专利名称：一种高耐候高刚度改性工程塑料及其制备方法
一种高耐候高刚度改性工程塑料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子工程材料技术领域，涉及一种高耐候高刚度改性工程塑料及其 制备方法，具体涉及一种采用纳米二氧化钛包裹空心玻璃微珠对塑料进行改性形成的高耐 候高刚度工程塑料。
背景技术：
工程塑料是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较 为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。由于其特异的性质，工程塑料被广 泛的应用于多种高性能的应用中。工程塑料包括缩醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜、改性 的聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯 共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)，以及用于工程目的的其它 塑料。塑料是一种比较容易老化的材料，塑料制品的质量和使用寿命与塑料的老化有着 密切关系。使塑料老化的因素主要有紫外线、高温以及氧化剂的作用。紫外线能够使塑料 老化的原因是紫外线UV是高能粒子，会导致塑料分子长链断裂，使塑料性能下降。所以要 防止塑料老化的方法就是采用紫外线吸收剂将紫外线UV吸收，将UV的能量转换为热量或 者其他能量，从而保护塑料分子链。二氧化钛(TiO2)在紫外光的照射下能够作为一种光催化反应的催化剂，使水发生 氧化还原反应分解出活性氧和氢氧基，而活性氧和氢氧基又能够分解基材表面的有机物和 空气中的有害物质，所以在塑料中添加二氧化钛使紫外线参加了化学反应，使其能量大大 降低，从而减少了对塑料分子链的破坏。纳米二氧化钛(Ti02)由于粒径小，所以数量多，这 样阻挡或者截获紫外线的几率就大大增加，纳米二氧化钛除具备吸收紫外线的功能外，还 具有很强的散射紫外线的能力，紫外线本质上是电磁波，当紫外线作用到介质中纳米Ti02 粒子时，由于纳米Ti02粒子尺寸小于紫外线的波长，纳米Ti02粒子中的电子被迫振动(其 振动频率与入射光波的频率相同)，成为二次波源，向各个方向发射电磁波，这就是紫外光 的散射。所以将纳米二氧化钛加入到塑料、涂料、或者纤维中能够起到屏蔽紫外线，提高有 机物的抗老化能力。但是由于纳米二氧化钛颗粒极小，很难均勻而且分散的分布在塑料粒 子中，所以为了使得添加有纳米二氧化钛的塑料有足够的屏蔽紫外线、抗老化的能力，其添 加的量会很多，而纳米二氧化钛因为生产工艺复杂，所以成本较高，这就增加了这一类塑料 的成本。
发明内容为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种采用纳米二氧化钛包裹空心玻璃微 珠对塑料进行改性形成高耐候高刚度工程塑料以及该工程塑料的制备方法。本发明的具体技术方案如下
本发明提供一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，按照重量百分比计，包 括0. 3%的纳米二氧化钛、5% 30%的玻璃微珠，余量为塑料；所述纳米二氧化钛的 粒径为1 lOOnm，所述玻璃微珠的粒径为2 200 μ m ；所述纳米二氧化钛附着在所述玻璃 微珠上。该工程塑料中还包含有偶联剂，按照重量百分比，各组分的含量分别为纳米二氧化钛0· 3% ；玻璃微珠5% 30%;偶联剂0.1% 3%;余量为塑料。优选的，按照重量百分比计，各组分的含量分别为纳米二氧化钛:0· 3% 0. 8% ；玻璃微珠15% 20% ；偶联剂0.5% 1%;余量为塑料。所述纳米二氧化钛包覆所述玻璃微珠，二氧化钛包覆层的厚度为0. 01 0. 5 μ m。所述玻璃微珠为空心玻璃微珠。 所述塑料为PC或PP或PET或PA或ABS。本发明还提供一种制备高耐候高刚度改性工程塑料的方法，其特征在于，该方法 包括如下步骤按重量份计，称取5. 1 33份干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠，将其添加 到一定量的塑料中混合均勻，将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改 性工程塑料；所述塑料和附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠的总重量份为100份；所述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠中按照重量份计，包括0. 1 3份纳米二氧 化钛，5 30份的玻璃微珠；所述纳米二氧化钛的粒径为1 lOOnm，所述玻璃微珠的粒径为2 200 μ m。该方法进一步包括按重量份计，称取5. 1 33份干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠和0. 1 3 份偶联剂，将偶联剂投入到一定量的塑料中混合均勻，然后再加入附着有纳米二氧化钛的 玻璃微珠，搅拌混合均勻，再将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改性 工程塑料；所述偶联剂、附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠和塑料总重量份为100份。所述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠是通过以下方法制备而成的按重量份计，称取1 30份含纳米二氧化钛质量分数为30% 50%的纳米二氧 化钛溶胶和5 30份玻璃微珠，将玻璃微珠缓慢加入到纳米二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌均 勻后静置3 5h，反应结束后，过滤制得滤饼，将滤饼放在50°C 120°C下烘干制得附着有 纳米二氧化钛的玻璃微珠。所述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠是通过以下方法制备而成的按重量份计，称取5 30份玻璃微珠，将其与2 60份含钛有机物混合，缓慢搅
5拌均勻后，静置3 5h，得混合物，然后将混合物过滤，并且将滤饼置入热分解炉，同时通入 热的氮气，热解2 4h后，制得干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠。本发明有益的技术效果在于本发明将纳米二氧化钛附着在玻璃微珠上，使得纳米二氧化钛在塑料中能够得到 更好的分散和更均勻的分布，从而使得在工程塑料的抗老化功能没有降低的情况下，可以 减少纳米二氧化钛的用量，节省了生产成本。同时玻璃微珠是一种硬度很强的无机物，加入到工程塑料中，使得工程塑料的刚 度大大增强，还可以防止塑料在注塑时收缩变形。同时玻璃微珠为空心玻璃微珠，还可以大大减轻工程塑料的重量。具体实施方式
本发明涉及一种采用纳米二氧化钛包裹空心玻璃微珠对塑料进行改性形成高耐 候高刚度工程塑料以及该工程塑料的制备方法。下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述和说明实施例1一种高耐候高刚度改性工程塑料，该工程塑料的制备方法如下一 .制备附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠按重量份计，称取1份纳米二氧化钛溶胶和5份空心玻璃微珠，将空心玻璃微珠 缓慢加入到纳米二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌均勻后静置3h，反应结束后，过滤并洗涤制得滤 饼，将滤饼放在50°C下烘干制得附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠。所述纳米二氧化钛溶胶中含纳米二氧化钛的质量分数为50%，所述空心玻璃微珠 的平均粒径为30 μ m ；所述纳米二氧化钛的平均粒径为lOnm。二 .制备改性工程塑料按重量份计，称取5. 1份干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠，将其添加 到94. 9份的PP塑料中混合均勻，将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度 改性工程塑料。制得的工程塑料具有高耐候和高刚度的特性，按照重量百分比计，该工程塑料中 包括0. 的纳米二氧化钛、5%的空心玻璃微珠，余量为塑料。所述纳米二氧化钛的平均 粒径为lOnm，所述空心玻璃微珠的粒径为30 μ m;所述纳米二氧化钛包覆在所述空心玻璃 微珠上，二氧化钛包覆层的厚度为0. 01 μ m。实施例2一种高耐候高刚度改性工程塑料，该工程塑料的制备方法如下一 .制备附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠 按重量份计，称取30份纳米二氧化钛溶胶和30份空心玻璃微珠，将空心玻璃微珠 缓慢加入到纳米二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌均勻后静置5h，反应结束后，过滤制得滤饼，将 滤饼放在120°C下烘干制得附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠。所述纳米二氧化钛溶胶中含纳米二氧化钛的质量分数为30%，所述空心玻璃微珠 的平均粒径为100 μ m ；所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm。二 .制备改性工程塑料
按重量份计，称取33份干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠，将其添加到 67份的ABS塑料中混合均勻，将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改 性工程塑料。制得的工程塑料具有高耐候和高刚度的特性，按照重量百分比计，该工程塑料中 包括3%的纳米二氧化钛、30%的空心玻璃微珠，余量为塑料。所述纳米二氧化钛的平均 粒径为50nm，所述空心玻璃微珠的粒径为100 μ m ；所述纳米二氧化钛包覆所述空心玻璃微 珠，二氧化钛包覆层的厚度为0. 5 μ m。实施例3— .制备附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠按重量份计，称取10份空心玻璃微珠，将其与2份含钛有机物混合，缓慢搅拌均勻 后，静置3h，得混合物，然后将混合物过滤，并且将滤饼置入热分解炉，同时通入热的氮气， 反应2h后，制得干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠。二 .制备改性工程塑料按重量份计，称取10. 1份干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠和0. 1份偶 联剂，将偶联剂投入到89. 8份的塑料中混合均勻，然后再加入附着有纳米二氧化钛的空心 玻璃微珠，搅拌混合均勻，再将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改性 工程塑料；制得的工程塑料具有高耐候和高刚度的特性，按照重量百分比计，该工程塑料中 包括0. 的纳米二氧化钛、10%的空心玻璃微珠，余量为塑料。所述纳米二氧化钛的平均 粒径为20nm，所述空心玻璃微珠的粒径为80 μ m ；所述纳米二氧化钛包覆在所述空心玻璃 微珠上，二氧化钛包覆层的厚度为0. 03 μ m。实施例4一 .制备附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠按重量份计，称取20份空心玻璃微珠，将其与60份含钛有机物混合，缓慢搅拌均 勻后，静置5h，得混合物，然后将混合物过滤，并且将滤饼置入热分解炉，同时通入热的氮 气，反应4h后，制得干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠。二 .制备改性工程塑料按重量份计，称取32份干燥的附着有纳米二氧化钛的空心玻璃微珠和3份偶联 剂，将偶联剂投入到65份的塑料中混合均勻，然后再加入附着有纳米二氧化钛的空心玻璃 微珠，搅拌混合均勻，再将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改性工程 塑料；制得的工程塑料具有高耐候和高刚度的特性，按照重量百分比计，该工程塑料中 包括2%的纳米二氧化钛、30%的空心玻璃微珠，余量为塑料。所述纳米二氧化钛的平均粒 径为30nm，所述空心玻璃微珠的粒径为90 μ m ；所述纳米二氧化钛包覆在所述空心玻璃微 珠上，二氧化钛包覆层的厚度为0. 1 μ m。需要说明的是，普通的技术人员针对上述的实施例还可以很简单的想到其他的实 施例，并且通过简单的多次实验，就能够得到一些改进。但是无论怎么改进，只要这些技术 方案在本发明的构思范围内，应等同于本专利的技术方案，属于本专利的保护范围。
权利要求
一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，按照重量百分比计，包括0.1％～3％的纳米二氧化钛、5％～30％的玻璃微珠，余量为塑料；所述纳米二氧化钛的粒径为1～100nm，所述玻璃微珠的粒径为2～200μm；所述纳米二氧化钛附着在所述玻璃微珠上。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，该工程塑料 中还包含有偶联剂，按照重量百分比，各组分的含量分别为纳米二氧化钛0. 3% ； 玻璃微珠5% 30% ； 偶联剂0. 3% ； 余量为塑料。
3.根据权利要求2所述的一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，优选的，按照 重量百分比计，各组分的含量分别为纳米二氧化钛0. 3% 0. 8% ； 玻璃微珠15% 20% ； 偶联剂0. 5%~ 1% ； 余量为塑料。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，所述 纳米二氧化钛包覆所述玻璃微珠，二氧化钛包覆层的厚度为0. 01 0. 5 μ m。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，所述 玻璃微珠为空心玻璃微珠。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种高耐候高刚度改性工程塑料，其特征在于，所述 塑料为PC或PP或PET或PA或ABS。
7.一种制备高耐候高刚度改性工程塑料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 按重量份计，称取5. 1 33份干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠，将其添加到一定量的塑料中混合均勻，将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改性工 程塑料；所述塑料和附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠的总重量份为100份； 所述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠中按照重量份计，包括0. 1 3份纳米二氧化钛， 5 30份的玻璃微珠；所述纳米二氧化钛的粒径为1 lOOnm，所述玻璃微珠的粒径为2 200 μ m。
8.根据权利要求7所述的制备高耐候高刚度改性工程塑料的方法，其特征在于，该方 法进一步包括按重量份计，称取5. 1 33份干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠和0. 1 3份偶 联剂，将偶联剂投入到一定量的塑料中混合均勻，然后再加入附着有纳米二氧化钛的玻璃 微珠，搅拌混合均勻，再将其投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到高耐候高刚度改性工程 塑料；所述偶联剂、附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠和塑料总重量份为100份。
9.根据权利要求7或8所述的制备高耐候高刚度改性工程塑料的方法，其特征在于，所 述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠是通过以下方法制备而成的按重量份计，称取1 30份含纳米二氧化钛质量分数为30% 50%的纳米二氧化钛溶胶和5 30份玻璃微珠，将玻璃微珠缓慢加入到纳米二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌均勻后 静置3 5h，反应结束后，过滤制得滤饼，将滤饼放在50°C 120°C下烘干制得附着有纳米 二氧化钛的玻璃微珠。
10.根据权利要求7或8所述的制备高耐候高刚度改性工程塑料的方法，其特征在于， 所述附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠是通过以下方法制备而成的按重量份计，称取5 30份玻璃微珠，将其与2 60份含钛有机物混合，缓慢搅拌均 勻后，静置3 5h，得混合物，然后将混合物过滤，并且将滤饼置入热分解炉，同时通入热的 氮气，热解2 4h后，制得干燥的附着有纳米二氧化钛的玻璃微珠。
全文摘要
本发明属于高分子工程材料技术领域，涉及一种采用纳米二氧化钛包裹空心玻璃微珠对塑料进行改性形成的高耐候高刚度工程塑料。该工程塑料按照重量百分比计，包括0.1％～3％的纳米二氧化钛、5％～30％的玻璃微珠，余量为塑料；所述纳米二氧化钛的粒径为1～100nm，所述玻璃微珠的粒径为2～200μm；所述纳米二氧化钛附着在所述玻璃微珠上。本发明将纳米二氧化钛附着在玻璃微珠上，使得纳米二氧化钛在塑料中能够得到更好的分散和更均匀的分布，从而使得在工程塑料的抗老化功能没有降低的情况下，可以减少纳米二氧化钛的用量，节省了生产成本。
文档编号C08K13/06GK101979441SQ20101051712
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者曾伟华, 胡军辉, 谢长生, 赖华林, 韦业林 申请人:深圳市华力兴工程塑料有限公司;深圳华中科技大学研究院