本發(fā)明涉及板材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗凍自潔型塑料板材及其制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦是一種過(guò)渡金屬氧化物同時(shí)也是一種半導(dǎo)體材料,由于其具有較好的生物相容性，可抵抗化學(xué)腐蝕，對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，鈦源含量的物質(zhì)豐富使二氧化鈦物產(chǎn)豐富且價(jià)格低廉，因此得到了人們廣泛的關(guān)注，二氧化鈦的應(yīng)用體現(xiàn)在人們生活的各個(gè)方面，目前二氧化鈦的無(wú)機(jī)制品使用量已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。由于二氧化鈦的特性，可以作為非常重要的無(wú)機(jī)化工材料，故其在國(guó)防航空事業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)，尖端科技等眾多領(lǐng)域有著巨大的影響力與應(yīng)用。二氧化鈦又可以作為白色顏料，使用鈦白粉生產(chǎn)出來(lái)的涂料擁有色彩鮮艷，著色能力強(qiáng)，遮蓋力高等優(yōu)點(diǎn)，并且其使用壽命較其他顏料較長(zhǎng)，故其使用量占到所有白色顏料的 80%。而非顏料級(jí)別的二氧化鈦依然擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中在冶金、陶瓷、玻璃、板材等領(lǐng)域；由于二氧化鈦具有吸收紫外線(xiàn)的能力和較高的光催化活性，故可以利用此特性來(lái)制備催化劑，吸附劑，殺菌劑等，在上個(gè)世紀(jì)的 70 年代，人們就發(fā)現(xiàn)向水中添加二氧化鈦，在可見(jiàn)光的照射下，水可以分解成氧氣和氫氣。隨后，又因?yàn)槎趸佁赜械奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)和各項(xiàng)優(yōu)異性能，所以被廣泛應(yīng)用在眾多的領(lǐng)域，包括環(huán)境、能源、信息、材料、衛(wèi)生、建筑、醫(yī)療等，尤其在光催化、太陽(yáng)能電池、氣體傳感器、殺菌等領(lǐng)域，體現(xiàn)出很大的研究?jī)r(jià)值；

納米二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化活性，有著十分廣泛的應(yīng)用前景，然而，也存在著一些不足之處，納米二氧化鈦必須在紫外光的促進(jìn)下，才能起到催化劑的作用，對(duì)太陽(yáng)光能產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)，這在很大程度上限制了納米二氧化鈦的使用。所以我們需要通過(guò)改性這種方法提高納米二氧化鈦對(duì)太陽(yáng)能的利用，使它可以充分利用可見(jiàn)光區(qū)的光。研究表明，當(dāng)減小納米二氧化鈦顆粒的尺寸時(shí)，其表面積，表面張力與表面能會(huì)隨之增強(qiáng)。相應(yīng)具有了小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)等特性，這些特質(zhì)也使得二氧化鈦成為了應(yīng)用廣泛的各種無(wú)機(jī)材料制品；

光催化材料改善了人們的生存環(huán)境，我們利用光催化材料的光電特性，不僅可以用于制備太陽(yáng)能電池，還可以降解污染物，維護(hù)生態(tài)平衡。然而需要解決的問(wèn)題是，光催化材料還不能較為高效的利用太陽(yáng)能，這導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)換率低或光催化降解效率差等缺點(diǎn)；一方面資源短缺，一方面不能有效利用有效能源（可見(jiàn)光部分），都將會(huì)造成資源的極大損失。因此，針對(duì)如何提高二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋实膯?wèn)題，仍需進(jìn)一步研究及改進(jìn)；

聚丙烯酸酯具有無(wú)污染、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、汽車(chē)、包裝、印刷等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，但也存在耐熱性、硬度等較差等問(wèn)題，在一定程度上限制其應(yīng)用，采用無(wú)機(jī)納米二氧化鈦改性聚丙烯酸酯，可以顯著提高聚丙烯酸酯的硬度、耐熱性、沖擊強(qiáng)度等性能，從而進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍；

然而，由于納米二氧化鈦的比表面積大、表面能高，處于非熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)，所制備的復(fù)合材料易存在納米粒子團(tuán)聚、復(fù)合材料儲(chǔ)存穩(wěn)定性差、制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗凍自潔型塑料板材及其制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抗凍自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

油酸酰胺0.4-1、磷酸鈣3-4、二硫化二苯并噻唑0.6-1、四氯化鈦10-14、氯化鐵3.7-4、25-30%的過(guò)氧化氫6-8、甲基丙烯酸甲酯7-9、偶氮二異丁腈0.1-0.2、聚氯乙烯100-130、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7-1、辛癸酸甘油酯1-3、氯化銨0.6-2、順丁烯二酸酐1-1.5、乙二醇2-3、氟硅酸鈉2.1-3、八甲基環(huán)四硅氧烷0.7-1、蒙脫石粉3-4。

一種所述的抗凍自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述氟硅酸鈉加入到其重量37-40倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為58-60℃，保溫?cái)嚢?0-14分鐘，加入上述順丁烯二酸酐，攪拌至常溫，滴加濃度為30-40%的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2-3，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，加入上述蒙脫石粉，超聲2-3分鐘，得硅分散液；

（2）將上述四氯化鈦加入到其重量60-70倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鐵，滴加濃度為5.4-6%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH為8-9，抽濾，將沉淀加入到其重量40-50倍的去離子水中，超聲6-10分鐘，加入上述25-30%的過(guò)氧化氫，磁力攪拌20-30分鐘，在100-105℃下保溫?cái)嚢?-5小時(shí)，送入57-60℃的烘箱中，烘干，出料，得鐵摻雜二氧化鈦；

（3）取上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，加入到其重量50-60倍的丙酮中，滴加乙酸，調(diào)節(jié)pH為5-6，攪拌均勻，加入上述鐵摻雜二氧化鈦，超聲20-30分鐘，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（4）取上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，加入到其重量37-40倍的二甲基亞砜中，超聲5-7分鐘，加入上述甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈，在57-60℃下保溫?cái)嚢?-6小時(shí)，加入上述硅分散液，攪拌均勻，離心分離，將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌3-4次，在50-60℃下真空干燥1-2小時(shí)，得摻雜二氧化鈦接枝聚合物；

（5）將上述二硫化二苯并噻唑加入到其重量6-8倍的無(wú)水乙醇中，升高溫度為60-67℃，保溫?cái)嚢?-10分鐘，加入油酸酰胺，攪拌至常溫，與上述摻雜二氧化鈦接枝聚合物混合，攪拌均勻，得接枝聚合物醇液；

（6）取上述接枝聚合物醇液，與磷酸鈣混合，升高溫度為50-60℃，保溫?cái)嚢?0-15分鐘，加入八甲基環(huán)四硅氧烷，攪拌至常溫，過(guò)濾，將沉淀在30-40℃下真空干燥1-2小時(shí)，與剩余各原料混合，在70-80℃下保溫?cái)嚢?-2小時(shí)，送入雙螺桿擠出機(jī)，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將硅烷偶聯(lián)劑錨固于較小的團(tuán)聚體表面，降低了摻雜二氧化鈦粒子的表面能和表面活性，阻止摻雜粒子自身發(fā)生軟團(tuán)聚現(xiàn)象，由于摻雜粒子粒徑很小，增強(qiáng)了覆蓋于摻雜粒子表面的偶聯(lián)劑分子之間的作用力以及由于偶聯(lián)劑吸附而產(chǎn)生的空間位阻排斥力，其次，在通過(guò)原位乳液接枝將聚甲基丙烯酸甲酯接枝于硅烷處理后的粒子表面，實(shí)現(xiàn)粒子表面的完全有機(jī)化，導(dǎo)致無(wú)機(jī)納米摻雜粒子表面的碳鏈被延長(zhǎng)，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯的線(xiàn)性長(zhǎng)鏈分子被乳液接枝引入后，明顯改善了無(wú)機(jī)/有機(jī)兩相的界面結(jié)構(gòu)，增加了相容性，提高了復(fù)合材料的穩(wěn)定性；本發(fā)明加入的摻雜二氧化鈦接枝聚合物會(huì)增加基體樹(shù)脂分子鏈段間的交聯(lián)密度，導(dǎo)致有機(jī)基體高分子鏈段間距離變短，分子間的作用力加強(qiáng)，其次，錨固接枝和乳液接枝的實(shí)現(xiàn)，使得兩相界面相容性被改善，界面粘接作用進(jìn)一步被加強(qiáng)，這些作用的最終結(jié)果都導(dǎo)致體系內(nèi)有機(jī)分子鏈運(yùn)動(dòng)能力降低，提高了復(fù)合材料的耐熱性能，另外，本發(fā)明加入的鐵摻雜二氧化鈦具有很好的光催化能力，可以將板材表面附著的污染物降解去除，從而實(shí)現(xiàn)自清潔性能，本發(fā)明的板材加入了乙二醇等，可以有效的提高其抗凍性，本發(fā)明的板材特別適合用于寒冷地區(qū)，使用壽命長(zhǎng)。

具體實(shí)施方式

一種抗凍自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

油酸酰胺0.4、磷酸鈣3、二硫化二苯并噻唑0.6、四氯化鈦10、氯化鐵3.7、25%的過(guò)氧化氫6、甲基丙烯酸甲酯7、偶氮二異丁腈0.1、聚氯乙烯100、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7、辛癸酸甘油酯1、氯化銨0.6、順丁烯二酸酐1、乙二醇2、氟硅酸鈉2.1、八甲基環(huán)四硅氧烷0.7、蒙脫石粉3。

一種所述的抗凍自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述氟硅酸鈉加入到其重量37倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為58℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述順丁烯二酸酐，攪拌至常溫，滴加濃度為30%的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2，攪拌反應(yīng)10分鐘，加入上述蒙脫石粉，超聲2分鐘，得硅分散液；

（2）將上述四氯化鈦加入到其重量60倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鐵，滴加濃度為5.4%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH為8，抽濾，將沉淀加入到其重量40倍的去離子水中，超聲6分鐘，加入上述25%的過(guò)氧化氫，磁力攪拌20分鐘，在100℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，送入57℃的烘箱中，烘干，出料，得鐵摻雜二氧化鈦；

（3）取上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，加入到其重量50倍的丙酮中，滴加乙酸，調(diào)節(jié)pH為5，攪拌均勻，加入上述鐵摻雜二氧化鈦，超聲20分鐘，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（4）取上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，加入到其重量37倍的二甲基亞砜中，超聲5分鐘，加入上述甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈，在57℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，加入上述硅分散液，攪拌均勻，離心分離，將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌3次，在50℃下真空干燥1小時(shí)，得摻雜二氧化鈦接枝聚合物；

（5）將上述二硫化二苯并噻唑加入到其重量6倍的無(wú)水乙醇中，升高溫度為60℃，保溫?cái)嚢?分鐘，加入油酸酰胺，攪拌至常溫，與上述摻雜二氧化鈦接枝聚合物混合，攪拌均勻，得接枝聚合物醇液；

（6）取上述接枝聚合物醇液，與磷酸鈣混合，升高溫度為50℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，加入八甲基環(huán)四硅氧烷，攪拌至常溫，過(guò)濾，將沉淀在30℃下真空干燥1小時(shí)，與剩余各原料混合，在70℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，送入雙螺桿擠出機(jī)，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

性能測(cè)試：

拉伸強(qiáng)度： 46.8MPa；

彎曲強(qiáng)度： 76MPa；

阻燃性：離火即熄，沒(méi)有黑煙。