专利名称：一种改性聚氯乙烯复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及是一种聚氨酯弹性体与纳米二氧化钛协同作用的改性聚氯乙烯复合材料及制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)因具有重量轻、强度高、耐油、耐化学品、电气性能优良且价格低廉等特点而得到广泛应用，但其抗冲击性能低、韧性差，因此PVC材料的增韧改性备受关注。利用弹性体增韧PVC，能改善其韧性，但同时也会导致其拉伸强度、弯曲强度及模量等的损失.刚性无机物填料对提高聚合物的刚性有一定贡献，但却因无机物与有机物的界面结合较差，使材料韧性下降。随着纳米技术的兴起和发展，利用纳米粒子具有比表面积大、表面原子处于高度活化状态及其与聚合物的界面相互作用强等性质，研制聚合物/纳米粒子材料以提高材料性能、拓宽应用领域已成为新的研究热点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种聚氨酯弹性体与纳米二氧化钛协同作用的改性聚氯乙烯复合材料及制备方法，制得改性聚氯乙烯复合材料具有优良的综合力学性能，冲击强度和拉伸强度好。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是一种改性聚氯乙烯复合材
料，各组分及质量份数比为
聚氯乙烯100份；
三盐基硫酸铅1-5份；
二盐基硫酸铅2-6份；
预处理后的纳米二氧化硅5-8份；
聚氨酯弹性体26-40份；
其他助剂1-5份。在本发明一个较佳实施例中，所述的预处理后的纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅。在本发明一个较佳实施例中，所述的聚氨酯弹性体包括A组分和B组分，其中，所述的A组分为通过在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇，扩连剂 1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 1 :3，在100-105°C，0. OlMPa条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分， A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05。在本发明一个较佳实施例中，所述的聚醚二元醇的相对分子质量为2000。在本发明一个较佳实施例中，所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数29. 8%的液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
在本发明一个较佳实施例中，所述的其他助剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物，所述的硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物的质量比为3 2 :5。本发明还公开了一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤
(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 :1 :3，在100-105°c ,(XOlMI3a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05 ；
(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散采用探头式超声波发生器(频率18kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将50%的纳米二氧化硅均勻分散于A组分中， 用同样方法将剩余的纳米二氧化硅均勻分散于B组分中；
(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯、三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡、石蜡等各种配料研细，并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入纳米二氧化硅混合分散好的A、B组分，继续混合10 min,将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，得改性聚氯乙烯复合材料。在本发明一个较佳实施例中，所述的双螺杆挤出机的挤出机温度为180-190°C，转速为 40-50rpm。本发明的有益效果是本发明改性聚氯乙烯复合材料采用聚氨酯弹性体和纳米二氧化钛对聚氯乙烯复合材料进行协同改性，扩大的聚氯乙烯的适用范围，使得产品的强度、 刚度、韧性兼顾，冲击强度和拉伸强度好，具有优良的综合力学性能，适用于做管材或型材。
具体实施例方式一种改性聚氯乙烯复合材料，各组分及质量份数比为
聚氯乙烯100份；
三盐基硫酸铅1-5份；
二盐基硫酸铅2-6份；
预处理后的纳米二氧化硅5-8份；
聚氨酯弹性体26-40份；
其他助剂1-5份。 其中，所述的预处理后的纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅；所述的聚氨酯弹性体包括A组分和B组分，其中，所述的A组分为通过在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇， 扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 1 :3，在100-105°C，0. OlMPa条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为 B组分，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05 ；所述的聚醚二元醇的相对分子质量为2000 ； 所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数四.8%的液化二苯基甲烷二异氰酸酯；所述的其他助剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物，所述的硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物的质量比为3 2 :5。
一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下的步骤
(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇，扩连剂1、4-丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 :1 :3，在100-105°c ,(XOlMI3a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05 ；
(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散采用探头式超声波发生器(频率18kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将50%纳米二氧化硅均勻分散于A组分中， 用同样方法将剩余的纳米二氧化硅2. 5-4份均勻分散于B组分中；
(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯、三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡、石蜡等各种配料研细，并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入纳米二氧化硅混合分散好的A、B组分，继续混合10 min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，得改性聚氯乙烯复合材料。其中，步骤(3)所述的双螺杆挤出机的挤出机温度为180-190°C，转速为 40-50rpmo实施例1
一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法
(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入相对分子质量为2000的聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数四.8%，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05，取出A组分13份， B组分13份备用；
(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散先将纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，得粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅；再采用探头式超声波发生器(频率18 kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将纳米二氧化硅2. 5份均勻分散于A组分中，用同样方法将纳米二氧化硅2. 5份均勻分散于B组分中；
(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯100份、三盐基硫酸铅1份、二盐基硫酸铅6份、其他助剂1份(硬脂酸钙0. 3份、硬脂酸钡0. 2份、石蜡0. 5份)等各种配料研细， 并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在100-105°C中混合10-15 min，然后加入纳米二氧化硅混合分散好的A、B组分，继续混合10 min,将混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，挤出机温度为180-190°C，转速为40-50rpm，得改性聚氯乙烯复合材料。实施例2
一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法
(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入相对分子质量为2000的聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以
液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数四.8%，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05，取出A组分17份， B组分17份备用；
(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散先将纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，得粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅；再采用探头式超声波发生器(频率18 kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将纳米二氧化硅3份均勻分散于A组分中，用同样方法将纳米二氧化硅3份均勻分散于B组分中，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1.05 ；
(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯100份、三盐基硫酸铅3份、二盐基硫酸铅4份、其他助剂2份(硬脂酸钙0. 6份、硬脂酸钡0. 4份、石蜡1份)等各种配料研细， 并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在100-105°C中混合10-15 min，然后加入混合的A、B组分，继续混合10 min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，挤出机温度为 180-190°C，转速为40-50rpm，得改性聚氯乙烯复合材料。实施例3
一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法
(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入相对分子质量为2000的聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数四.8%，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05，取出A组分20份， B组分20份备用；
(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散先将纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，得粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅；再采用探头式超声波发生器(频率18 kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将纳米二氧化硅4份均勻分散于A组分中，用同样方法将纳米二氧化硅4份均勻分散于B组分中，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1.05 ；
(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯100份、三盐基硫酸铅5份、二盐基硫酸铅2份、其他助剂5份(硬脂酸钙1. 5份、硬脂酸钡1份、石蜡2. 5份)等各种配料研细，并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在100-105°C中混合10-15 min，然后加入纳米二氧化硅混合分散好的A、B组分，继续混合10 min,将混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，挤出机温度为180-190°C，转速为40-50rpm，得改性聚氯乙烯复合材料。本发明改性聚氯乙烯复合材料采用聚氨酯弹性体和纳米二氧化钛对聚氯乙烯复合材料进行协同改性，扩大的聚氯乙烯的适用范围，使得产品的强度、刚度、韧性兼顾，冲击强度和拉伸强度好，具有优良的综合力学性能，适用于做管材或型材。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1. 一种改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，各组分及质量份数比为聚氯乙烯100份；三盐基硫酸铅1-5份；二盐基硫酸铅2-6份；预处理后的纳米二氧化硅5-8份；聚氨酯弹性体26-40份；其他助剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述的预处理后的纳米二氧化硅为表面经质量分数为5%的钛酸酯处理，粒径为20-40nm的预处理后的纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述的聚氨酯弹性体包括A组分和B组分，其中，所述的A组分为通过在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 :1 :3，在 100-105°C,0. OlMI^a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05。
4.根据权利要求3所述的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述的聚醚二元醇的相对分子质量为2000。
5.根据权利要求3所述的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性，其-NCO质量分数29. 8%的液化二苯基甲烷二异氰酸
6.根据权利要求1所述的改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述的其他助剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物，所述的硬脂酸钙、硬脂酸钡和石蜡的混合物的质量比为 3 2 :5ο
7.一种改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤(1)聚氨酯弹性体的制备在装有温度计、搅拌器、真空接管的四口烧瓶中加入聚醚二元醇，扩连剂1、4_ 丁二醇、催化剂三乙胺按照质量比2 :1 :3，在100-105°C ,(XOlMI3a条件下真空脱水干燥处理2-3h，冷却后备用，作为PU弹性体A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯为B组分，A组分与B组分的摩尔比为1 :1-1. 05 ；(2)预处理后的纳米二氧化硅的分散采用探头式超声波发生器(频率18kHz、不锈钢探头、声强15 W / cm2 )，将探头插入混合液面下约2 cm，经搅拌混合和超声波辐照，利用搅拌的剪切作用和超声波辐照的超声空化效应，将50%的纳米二氧化硅均勻分散于A组分中， 用同样方法将剩余的纳米二氧化硅均勻分散于B组分中；(3)用三辊研磨机将按质量份数称取的聚氯乙烯、三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡、石蜡等各种配料研细，并分别用80目筛网过筛，放入高速混合机在 100-105°C中混合10-15 min，然后加入纳米二氧化硅混合分散好的A、B组分，继续混合10 min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，得改性聚氯乙烯复合材料。
8.根据权利要求7所述的改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的挤出机温度为180-190°C，转速为40-50rpm。全文摘要
本发明涉及一种改性聚氯乙烯复合材料及制备方法，其中，各组分及质量份数比为聚氯乙烯100份、三盐基硫酸铅1-5份、二盐基硫酸铅2-6份、预处理后的纳米二氧化硅5-8份、聚氨酯弹性体26-40份、其他助剂1-5份。本发明采用聚氨酯弹性体和纳米二氧化钛对聚氯乙烯复合材料进行协同改性，扩大的聚氯乙烯的适用范围，使得产品的强度、刚度、韧性兼顾，冲击强度和拉伸强度好，具有优良的综合力学性能，适用于做管材或型材。
文档编号B29C47/92GK102382398SQ20111030256
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者顾惠忠 申请人:常熟市威腾进出口有限公司