该发明涉及一种耐温聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
：聚氯乙烯为微黄色、有光泽、半透明状树脂。依据助剂用量不同，聚氯乙烯分为软、硬两种，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高，在屈折处会出现白化现象。聚氯乙烯具有优异的耐化学性、阻燃、电绝缘性、机械强度等优势。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出hcl。聚氯乙烯被广泛应用于保护膜、薄膜、日用品、管材、棒材、包装等领域。目前，聚氯乙烯材料在耐温性能和力学强度需要进一步提升。该发明采用聚氯乙烯、改性石墨、改性石蜡、聚顺丁烯二酸、金属填充石墨制备了耐温聚氯乙烯材料，通过挤出、注塑、模压、吹塑等工艺制备成各种塑料制品，该方法制备的耐温聚氯乙烯材料具有优异的耐温性能和力学强度。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种耐温聚氯乙烯材料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的耐温性能和力学强度。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种耐温聚氯乙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将草酸银、草酸铝、草酸钠、聚乙烯醇1000和水按照质量份数比为50：95～120：210～260：5～10：350～380加入到反应器中，搅拌速度为50～70r/min，维持体系温度45～55℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、将铝粉包覆银粉、石墨、氯磺酸和二甲基甲酰胺按照质量份数比30：65～75：140～190：50～70加入到反应器中，搅拌速度为90～110r/min，维持体系温度35～41℃条件下反应0.4～0.9h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、将乙醇、石蜡、二甲基甲酰胺和铜粉按照质量份数比200：90～120：65～85：23～37加入到反应釜中，搅拌速度为95～116r/min，维持体系温度55～68℃条件下反应0.5～1h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、将氢氟酸、氢硫酸、石墨、异丙醇和银粉按照质量份数比10：55～80：50～75：170～210：15～23加入到反应釜中，搅拌速度为100～120r/min，维持体系温度75～90℃条件下反应0.8～1.5h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、将聚氯乙烯、改性石墨、改性石蜡、聚顺丁烯二酸、金属填充石墨、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸镁按照质量份数比100：21～28：20～30：9～15：23～33：3～7：4～9加入到开炼机中，用开炼机在温度151～185℃混合反应0.1～0.4h，用挤出机在温度155～187℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。该发明所述的耐温聚氯乙烯材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将草酸银、草酸铝、草酸钠、聚乙烯醇1000和水按照质量份数比为50：95～120：210～260：5～10：350～380加入到反应器中，搅拌速度为50～70r/min，维持体系温度45～55℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；所述的草酸钠的目的为了提供因草酸盐分解产生的一氧化碳还原气体，将草酸银和草酸铝还原为单质银和单质铝。(2)、将铝粉包覆银粉、石墨、氯磺酸和二甲基甲酰胺按照质量份数比30：65～75：140～190：50～70加入到反应器中，搅拌速度为90～110r/min，维持体系温度35～41℃条件下反应0.4～0.9h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；所述的氯磺酸和二甲基甲酰胺的目的为了溶胀石墨，提高石墨层间距；所述的铝粉包覆银粉的目的为了填充至石墨层间，提高石墨的三维导热性能。(3)、将乙醇、石蜡、二甲基甲酰胺和铜粉按照质量份数比200：90～120：65～85：23～37加入到反应釜中，搅拌速度为95～116r/min，维持体系温度55～68℃条件下反应0.5～1h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；所述的石蜡的目的为了利用石蜡相态变化吸收聚氯乙烯本体或表面的热量；所述的铜粉的目的为了提高石蜡的导热性能。(4)、将氢氟酸、氢硫酸、石墨、异丙醇和银粉按照质量份数比10：55～80：50～75：170～210：15～23加入到反应釜中，搅拌速度为100～120r/min，维持体系温度75～90℃条件下反应0.8～1.5h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；所述的氢氟酸和氢硫酸的目的为了溶胀石墨，提高石墨层间距；所述的银粉的目的为了填充至石墨层间，提高石墨的三维导热性能。(5)、将聚氯乙烯、改性石墨、改性石蜡、聚顺丁烯二酸、金属填充石墨、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸镁按照质量份数比100：21～28：20～30：9～15：23～33：3～7：4～9加入到开炼机中，用开炼机在温度151～185℃混合反应0.1～0.4h，用挤出机在温度155～187℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。该发明的有益效果在于：1、草酸盐受热易于分解，在无氧条件下，分解产物为一氧化碳和碳酸盐，一氧化碳在高温状态下能将银盐和铝盐还原为单质，由于一氧化碳用量过量很多，因此，单质银和单质铝能同时生成，最终形成铝粉包覆银粉；2、石墨在二维平面具有优异的导热性，以有机溶剂对石墨进行溶胀，将高导热铝粉包覆银粉填充至石墨层间，铝粉包覆银粉赋予石墨优异的三维导热性，能提高聚氯乙烯的导热性能的同时，提高了聚氯乙烯的耐温性能；3、石蜡受热会发生相态变化，促使热量交换，铜粉填充石蜡不仅能提高石蜡的导热性，还能利用石蜡的相态变化，提高热交换效率，从而提高聚氯乙烯的导热性能的同时，提高了聚氯乙烯的耐温性能；4、石墨在二维平面具有优异的导热性，以有机溶剂对石墨进行溶胀，将高导热银粉填充至石墨层间，银粉赋予石墨优异的三维导热性，能提高聚氯乙烯的导热性能的同时，提高了聚氯乙烯的耐温性能；5、聚顺丁烯二酸具有优异的耐温性能和韧性，能改善聚氯乙烯的耐温性和力学强度。具体实施方式下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解该发明。实施例1一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、105份草酸铝、235份草酸钠、7份聚乙烯醇1000和375份水加入到反应器中，搅拌速度为60r/min，维持体系温度49℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、69份石墨、160份氯磺酸和57份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为98r/min，维持体系温度37℃条件下反应0.5h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、100份石蜡、75份二甲基甲酰胺和27份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为106r/min，维持体系温度62℃条件下反应0.6h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、65份氢硫酸、65份石墨、190份异丙醇和18份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为115r/min，维持体系温度82℃条件下反应0.9h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、26份改性石墨、27份改性石蜡、12份聚顺丁烯二酸、29份金属填充石墨、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度158℃混合反应0.2h，用挤出机在温度170℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例2一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、95份草酸铝、210份草酸钠、5份聚乙烯醇1000和350份水加入到反应器中，搅拌速度为50r/min，维持体系温度45℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、65份石墨、140份氯磺酸和50份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度35℃条件下反应0.4h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、90份石蜡、65份二甲基甲酰胺和23份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为95r/min，维持体系温度55℃条件下反应0.5h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、55份氢硫酸、50份石墨、170份异丙醇和15份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度75℃条件下反应0.8h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、21份改性石墨、20份改性石蜡、9份聚顺丁烯二酸、23份金属填充石墨、3份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、4份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度151℃混合反应0.4h，用挤出机在温度155℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例3一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、120份草酸铝、260份草酸钠、10份聚乙烯醇1000和380份水加入到反应器中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度55℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、75份石墨、190份氯磺酸和70份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为110r/min，维持体系温度41℃条件下反应0.9h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、120份石蜡、85份二甲基甲酰胺和37份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为116r/min，维持体系温度68℃条件下反应1h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、80份氢硫酸、75份石墨、210份异丙醇和23份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度90℃条件下反应1.5h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、28份改性石墨、30份改性石蜡、15份聚顺丁烯二酸、33份金属填充石墨、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、9份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度185℃混合反应0.1h，用挤出机在温度187℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例4一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、100份草酸铝、220份草酸钠、7份聚乙烯醇1000和370份水加入到反应器中，搅拌速度为60r/min，维持体系温度48℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、69份石墨、150份氯磺酸和55份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度36℃条件下反应0.7h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、95份石蜡、68份二甲基甲酰胺和26份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为96r/min，维持体系温度58℃条件下反应0.7h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、70份氢硫酸、70份石墨、180份异丙醇和19份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为108r/min，维持体系温度77℃条件下反应1h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、23份改性石墨、27份改性石蜡、13份聚顺丁烯二酸、30份金属填充石墨、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度175℃混合反应0.2h，用挤出机在温度179℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例5一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、110份草酸铝、250份草酸钠、8份聚乙烯醇1000和360份水加入到反应器中，搅拌速度为63r/min，维持体系温度53℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、71份石墨、165份氯磺酸和59份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为107r/min，维持体系温度39℃条件下反应0.6h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、115份石蜡、80份二甲基甲酰胺和33份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为112r/min，维持体系温度66℃条件下反应0.7h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、73份氢硫酸、71份石墨、180份异丙醇和20份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为113r/min，维持体系温度85℃条件下反应1.2h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、23份改性石墨、26份改性石蜡、13份聚顺丁烯二酸、28份金属填充石墨、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度159℃混合反应0.2h，用挤出机在温度165℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例6一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、99份草酸铝、235份草酸钠、7份聚乙烯醇1000和373份水加入到反应器中，搅拌速度为58r/min，维持体系温度47℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、69份石墨、167份氯磺酸和53份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为97r/min，维持体系温度39℃条件下反应0.6h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、108份石蜡、82份二甲基甲酰胺和35份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为110r/min，维持体系温度63℃条件下反应0.7h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、76份氢硫酸、71份石墨、205份异丙醇和22份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为107r/min，维持体系温度86℃条件下反应1.4h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、26份改性石墨、27份改性石蜡、12份聚顺丁烯二酸、27份金属填充石墨、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度175℃混合反应0.2h，用挤出机在温度180℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例7一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、110份草酸铝、246份草酸钠、8份聚乙烯醇1000和375份水加入到反应器中，搅拌速度为63r/min，维持体系温度47℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、68份石墨、187份氯磺酸和61份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为109r/min，维持体系温度36℃条件下反应0.5h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、112份石蜡、80份二甲基甲酰胺和32份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为96r/min，维持体系温度66℃条件下反应0.7h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、71份氢硫酸、69份石墨、185份异丙醇和18份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为104r/min，维持体系温度83℃条件下反应1.4h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、26份改性石墨、27份改性石蜡、13份聚顺丁烯二酸、27份金属填充石墨、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度163℃混合反应0.3h，用挤出机在温度177℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。实施例8一种耐温聚氯乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份草酸银、99份草酸铝、240份草酸钠、8份聚乙烯醇1000和370份水加入到反应器中，搅拌速度为59r/min，维持体系温度50℃条件下反应0.5h，产物经120℃，-0.08mpa真空干燥2h，在氮气保护下，于400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，产物经研磨、500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，80℃、-0.07mpa真空干燥0.5h，得到铝粉包覆银粉；(2)、称取30份铝粉包覆银粉、68份石墨、185份氯磺酸和57份二甲基甲酰胺加入到反应器中，搅拌速度为97r/min，维持体系温度38℃条件下反应0.5h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，于70℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，得到金属填充石墨；(3)、称取200份乙醇、105份石蜡、75份二甲基甲酰胺和29份铜粉加入到反应釜中，搅拌速度为103r/min，维持体系温度64℃条件下反应0.7h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于75℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，即得到改性石蜡；(4)、称取10份氢氟酸、73份氢硫酸、72份石墨、193份异丙醇和19份银粉加入到反应釜中，搅拌速度为109r/min，维持体系温度80℃条件下反应0.9h，产物经500ml乙醇洗涤3次，于80℃、-0.05mpa真空干燥0.5h，即得到改性石墨；(5)、称取100份聚氯乙烯、27份改性石墨、28份改性石蜡、13份聚顺丁烯二酸、30份金属填充石墨、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸镁加入到开炼机中，用开炼机在温度165℃混合反应0.2h，用挤出机在温度177℃挤出造粒，即得到耐温聚氯乙烯材料。对照例1本对照例中，不添加铝粉包覆银粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例2本对照例中，不添加金属填充石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例3本对照例中，不添加改性石蜡，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例4本对照例中，不添加改性石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例5本对照例中，不添加聚顺丁烯二酸，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例6本对照例中，配方中选用普通银粉替代实施例1中的铝粉包覆银粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例7本对照例中，配方中选用普通石墨替代实施例1中的金属填充石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例8本对照例中，配方中选用普通石蜡替代实施例1中的改性石蜡，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例9本对照例中，配方中选用普通石墨替代实施例1中的改性石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。表1实施例1和对照例1～9制得的耐温聚氯乙烯材料的性能参数实施例1对照例1对照例2对照例3对照例4对照例5对照例6对照例7对照例8对照例9最高使用/℃87737782798165607570拉伸强度/mpa53515052494149474946以上所述是该发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离该发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。当前第1页12