納米管材料，由高嶺土的片層在天然條件下卷曲而成，其化學(xué)組成與高嶺石相同。HNTs片層由硅氧四面體與鋁氧八面體組成，外壁含有一定的硅羥基，結(jié)構(gòu)單元之間氫鍵和范德華力等次價(jià)鍵的形式結(jié)合，易于分散。HNTs具有典型的納米管狀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度大約在0.02-30μm，外徑一般在30-190nm，內(nèi)徑一般為10-100nm。近幾年，HNTs已作為一種新型納米填料在聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚酞胺、聚對(duì)苯二甲酸丁二脂、天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠等聚合物中得到應(yīng)用與研究。但將HNTs應(yīng)用于PVC還未有過(guò)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明通過(guò)熔融混煉法制備了PVC/HNTs納米復(fù)合材料。將PVC、穩(wěn)定劑、 增塑劑、HNTs按照質(zhì)量比100∶5∶5∶10在攪拌機(jī)中預(yù)混，在雙輥開(kāi)煉機(jī)上170～180℃下混煉塑化8～10min，冷卻后得到PVC/HNTs納米復(fù)合材料。
所述的穩(wěn)定劑為稀土復(fù)合穩(wěn)定劑WWP-C，增塑劑為苯二甲酸二辛脂DOP，輥筒速比為1∶1.42。
有益效果
本發(fā)明制備的PVC/HNTs納米復(fù)合材料同時(shí)產(chǎn)生了對(duì)PVC的增韌增強(qiáng)作用，沖擊強(qiáng)度和彎曲模量也有了很大的提高。同時(shí)本發(fā)明采用最傳統(tǒng)的混煉工藝，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的工藝流程。
具體實(shí)施方式
原料與儀器
HNTs：白色粉末，產(chǎn)地為湖北宜昌，BET比表面積為50.45m2/g，密度為2.6g/cm3。HNTs元素組成為(wt.％)：SiO2，58.91；Al2O3，40.41；Fe2O3，0.28；P2O5，0.14；TiO2，0.07。原土首先經(jīng)過(guò)提純，混煉前于80℃下烘12h，粉碎并過(guò)150目篩；
PVC：型號(hào)SG-5，粉料，平均聚合度為981-1135，內(nèi)蒙古烏海化工股份有限公司；
稀土復(fù)合穩(wěn)定劑(WWP-C)：廣東煒林納功能材料有限公司；
苯二甲酸二辛脂(DOP)：天津市大茂化學(xué)廠；
Z010型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)：Zwick/Roll公司；
5113型數(shù)顯沖擊試驗(yàn)機(jī)：德國(guó)Zwick公司。
拉伸強(qiáng)度按照GB/T 1040-1992標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行測(cè)試，試樣為啞鈴型，拉伸速率為10mm/min。
彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按照GB/T 9341-2000標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行測(cè)試，彎曲樣條尺寸為80×10×4mm(長(zhǎng)×寬×高)，跨度64mm，壓頭速率20mm/min。
缺口沖擊強(qiáng)度(懸臂梁)按照GB/T 1843-1996標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，V形缺口，試樣尺寸為80×10×4(長(zhǎng)×寬×高)，缺口底部半徑為1mm，缺口的保留寬度為8mm。
實(shí)施例1
將PVC、穩(wěn)定劑WWP-C、增塑劑DOP、HNTs按照質(zhì)量比100∶5∶5∶10在攪拌機(jī)中預(yù)混，在雙輥開(kāi)煉機(jī)上170℃下混煉塑化8min，冷卻后得到PVC/HNTs 納米復(fù)合材料。
對(duì)制得的PVC/HNTs納米復(fù)合材料進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度較未添加HNTs的PVC提高了49％，彎曲強(qiáng)度提高了10％，彎曲模量提高了43％。
實(shí)施例2
將PVC、穩(wěn)定劑WWP-C、增塑劑DOP、HNTs按照質(zhì)量比100∶5∶5∶10在攪拌機(jī)中預(yù)混，在雙輥開(kāi)煉機(jī)上175℃下混煉塑化9min，冷卻后得到PVC/HNTs納米復(fù)合材料。
對(duì)制得的PVC/HNTs納米復(fù)合材料進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度較未添加HNTs的PVC提高了48％，彎曲強(qiáng)度提高了12％，彎曲模量提高了45％。