專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及是一種聚氨酯彈性體與納米二氧化鈦協(xié)同作用的改性聚氯乙烯復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)因具有重量輕、強(qiáng)度高、耐油、耐化學(xué)品、電氣性能優(yōu)良且價(jià)格低廉等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，但其抗沖擊性能低、韌性差，因此PVC材料的增韌改性備受關(guān)注。利用彈性體增韌PVC，能改善其韌性，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及模量等的損失.剛性無(wú)機(jī)物填料對(duì)提高聚合物的剛性有一定貢獻(xiàn)，但卻因無(wú)機(jī)物與有機(jī)物的界面結(jié)合較差，使材料韌性下降。隨著納米技術(shù)的興起和發(fā)展，利用納米粒子具有比表面積大、表面原子處于高度活化狀態(tài)及其與聚合物的界面相互作用強(qiáng)等性質(zhì)，研制聚合物/納米粒子材料以提高材料性能、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域已成為新的研究熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚氨酯彈性體與納米二氧化鈦協(xié)同作用的改性聚氯乙烯復(fù)合材料及制備方法，制得改性聚氯乙烯復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度好。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是一種改性聚氯乙烯復(fù)合材
料，各組分及質(zhì)量份數(shù)比為
聚氯乙烯100份；
三鹽基硫酸鉛1-5份；
二鹽基硫酸鉛2-6份；
預(yù)處理后的納米二氧化硅5-8份；
聚氨酯彈性體26-40份；
其他助劑1-5份。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的預(yù)處理后的納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的聚氨酯彈性體包括A組分和B組分，其中，所述的A組分為通過(guò)在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴(kuò)連劑 1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 1 :3，在100-105°C，0. OlMPa條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分， A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的聚醚二元醇的相對(duì)分子質(zhì)量為2000。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)29. 8%的液化二苯基甲烷二異氰酸酯。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的其他助劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物，所述的硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物的質(zhì)量比為3 2 :5。本發(fā)明還公開(kāi)了一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下的步驟
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 :1 :3，在100-105°c ,(XOlMI3a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05 ；
(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將50%的納米二氧化硅均勻分散于A組分中， 用同樣方法將剩余的納米二氧化硅均勻分散于B組分中；
(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯、三鹽基硫酸鉛、二鹽基硫酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、石蠟等各種配料研細(xì)，并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入納米二氧化硅混合分散好的A、B組分，繼續(xù)混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的雙螺桿擠出機(jī)的擠出機(jī)溫度為180-190°C，轉(zhuǎn)速為 40-50rpm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明改性聚氯乙烯復(fù)合材料采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對(duì)聚氯乙烯復(fù)合材料進(jìn)行協(xié)同改性，擴(kuò)大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產(chǎn)品的強(qiáng)度、 剛度、韌性兼顧，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度好，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，適用于做管材或型材。
具體實(shí)施例方式一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料，各組分及質(zhì)量份數(shù)比為
聚氯乙烯100份；
三鹽基硫酸鉛1-5份；
二鹽基硫酸鉛2-6份；
預(yù)處理后的納米二氧化硅5-8份；
聚氨酯彈性體26-40份；
其他助劑1-5份。 其中，所述的預(yù)處理后的納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅；所述的聚氨酯彈性體包括A組分和B組分，其中，所述的A組分為通過(guò)在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇， 擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 1 :3，在100-105°C，0. OlMPa條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為 B組分，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05 ；所述的聚醚二元醇的相對(duì)分子質(zhì)量為2000 ； 所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)四.8%的液化二苯基甲烷二異氰酸酯；所述的其他助劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物，所述的硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物的質(zhì)量比為3 2 :5。
一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下的步驟
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4-丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 :1 :3，在100-105°c ,(XOlMI3a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05 ；
(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將50%納米二氧化硅均勻分散于A組分中， 用同樣方法將剩余的納米二氧化硅2. 5-4份均勻分散于B組分中；
(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯、三鹽基硫酸鉛、二鹽基硫酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、石蠟等各種配料研細(xì)，并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入納米二氧化硅混合分散好的A、B組分，繼續(xù)混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。其中，步驟(3)所述的雙螺桿擠出機(jī)的擠出機(jī)溫度為180-190°C，轉(zhuǎn)速為 40-50rpmo實(shí)施例1
一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對(duì)分子質(zhì)量為2000的聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)四.8%，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05，取出A組分13份， B組分13份備用；
(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散先將納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將納米二氧化硅2. 5份均勻分散于A組分中，用同樣方法將納米二氧化硅2. 5份均勻分散于B組分中；
(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯100份、三鹽基硫酸鉛1份、二鹽基硫酸鉛6份、其他助劑1份(硬脂酸鈣0. 3份、硬脂酸鋇0. 2份、石蠟0. 5份)等各種配料研細(xì)， 并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在100-105°C中混合10-15 min，然后加入納米二氧化硅混合分散好的A、B組分，繼續(xù)混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出機(jī)溫度為180-190°C，轉(zhuǎn)速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。實(shí)施例2
一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對(duì)分子質(zhì)量為2000的聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以
液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)四.8%，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05，取出A組分17份， B組分17份備用；
(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散先將納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將納米二氧化硅3份均勻分散于A組分中，用同樣方法將納米二氧化硅3份均勻分散于B組分中，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1.05 ；
(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯100份、三鹽基硫酸鉛3份、二鹽基硫酸鉛4份、其他助劑2份(硬脂酸鈣0. 6份、硬脂酸鋇0. 4份、石蠟1份)等各種配料研細(xì)， 并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在100-105°C中混合10-15 min，然后加入混合的A、B組分，繼續(xù)混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出機(jī)溫度為 180-190°C，轉(zhuǎn)速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。實(shí)施例3
一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對(duì)分子質(zhì)量為2000的聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)四.8%，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05，取出A組分20份， B組分20份備用；
(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散先將納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將納米二氧化硅4份均勻分散于A組分中，用同樣方法將納米二氧化硅4份均勻分散于B組分中，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1.05 ；
(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯100份、三鹽基硫酸鉛5份、二鹽基硫酸鉛2份、其他助劑5份(硬脂酸鈣1. 5份、硬脂酸鋇1份、石蠟2. 5份)等各種配料研細(xì)，并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在100-105°C中混合10-15 min，然后加入納米二氧化硅混合分散好的A、B組分，繼續(xù)混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出機(jī)溫度為180-190°C，轉(zhuǎn)速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。本發(fā)明改性聚氯乙烯復(fù)合材料采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對(duì)聚氯乙烯復(fù)合材料進(jìn)行協(xié)同改性，擴(kuò)大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度、韌性兼顧，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度好，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，適用于做管材或型材。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1. 一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，各組分及質(zhì)量份數(shù)比為聚氯乙烯100份；三鹽基硫酸鉛1-5份；二鹽基硫酸鉛2-6份；預(yù)處理后的納米二氧化硅5-8份；聚氨酯彈性體26-40份；其他助劑1-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的預(yù)處理后的納米二氧化硅為表面經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預(yù)處理后的納米二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚氨酯彈性體包括A組分和B組分，其中，所述的A組分為通過(guò)在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 :1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚醚二元醇的相對(duì)分子質(zhì)量為2000。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性，其-NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)29. 8%的液化二苯基甲烷二異氰酸
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的其他助劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物，所述的硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和石蠟的混合物的質(zhì)量比為 3 2 :5ο
7.一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下的步驟(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴(kuò)連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質(zhì)量比2 :1 :3，在100-105°C ,(XOlMI3a條件下真空脫水干燥處理2-3h，冷卻后備用，作為PU彈性體A組分，以液化二苯基甲烷二異氰酸酯為B組分，A組分與B組分的摩爾比為1 :1-1. 05 ；(2)預(yù)處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發(fā)生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強(qiáng)15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經(jīng)攪拌混合和超聲波輻照，利用攪拌的剪切作用和超聲波輻照的超聲空化效應(yīng)，將50%的納米二氧化硅均勻分散于A組分中， 用同樣方法將剩余的納米二氧化硅均勻分散于B組分中；(3)用三輥研磨機(jī)將按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取的聚氯乙烯、三鹽基硫酸鉛、二鹽基硫酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、石蠟等各種配料研細(xì)，并分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，放入高速混合機(jī)在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入納米二氧化硅混合分散好的A、B組分，繼續(xù)混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，得改性聚氯乙烯復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的雙螺桿擠出機(jī)的擠出機(jī)溫度為180-190°C，轉(zhuǎn)速為40-50rpm。全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性聚氯乙烯復(fù)合材料及制備方法，其中，各組分及質(zhì)量份數(shù)比為聚氯乙烯100份、三鹽基硫酸鉛1-5份、二鹽基硫酸鉛2-6份、預(yù)處理后的納米二氧化硅5-8份、聚氨酯彈性體26-40份、其他助劑1-5份。本發(fā)明采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對(duì)聚氯乙烯復(fù)合材料進(jìn)行協(xié)同改性，擴(kuò)大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度、韌性兼顧，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度好，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，適用于做管材或型材。
文檔編號(hào)B29C47/92GK102382398SQ20111030256
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者顧惠忠 申請(qǐng)人:常熟市威騰進(jìn)出口有限公司