專利名稱：一種改性聚氯乙烯復合材料及制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及是一種聚氨酯彈性體與納米二氧化鈦協同作用的改性聚氯乙烯復合材料及制備方法。
背景技術：
聚氯乙烯(PVC)因具有重量輕、強度高、耐油、耐化學品、電氣性能優良且價格低廉等特點而得到廣泛應用，但其抗沖擊性能低、韌性差，因此PVC材料的增韌改性備受關注。利用彈性體增韌PVC，能改善其韌性，但同時也會導致其拉伸強度、彎曲強度及模量等的損失.剛性無機物填料對提高聚合物的剛性有一定貢獻，但卻因無機物與有機物的界面結合較差，使材料韌性下降。隨著納米技術的興起和發展，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及其與聚合物的界面相互作用強等性質，研制聚合物/納米粒子材料以提高材料性能、拓寬應用領域已成為新的研究熱點。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種聚氨酯彈性體與納米二氧化鈦協同作用的改性聚氯乙烯復合材料及制備方法，制得改性聚氯乙烯復合材料具有優良的綜合力學性能，沖擊強度和拉伸強度好。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是一種改性聚氯乙烯復合材
料，各組分及質量份數比為
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。在本發明一個較佳實施例中，所述的預處理后的納米二氧化硅為表面經質量分數為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預處理后的納米二氧化硅。在本發明一個較佳實施例中，所述的聚氨酯彈性體包括A組分和B組分，其中，所述的A組分為通過在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴連劑 1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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。在本發明一個較佳實施例中，所述的聚醚二元醇的相對分子質量為2000。在本發明一個較佳實施例中，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數29. 8%的液化二苯基甲烷二異氰酸酯。
在本發明一個較佳實施例中，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量比為3 2 :5。本發明還公開了一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法，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、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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)預處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯、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，并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在 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，繼續混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中，得改性聚氯乙烯復合材料。在本發明一個較佳實施例中，所述的雙螺桿擠出機的擠出機溫度為180-190°C，轉速為 40-50rpm。本發明的有益效果是本發明改性聚氯乙烯復合材料采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對聚氯乙烯復合材料進行協同改性，擴大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產品的強度、 剛度、韌性兼顧，沖擊強度和拉伸強度好，具有優良的綜合力學性能，適用于做管材或型材。
具體實施例方式一種改性聚氯乙烯復合材料，各組分及質量份數比為
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，所述的預處理后的納米二氧化硅為表面經質量分數為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預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組分為通過在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇， 擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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分子質量為2000 ； 所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數四.8%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量比為3 2 :5。
一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下的步驟
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴連劑1、4-丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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)預處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯、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，并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在 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，繼續混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，得改性聚氯乙烯復合材料。其中，步驟(3)所述的雙螺桿擠出機的擠出機溫度為180-190°C，轉速為 40-50rpmo實施例1
一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對分子質量為2000的聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數四.8%，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質量分數為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯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， 并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在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，繼續混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，擠出機溫度為180-190°C，轉速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復合材料。實施例2
一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對分子質量為2000的聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數四.8%，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質量分數為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯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， 并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在100-105°C中混合10-15 min，然后加入混合的A、B組分，繼續混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，擠出機溫度為 180-190°C，轉速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復合材料。實施例3
一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法
(1)聚氨酯彈性體的制備在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入相對分子質量為2000的聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數四.8%，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質量分數為5%的鈦酸酯處理，得粒徑為20-40nm的預處理后的納米二氧化硅；再采用探頭式超聲波發生器(頻率18 kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯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，并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在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，繼續混合10 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，擠出機溫度為180-190°C，轉速為40-50rpm，得改性聚氯乙烯復合材料。本發明改性聚氯乙烯復合材料采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對聚氯乙烯復合材料進行協同改性，擴大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產品的強度、剛度、韌性兼顧，沖擊強度和拉伸強度好，具有優良的綜合力學性能，適用于做管材或型材。以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1. 一種改性聚氯乙烯復合材料，其特征在于，各組分及質量份數比為聚氯乙烯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.根據權利要求1所述的改性聚氯乙烯復合材料，其特征在于，所述的預處理后的納米二氧化硅為表面經質量分數為5%的鈦酸酯處理，粒徑為20-40nm的預處理后的納米二氧化硅。
3.根據權利要求1所述的改性聚氯乙烯復合材料，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組分為通過在裝有溫度計、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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.根據權利要求3所述的改性聚氯乙烯復合材料，其特征在于，所述的聚醚二元醇的相對分子質量為2000。
5.根據權利要求3所述的改性聚氯乙烯復合材料，其特征在于，所述的液化二苯基甲烷二異氰酸酯為經碳化二亞胺改性，其-NCO質量分數29. 8%的液化二苯基甲烷二異氰酸
6.根據權利要求1所述的改性聚氯乙烯復合材料，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量比為 3 2 :5ο
7.一種改性聚氯乙烯復合材料的制備方法，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、攪拌器、真空接管的四口燒瓶中加入聚醚二元醇，擴連劑1、4_ 丁二醇、催化劑三乙胺按照質量比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)預處理后的納米二氧化硅的分散采用探頭式超聲波發生器(頻率18kHz、不銹鋼探頭、聲強15 W / cm2 )，將探頭插入混合液面下約2 cm，經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，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)用三輥研磨機將按質量份數稱取的聚氯乙烯、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，并分別用80目篩網過篩，放入高速混合機在 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，繼續混合10 min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，得改性聚氯乙烯復合材料。
8.根據權利要求7所述的改性聚氯乙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述的雙螺桿擠出機的擠出機溫度為180-190°C，轉速為40-50rpm。全文摘要
本發明涉及一種改性聚氯乙烯復合材料及制備方法，其中，各組分及質量份數比為聚氯乙烯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。本發明采用聚氨酯彈性體和納米二氧化鈦對聚氯乙烯復合材料進行協同改性，擴大的聚氯乙烯的適用范圍，使得產品的強度、剛度、韌性兼顧，沖擊強度和拉伸強度好，具有優良的綜合力學性能，適用于做管材或型材。
文檔編號B29C47/92GK102382398SQ20111030256
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者顧惠忠 申請人:常熟市威騰進出口有限公司