CN101100542A - 插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其按原料含有去离子水、氯乙烯单体、有机化皂石、引发剂、分散剂、助剂，其生产方法为经过聚合反应得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。本发明还是以插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料为原料制成的制品。本发明所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、抗冲击等力学性能有明显的提高，获得聚氯乙烯复合材料的新品种。本发明的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料可以广泛应用于交通、机械、家具、绝缘材料、建筑材料等领域。
Description
技术领域
本发明涉及以氯乙烯单体和有机化皂石为原料进行的插层聚合生产聚氯乙烯-有机化皂石复合材料及制备方法技术领域，是一种插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料及其生产方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)树脂是通用塑料之一，由于其优良的的化学稳定性、电绝缘性、自熄性、低廉的价格而广泛地应用于交通、机械、家具、绝缘材料、建筑材料等领域。但是，PVC树脂是一种硬脆性材料，实际应用过程中，PVC也暴露出熔体粘度大、抗冲击性能差、热稳定性差、模量低、加工性能不好等缺点，限制了其作为结构材料的应用。目前，采用加入少量填加剂填充改性的方法来降低收缩和提高其刚度。填加剂有碳酸钙、硅石灰、高岭土、滑石粉、云母等无机物提高材料的硬度、模量和耐热性，但同时导致了材料强度下降，使得复合材料的性能很难大幅度提高。
聚合物复合材料是目前最有广泛前景、综合性能较好的复合材料，其制备与传统复合材料不同之点是采用独特的插层聚合制备技术。所谓插层聚合，就是将聚合物单体分子插入到层状硅酸盐层间的纳米空间中，利用聚合热或剪切力将层状硅酸盐剥离成纳米基本结构单元或微区而均匀地分散到聚合物基体中从而制得复合材料。这种技术操作简单、易行，可以大幅度的提高材料各项性能，并赋予材料新的特殊功能。
美国专利USP 6271297中采用有机络离子或偶联剂对层状硅酸盐进行有机修饰，用环氧树脂作为辅助插层剂，然后进行聚合物熔融共混，得到插层型的聚合物/层状硅酸盐复合材料。中国专利CN1340564，描述了一种纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法，其中的纳米粒子主要是指颗粒状碳酸钙、二氧化硅。近年来，采用纳米技术用层状硅酸盐对聚合物进行改性正在成为聚合物改性的新方向。
皂石是天然纳米材料，具有特殊的三八面体结构。皂石矿具有特殊的三八面体晶体结构，有极高的开发价值。皂石是天然纳米材料，由于结构上的特点和具有正电性，使其成为生产天然无机凝胶的原料。以皂石为主要原料制成的无机凝胶具有许多独特的性能：极强的水化膨胀性和触变性，胶体稠而不粘，极佳的悬浮性、分散性，pH值为4至11范围内，体系十分稳定。天然凝胶有良好的抗盐性、抗酶性，与纤维素等聚合物复配有明显的协同增稠效应，还有较高的离子交换能力和吸附有机阳离子的能力，与极性溶剂有较好的配伍性，能有效地稳定W/O和O/W乳液。因此皂石具有广泛的用途。
发明内容
本发明提供了一种插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料及其生产方法和制品，克服了现有技术之不足，使其拉伸强度、断裂伸长率、抗冲击等力学性能均有提高。
本发明的技术方案之一是这样来实现的：一种插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其按原料含有去离子水100重量份至200重量份、氯乙烯单体100重量份、有机化皂石1重量份至5重量份、引发剂0.02重量份至0.06重量份、分散剂0.02重量份至0.08重量份、助剂0.02重量份至0.06重量份。
本发明的技术方案之二是这样来实现的：一种上述插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的生产方法，其首先将所需要量的去离子水、有机化皂石、引发剂、分散剂、助剂注入所需要的反应釜中，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体，常温搅拌20分钟至30分钟，然后升温为55.5℃至58.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为100转/分钟至900转/分钟，聚合反应时间为5小时至7小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
本发明的技术方案之三是这样来实现的：一种上述插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制品，其以插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料为原料制成的制品。
下面是对上述本发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述有机化皂石按原料可含有皂石和有机阳离子盐，皂石与有机阳离子盐的配比为每100克皂石比0.1摩尔至0.2摩尔有机阳离子盐。
上述有机阳离子盐可包括下述通式所表示的一种化合物或一种以上的化合物的混合物，其通式如下：
其中：A表示氮或磷，X表示氯或溴，R1表示C12至C22的脂肪直链，R2和R3表示H或C1至C8的脂肪链或含脂环基链，R4表示芳基、取代芳基、芳基取代烃基、同R1定义的基、或同R2定义的基。
上述有机阳离子盐可为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或一种以上的混合物；或者有机阳离子盐为四甲基氯化铵与十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵三种中的任意混合物。
上述有机化皂石是通过下述步骤得到的：
A、将所需要量的原料皂石在去离子水中搅拌均匀后配制成2％至10％质量分数浓度的稳定皂石悬浮液；
B、将所需要量的有机阳离子盐在去离子水中搅拌均匀后配制成2％至10％质量分数浓度的稳定的溶液；
C、将步骤A制备的悬浮液在50℃至90℃下搅拌10分钟至30分钟后，将步骤B制备的有机阳离子盐溶液加入到上述皂石悬浮液中反应1小时至4小时；
D、反应后过滤，并将过滤物用去离子水进行洗涤，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在为止，将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
上述制备有机化皂石的搅拌速度可为400转/分钟至1000转/分钟。
上述引发剂可为过氧化新癸酸异丙苯酯和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂可为过氧化二月桂酰和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂可为过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯
上述分散剂可为聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素中的一种或二种混合物。
上述助剂可为乙二胺四乙酸四钠或碳酸氢铵或它们的任意混合物。
本发明所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、抗冲击等力学性能有明显的提高，获得聚氯乙烯复合材料的新品种。本发明的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料可以广泛应用于交通、机械、家具、绝缘材料、建筑材料等领域。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据上述本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在1000克的去离子水中搅拌，形成10％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐十六烷基三甲基氯化铵0.141摩尔在去离子水中配制成2％质量分数浓度溶液。在90℃下搅拌皂石悬浮液10分钟，搅拌速度为1000转/分钟，然后将上述有机阳离子盐十六烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应4小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水20重量份、有机化皂石0.5重量份，引发剂过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.006重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.008重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.006重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌20分钟，然后升温至55.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为100转/分钟。聚合反应时间为5.5小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为118mL/g，白度88％，表观0.51g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约17.21％，抗冲击强度约7.3281千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约46.07兆帕(MPa)。
实施例2：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在2000克的去离子水中搅拌，形成5％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵0.1194摩尔在去离子水中配制成5％质量分数浓度溶液。在80℃下搅拌皂石悬浮液15分钟，搅拌速度为900转/分钟，然后将上述有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应2小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水12重量份、有机化皂石0.1重量份，引发剂过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.002重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.008重量份，加入助剂碳酸氢铵0.006重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌30分钟，然后升温至58.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为300转/分钟。聚合反应时间为7小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为107mL/g，白度84％，表观0.53g/mL，吸油率21。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约19.32％，抗冲击强度约9.6391千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约42.85兆帕(MPa)。
实施例3：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在3000克的去离子水中搅拌，形成3.3％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐十八烷基三甲基氯化铵0.1407摩尔在去离子水中配制成2％质量分数浓度溶液。在55℃下搅拌皂石悬浮液30分钟，搅拌速度为750转/分钟，然后将上述有机阳离子盐十八烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应2.5小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水15重量份，有机化皂石0.3重量份，引发剂过氧化新癸酸异丙苯酯0.001重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.001重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.002重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.002重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌30分钟，然后升温至57.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为800转/分钟。聚合反应时间为6.5小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为109mL/g，白度86％，表观0.52g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约16.89％，抗冲击强度约8.1385千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约39.78兆帕(MPa)。
实施例4：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在2500克的去离子水中搅拌，形成4％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐十六烷基三甲基氯化铵0.2摩尔、四甲基氯化铵0.0994摩尔均匀混合后在去离子水中配制成3％质量分数浓度溶液。在50℃下搅拌皂石悬浮液25分钟，搅拌速度为500转/分钟，然后将上述十六烷基三甲基氯化铵和四甲基氯化铵混合有机阳离子盐溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应2小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水17重量份，有机化皂石0.4重量份，引发剂过氧化新癸酸异丙苯酯0.0025重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.0035重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.002重量份，加入助剂碳酸氢铵0.002重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌25分钟，然后升温至56℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为500转/分钟。聚合反应时间为5.3小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为1 16mL/g，白度85％，表观0.54g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约18.33％，抗冲击强度约9.2642千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约45.26兆帕(MPa)。
实施例5：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在4000克的去离子水中搅拌，形成2.5％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐十二烷基三甲基氯化铵0.1398摩尔在去离子水中配制成7％质量分数浓度溶液。在80℃下搅拌皂石悬浮液20分钟，搅拌速度为850转/分钟，然后将上述有机阳离子盐十二烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应1.5小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水13重量份，有机化皂石0.35重量份，引发剂过氧化二月桂酰0.001重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.001重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.001重量份和羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.001重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.0035重量份和碳酸氢铵0.0025重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌30分钟，然后升温至57℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为600转/分钟。聚合反应时间为6.5小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为113mL/g，白度87％，表观0.53g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约17.84％，抗冲击强度约7.8053千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约47.33兆帕(MPa)。
实施例6：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在5000克的去离子水中搅拌，形成2％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐十二烷基三甲基氯化铵0.2摩尔在去离子水中配制成4％质量分数浓度溶液。在75℃下搅拌皂石悬浮液18分钟，搅拌速度为800转/分钟，然后将上述有机阳离子盐十二烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应1小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水16重量份，有机化皂石0.45重量份，引发剂过氧化二月桂酰0.0035重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.0025重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.003重量份和羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.003重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.004重量份和碳酸氢铵0.002重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌20分钟，然后升温至57.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为400转/分钟。聚合反应时间为6.2小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为111mL/g，白度86％，表观0.52g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约19.53％，抗冲击强度约8.2677千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约43.12兆帕(MPa)。
实施例7：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在5000克的去离子水中搅拌，形成2％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵0.15摩尔在去离子水中配制成4％质量分数浓度溶液。在60℃下搅拌皂石悬浮液30分钟，搅拌速度为600转/分钟，然后将上述有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应1.5小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水18重量份，有机化皂石0.37重量份，引发剂过氧化二月桂酰0.0035重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.0015重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.003重量份和羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.004重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.0045重量份和碳酸氢铵0.001重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌25分钟，然后升温至56.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为700转/分钟。聚合反应时间为5.8小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为115mL/g，白度88％，表观0.53g/mL，吸油率21。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约17.78％，抗冲击强度约8.4316千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约40.55兆帕(MPa)。
实施例8：
制备有机化皂石：将原料皂石100克在5000克的去离子水中搅拌，形成2％质量分数浓度稳定悬浮液；将有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵0.15摩尔在去离子水中配制成4％质量分数浓度溶液。在60℃下搅拌皂石悬浮液30分钟，搅拌速度为600转/分钟，然后将上述有机阳离子盐双十八烷基二甲基氯化铵溶液加入到上述皂石悬浮液中，反应1.5小时，然后过滤。并将过滤物用去离子水洗涤数次，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在；将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制备：先将去离子水19重量份，有机化皂石0.2重量份，引发剂过氧化新癸酸异丙苯酯0.002重量份和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯0.002重量份，注入不锈钢反应釜中，加入分散剂聚乙烯醇(PVA)0.004重量份和羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.004重量份，加入助剂乙二胺四乙酸四钠0.005重量份和碳酸氢铵0.001重量份，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体10重量份，常温搅拌30分钟，然后升温至57.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为200转/分钟。聚合反应时间为5.0小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为112mL/g，白度86％，表观0.51g/mL，吸油率22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能测试如下：插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率约16.99％，抗冲击强度约7.5025千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约45.82兆帕(MPa)。
通过以上实施例，采用GB5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯国家产品标准》中物理性能检测，本发明制备的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的粘数为107mL/g至118mL/g，白度平均值86％，表观平均值0.52g/mL，吸油率平均值22。根据国家标准GB-材料检测的国标名称及编号：中华人民共和国国家标准，《门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材》GB/T 8814-2004方法，对聚氯乙烯PVC和上述实施例所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能进行测试对比如下：聚氯乙烯PVC基体的断裂伸长率约5.4％，抗冲击强度约4.07千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度约32.53兆帕(MPa)；而插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能断裂伸长率平均值17.99％，抗冲击强度平均值8.2971千焦/平方米(KJ/m2)，拉伸强度平均值43.85兆帕(MPa)。从上述的对比结果可知：本发明所得插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的力学性能有明显的提高。
Claims (10)
1、一种插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于按原料含有去离子水100重量份至200重量份、氯乙烯单体100重量份、有机化皂石1重量份至5重量份、引发剂0.02重量份至0.06重量份、分散剂0.02重量份至0.08重量份、助剂0.02重量份至0.06重量份。
2、根据权利要求1所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于有机化皂石按原料含有皂石和有机阳离子盐，皂石与有机阳离子盐的配比为每100克皂石比0.1摩尔至0.2摩尔有机阳离子盐。
3、根据权利要求2所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于有机阳离子盐包括下述通式所表示的一种化合物或一种以上的化合物的混合物，其通式如下：
其中：A表示氮或磷，X表示氯或溴，R1表示C12至C22的脂肪直链，R2和R3表示H或C1至C8的脂肪链或含脂环基链，R4表示芳基、取代芳基、芳基取代烃基、同R1定义的基、或同R2定义的基。
4、根据权利要求3所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于有机阳离子盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或一种以上的混合物；或者有机阳离子盐为四甲基氯化铵与十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵三种中的任意混合物。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于有机化皂石是通过下述步骤得到的：
A、将所需要量的原料皂石在去离子水中搅拌均匀后配制成2％至10％质量分数浓度的稳定皂石悬浮液；
B、将所需要量的有机阳离子盐在去离子水中搅拌均匀后配制成2％至10％质量分数浓度的稳定的溶液；
C、将步骤A制备的悬浮液在50℃至90℃下搅拌10分钟至30分钟后，将步骤B制备的有机阳离子盐溶液加入到上述皂石悬浮液中反应1小时至4小时；
D、反应后过滤，并将过滤物用去离子水进行洗涤，采用0.1摩尔/升硝酸银溶液检测直到洗涤液中没有卤素离子存在为止，将洗涤后的有机化皂石干燥后磨碎，得到粒径为60微米至74微米的有机化皂石。
6、根据权利要求5所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于制备有机化皂石的搅拌速度为400转/分钟至1000转/分钟。
7、根据权利要求1或2或3或4所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂为过氧化二月桂酰和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂为过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或/和，分散剂为聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素中的一种或二种混合物；或/和，助剂为乙二胺四乙酸四钠或碳酸氢铵或它们的任意混合物。
8、根据权利要求6所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料，其特征在于引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂为过氧化二月桂酰和过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或者，引发剂为过氧化二碳酸双(2)-乙基己酯；或/和，分散剂为聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素中的一种或二种混合物；或/和，助剂为乙二胺四乙酸四钠或碳酸氢铵或它们的任意混合物。
9、一种根据权利要求8所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的生产方法，其特征在于首先将所需要量的去离子水、有机化皂石、引发剂、分散剂、助剂注入所需要的反应釜中，调pH值中性，在氮气保护下试压5分钟，试压压力为0.5MPa。抽真空度到-0.08MPa，维持5分钟，再加入氯乙烯单体，常温搅拌20分钟至30分钟，然后升温为55.5℃至58.5℃进行插层聚合，插层聚合反应的搅拌速度为100转/分钟至900转/分钟，聚合反应时间为5小时至7小时，当聚合压降达到0.1MPa时出料，经过滤烘干等后处理后得到插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料。
10、一种根据权利要求8所述的插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料的制品，其特征在于以插层聚合聚氯乙烯-有机化皂石复合材料为原料制成的制品。
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2006
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