专利名称：一种聚氯乙烯／改性纳米蒙脱石复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于工程技术领域，具体涉及一种高填充未增塑聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)是一种产量大、综合性能优良的通用树脂，具有良好的物理、力学、化学和电气性能以及阻燃性、透明性、耐化学药品性等诸多优点。随着经济的增长，国家大力推广和使用化学建材，PVC制品中硬制品的比例不断提高，尤其是管材、板材、型材等需求增长迅速。为提高PVC制品的刚度、耐热性等性能，近年来，有关聚氯乙烯/有机蒙脱土 (OMIT)纳米复合材料的研究日趋活跃，如
公开日为2004年3月17日，公开号为CN1482170A 的中国发明专利，公开了一种聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法，其原材料包括聚氯乙烯、插层树脂(氯乙烯一醋酸乙烯酯共聚物，抗冲型丙烯酸酯类)和有机改性蒙脱石、稳定剂(铅盐、有机锡、硬脂酸钙、硬脂酸钡等)和加工助剂，采用母料法熔融插层制备获得，但这些已报道的聚氯乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料大多属于插层型纳米复合材料， 不能充分发挥纳米分散相的纳米尺度效应，蒙脱石的填充度不高，蒙脱石在配比中的用量不大，而且增强和增韧等力学性能不理想；即使将有机蒙脱石在基体树脂中剥离后分散于聚合物基体中，力学性能也不理想。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种能大量填充纳米蒙脱石，填充度较高，能显著降低生产成本，而且不增加材料塑性，增强和增韧等力学性能较好的聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料。本发明的另一目的是提供一种上述聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料的制备方法。本发明所述的聚氯乙烯/纳米蒙脱石复合材料，由下述重量份配比的原料制成 聚氯乙烯100份，纳米蒙脱石10—200份，表面改性剂为1-6份，高分子改性剂0—10份，热稳定剂1一8份，润滑剂0. 2-5份。本发明所使用的聚氯乙烯的聚合度为700-4000。本发明所使用的纳米蒙脱石的粒径不大于6 μ m。本发明所使用的表面改性剂选自钛酸酯偶联剂、锆铝酸酯、铝酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂、高级脂肪酸及其盐、非离子型表面活性剂、双羟乙基)甲基牛脂基季铵盐、 十八烷基三溴化铵、氧化聚丙烯蜡和氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或几种混合物。本发明所使用的高分子改性剂选自氯化聚乙烯(CPE)、聚丙烯酸酯(ACR)、 全丙烯酸酯类(AIM)、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物(MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)类抗冲高分子改性剂的一种或几种混合物。
本发明所使用的热稳定剂为有机锡稳定剂或铅盐稳定剂，选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二烷基马来酸二丁基锡、二(巯基乙酸异辛基酯)二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、二碱式硬脂酸铅、二碱式邻苯二甲酸铅、二碱式磷酸铅、硬脂酸铅中的一种或几种混合物。本发明所使用的润滑剂包括石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种混合物。本发明所述聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料优选的制备方法依次由以下步骤组成
(1)将纳米蒙脱石在110— 130°C预热干燥2-4小时；
(2)用60—90°C石油醚将表面改性剂稀释配成5—15wt%的溶液；
(3)在高速混合机内，将经步骤(2)处理后表面改性剂溶液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理10—40分钟，制得改性纳米蒙脱石；
(4)按上述重量份比将聚氯乙烯、高分子改性剂、热稳定剂、润滑剂和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中混合，到温度为80—90°C后出料，然后在双辊开炼机上于170—180°C下熔融共混20-40min。本发明的有益效果是通过采用表面改性剂对纳米蒙脱石的表面和边缘进行偶联改性，使有机基团覆盖于蒙脱石表面，改变其表面性能，从而使蒙脱石由亲水疏油改变为亲油疏水的有机蒙脱石，并与大多数有机溶剂和高分子具有良好的亲和性，经过表面改性后， 蒙脱石的层间距由Inm左右增至2nm或更大，并依靠蒙脱石和聚合物的相互作用，使硅酸盐片层逐步解离成厚度小于50nm，长X宽为IOOnmX IOOnm的基本纳米单元，并均勻分散到基体中，最终实现将粒径不大于6 μ m的纳米蒙脱石均勻分散在聚氯乙烯树脂中，充分发挥了纳米分散相的纳米尺度效应，提高了纳米蒙脱石在聚氯乙烯树脂中的填充度，有效地降低了材料的生产成本，而且不会增加材料的塑性；另由于加入了高分子改性剂和稳定剂后， 提高了材料的抗冲击性能和稳定性，增强和增韧的力学效果较理想。与现有的有机阳离子插层型改型工艺相比，本发明的工艺更简单，生产成本更低，材料的抗冲击性等力学性能更好。
本发明根据不同要求，可以通过调整配方，如纳米蒙脱石的含量、纳米蒙脱石表面改性种类与用量、纳米蒙脱石与高分子改性剂的比例等而得到一系列具有不同韧性的复合材料，并且制备工艺简单，经济实用性强。
具体实施例方式下面的实施例可以使本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例1
按表1配方取规定重量份的纳米蒙脱石和表面改性剂，先将纳米蒙脱石在130°c预热干燥2小时，用90°C石油醚将表面改性剂稀释配成5wt%的溶液；后在高速混合机内将表面改性剂稀释液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理10分钟，制得改性纳米蒙脱石；按表1配方将规定重量份的各种物料和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中进行混合，到温度为80°C后出料。然后在双辊开炼机上于180°C下熔融共混20min后下片，按照国标要求制样、测试结果见表2。实施例2
按表1配方取规定重量份的纳米蒙脱石和表面改性剂，先将纳米蒙脱石在110°c预热干燥4小时，用60°C石油醚将表面改性剂稀释配成10wt%的溶液；后在高速混合机内将表面改性剂稀释液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理20分钟，制得改性纳米蒙脱石；按表1 配方将规定重量份的各种物料和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中进行混合，到温度为80°C 后出料。然后在双辊开炼机上于175°C下熔融共混30min后下片，按照国标要求制样、测试结果见表2，其余同实施例1。实施例3
按表1配方取规定重量份的纳米蒙脱石和表面改性剂，先将纳米蒙脱石在120°c 预热干燥3小时，用80°C石油醚将表面改性剂稀释配成10wt%的溶液；后在高速混合机内将表面改性剂稀释液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理30分钟，制得改性纳米蒙脱石； 按表1配方将规定重量份的各种物料和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中进行混合，到温度为90°C后出料。然后在双辊开炼机上于170°C下熔融共混40min后下片，按照国标要求制样、测试结果见表2，其余同实施例1。实施例4
按表1配方取规定重量份的纳米蒙脱石和表面改性剂，先将纳米蒙脱石在120°c预热干燥4小时，用90°C石油醚将表面改性剂稀释配成15wt%的溶液；后在高速混合机内将表面改性剂稀释液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理40分钟，制得改性纳米蒙脱石；按表1 配方将规定重量份各种物料和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中进行混合，到温度为90°C后出料。然后在双辊开炼机上于175°C下熔融共混30min后下片，按照国标要求制样、测试结果见表2，其余同实施例1。表1 聚氯乙烯(PVC)蒙脱石复合材料的重量份配方
权利要求
1.一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于它是由下述重量份配比的原料制成聚氯乙烯100份，纳米蒙脱石10— 200份，表面改性剂为1-6份，高分子改性剂0— 10份，热稳定剂1一8份，润滑剂0. 2— 5份。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的聚氯乙烯的聚合度为700-4000。
3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的纳米蒙脱石的粒径不大于6 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的表面改性剂选自钛酸酯偶联剂、锆铝酸酯、铝酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂、高级脂肪酸及其盐、非离子型表面活性剂、双羟乙基)甲基牛脂基季铵盐、十八烷基三溴化铵、氧化聚丙烯蜡和氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的高分子改性剂选自氯化聚乙烯(CPE)、聚丙烯酸酯(ACR)、全丙烯酸酯类(AIM)、 乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物(MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)类抗冲高分子改性剂中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的热稳定剂为有机锡稳定剂或铅盐稳定剂。
7.根据权利要求6所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的热稳定剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二烷基马来酸二丁基锡、二(巯基乙酸异辛基酯)二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、二碱式硬脂酸铅、二碱式邻苯二甲酸铅、二碱式磷酸铅、硬脂酸铅中的一种或几种混合物。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料，其特征在于所述的润滑剂选自石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种混合物。
9.一种制备权利要求1所述的一种聚氯乙烯/改性纳米蒙脱石复合材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤组成(1)将纳米蒙脱石在110— 130°C预热干燥2-4小时；(2)用60—90°C石油醚将表面改性剂稀释配成5—15wt%的溶液；(3)在高速混合机内，将经步骤(2)处理后表面改性剂溶液加入到纳米蒙脱石中，高速搅拌处理10—40分钟，制得改性纳米蒙脱石；(4)按上述重量份比将聚氯乙烯、高分子改性剂、热稳定剂、润滑剂和改性纳米蒙脱石在高速捏合机中混合，到温度为80—90°C后出料，然后在双辊开炼机上于170—180°C下熔融共混20-40min。
全文摘要
一种聚氯乙烯／改性纳米蒙脱石复合材料属于工程技术领域，具体涉及一种高填充未增塑聚氯乙烯／改性纳米蒙脱石复合材料及其制备方法，本发明由下述重量份配比的原料制成聚氯乙烯100份，纳米蒙脱石10—200份，表面改性剂为I-6份，高分子改性剂0—10份，热稳定剂1—8份，润滑剂0．2—5份。本发明根据不同要求，可以通过调整配方而得到一系列具有不同韧性的复合材料，并且制备工艺简单，经济实用性强。
文档编号C09C3/10GK102558714SQ20111045885
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年6月24日
发明者张志明 申请人:云南鑫乾矿业有限公司