CN106496861A - 一种纳米pvc透明材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米PVC透明材料及其制备方法，原料为：PVC、纳米炭黑、有机锡、硬脂酸镉、硬脂酸锌、CPE、环氧硬脂酸丁酯、水杨酸苯酯、石蜡和硬脂酸甘油单酯；拉伸强度3.6‑3.8MPa，伸长率180‑220%；撕裂强度100‑120MPa，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，邵氏硬度70‑80；可以在各种极端环境下广泛使用，耐寒性‑45℃不破裂，可以广泛生产并不断代替现有透明材料。

Description

一种纳米PVC透明材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米透明材料技术领域，尤其涉及一种纳米PVC透明材料及其制备方法。

背景技术

纳米新透明材料配方是一门在100 纳米以内空间内，通过自然更改直接排序原子与分子创造出来的新纳米透明材料的项目。纳米新透明材料与该领域是现代力量和现代技术创新的起点,新的规律和原理的发现与全新的理念创设给予基础科学，提供了新的机会,这会成为许多领域的重要改革新动力。纳米新透明材料配方由于SAIZU细小,拥有很多奇特的性能。1988年Baibich 等第一次在纳米Fe/ Cr MS里发现磁电阻变化率达到百分之五十,与一般的ME比起来要大一个级别,并且是负值的,各向一样,称作GMR 。之后还在纳米体系的、隧道结和Perovskite结构、颗粒膜中发现巨ME。里面Perovskite结构在一九九三年是发现且具有极大ME,叫做CMR ,在隧道结中找到的为TMR。

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）透明材料；过滤器透明材料；高密度磁记录透明材料；光敏透明材料；平面显示器透明材料；超导透明材料等。

纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑，一些发达国家都投入大量的资金进行研究工作。如美国最早成立了纳米研究中心，日本文教科部把纳米技术，列为透明材料科学的四大重点研究开发项目之一。在德国，以汉堡大学和美因茨大学为纳米技术研究中心，政府每年出资6500万美元支持微系统的研究。在国内，许多科研院所、高等院校也组织科研力量，开展纳米技术的研究工作，并取得了一定的研究成果，主要如下：

定向纳米碳管阵列的合成，由中国科学院物理研究所解思深研究员等完成。他们利用化学气相法高效制备出孔径约20纳米，长度约100微米的碳纳米管。并由此制备出纳米管阵列，其面积达3毫米×3毫米，碳纳米管之间间距为100微米。

准一维纳米丝和纳米电缆，由中国科学院固体物理研究所张立德研究员等完成。他们利用碳热还原、溶胶-凝胶软化学法并结合纳米液滴外延等新技术，首次合成了碳化钽纳米丝外包绝缘体SiO2纳米电缆。

用催化热解法制成纳米金刚石，由山东大学的钱逸泰等完成。他们用催化热解法使四氯化碳和钠反应，以此制备出了金刚石纳米粉。

但是，同国外发达国家的先进技术相比，我们还有很大的差距。德国科学技术部曾经对纳米技术未来市场潜力作过预测：他们认为到2000年，纳米结构器件市场容量将达到6375亿美元，纳米粉体、纳米复合陶瓷以及其它纳米复合透明材料市场容量将达到5457亿美元，纳米加工技术市场容量将达到442亿美元，纳米透明材料的评价技术市场容量将达到27.2亿美元。并预测市场的突破口可能在信息、通讯、环境和医药等领域。

总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点，正如钱学森院士所预言的那样："纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。"

2011年10月19日欧盟委员会通过了对纳米透明材料的定义，之后又对这一定义进行了解释。根据欧盟委员会的定义，纳米透明材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工透明材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个透明材料的所有颗粒总数中占50%以上。

1纳米等于十亿分之一米。在纳米尺度上，一些透明材料具有很多特殊功能。纳米透明材料已在人们的工作和生活中得到广泛应用。

纳米技术基础理论研究和新透明材料开发等应用研究都得到了快速的发展，并且在传统透明材料、医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。在产业化发展方面，除了纳米粉体透明材料在美国、日本、中国等少数几个国家初步实现规模生产外，纳米生物透明材料、纳米电子器件透明材料、纳米医疗诊断透明材料等产品仍处于开发研制阶段。2010年全球纳米新透明材料市场规模达22.3亿美元，年增长率为14.8%。今后几年，随着各国对纳米技术应用研究投入的加大，纳米新透明材料产业化进程将大大加快，市场规模将有放量增长。纳米粉体透明材料中的纳米炭黑、纳米氧化锌、纳米氧化硅等几个产品已形成一定的市场规模；纳米粉体应用广泛的纳米陶瓷透明材料、纳米纺织透明材料、纳米改性涂料等透明材料也已开发成功，并初步实现了产业化生产，纳米粉体颗粒在医疗诊断制剂、微电子领域的应用正加紧由实验研究成果向产品产业化生产方向转移。

发明内容

本发明提供一种伸长率高、拉伸强度高、耐低温和硬度高的纳米PVC透明材料及其制备方法，解决现有PVC透明材料硬度低和拉伸强度低等技术问题。

本发明采用以下技术方案：一种纳米PVC透明材料，其原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑2-6份，有机锡2.5-4.5份，硬脂酸镉0.5-2.5份，硬脂酸锌0.3-0.7份，CPE为8-12份，环氧硬脂酸丁酯3-5份，水杨酸苯酯0.7-1.3份，石蜡0.2-0.6份，硬脂酸甘油单酯4-6份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑2份，有机锡2.5份，硬脂酸镉0.5份，硬脂酸锌0.3份，CPE为8份，环氧硬脂酸丁酯3份，水杨酸苯酯0.7份，石蜡0.2份，硬脂酸甘油单酯4份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑6份，有机锡4.5份，硬脂酸镉2.5份，硬脂酸锌0.7份，CPE为12份，环氧硬脂酸丁酯5份，水杨酸苯酯1.3份，石蜡0.6份，硬脂酸甘油单酯6份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑4份，有机锡3.5份，硬脂酸镉1.5份，硬脂酸锌0.5份，CPE为10份，环氧硬脂酸丁酯4份，水杨酸苯酯1份，石蜡0.4份，硬脂酸甘油单酯5份。

一种制备所述的纳米PVC透明材料的方法，步骤为：

第一步：按照质量份数配比称取PVC、纳米炭黑、有机锡、硬脂酸镉、硬脂酸锌、CPE、环氧硬脂酸丁酯、水杨酸苯酯、石蜡和硬脂酸甘油单酯；

第二步：将PVC投入高速捏合机中，升温至110-120℃，加入剩余原料，捏合速度1900-2100r/min，捏合20-30min；

第三步：捏合后的材料放入双螺杆挤出机中，挤出温度为180-190℃，制得纳米PVC透明材料。

有益效果

本发明所述一种纳米PVC透明材料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、拉伸强度3.6-3.8MPa，伸长率180-220%；2、撕裂强度100-120MPa，耐磨性高、耐热和弹性优良；3、原料资源丰富，邵氏硬度70-80；4、可以在各种极端环境下广泛使用，耐寒性-45℃不破裂，可以广泛生产并不断代替现有透明材料。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1：

第一步：按照质量份数配比称取PVC100份，纳米炭黑2份，有机锡2.5份，硬脂酸镉0.5份，硬脂酸锌0.3份，CPE为8份，环氧硬脂酸丁酯3份，水杨酸苯酯0.7份，石蜡0.2份，硬脂酸甘油单酯4份。

第二步：将PVC投入高速捏合机中，升温至110℃，加入剩余原料，捏合速度1900r/min，捏合20min。

第三步：捏合后的材料放入双螺杆挤出机中，挤出温度为180℃，制得纳米PVC透明材料。

拉伸强度3.6MPa，伸长率180%；撕裂强度100MPa，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，邵氏硬度70；可以在各种极端环境下广泛使用，耐寒性-45℃不破裂，可以广泛生产并不断代替现有透明材料。

实施例2：

第一步：按照质量份数配比称取PVC100份，纳米炭黑6份，有机锡4.5份，硬脂酸镉2.5份，硬脂酸锌0.7份，CPE为12份，环氧硬脂酸丁酯5份，水杨酸苯酯1.3份，石蜡0.6份，硬脂酸甘油单酯6份。

第二步：将PVC投入高速捏合机中，升温至120℃，加入剩余原料，捏合速度2100r/min，捏合30min。

第三步：捏合后的材料放入双螺杆挤出机中，挤出温度为190℃，制得纳米PVC透明材料。

拉伸强度3.7MPa，伸长率200%；撕裂强度110MPa，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，邵氏硬度75；可以在各种极端环境下广泛使用，耐寒性-45℃不破裂，可以广泛生产并不断代替现有透明材料。

实施例3：

第一步：按照质量份数配比称取PVC100份，纳米炭黑4份，有机锡3.5份，硬脂酸镉1.5份，硬脂酸锌0.5份，CPE为10份，环氧硬脂酸丁酯4份，水杨酸苯酯1份，石蜡0.4份，硬脂酸甘油单酯5份。

第二步：将PVC投入高速捏合机中，升温至115℃，加入剩余原料，捏合速度2000r/min，捏合22min。

第三步：捏合后的材料放入双螺杆挤出机中，挤出温度为182℃，制得纳米PVC透明材料。

拉伸强度3.8MPa，伸长率220%；撕裂强度120MPa，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，邵氏硬度80；可以在各种极端环境下广泛使用，耐寒性-45℃不破裂，可以广泛生产并不断代替现有透明材料。

Claims (5)

1.一种纳米PVC透明材料，其特征在于，所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑2-6份，有机锡2.5-4.5份，硬脂酸镉0.5-2.5份，硬脂酸锌0.3-0.7份，CPE为8-12份，环氧硬脂酸丁酯3-5份，水杨酸苯酯0.7-1.3份，石蜡0.2-0.6份，硬脂酸甘油单酯4-6份。

2.根据权利要求1所述的一种纳米PVC透明材料，其特征在于，所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑2份，有机锡2.5份，硬脂酸镉0.5份，硬脂酸锌0.3份，CPE为8份，环氧硬脂酸丁酯3份，水杨酸苯酯0.7份，石蜡0.2份，硬脂酸甘油单酯4份。

3.根据权利要求1所述的一种纳米PVC透明材料，其特征在于，所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑6份，有机锡4.5份，硬脂酸镉2.5份，硬脂酸锌0.7份，CPE为12份，环氧硬脂酸丁酯5份，水杨酸苯酯1.3份，石蜡0.6份，硬脂酸甘油单酯6份。

4.根据权利要求1所述的一种纳米PVC透明材料，其特征在于，所述纳米PVC透明材料的原料按质量份数配比如下：PVC100份，纳米炭黑4份，有机锡3.5份，硬脂酸镉1.5份，硬脂酸锌0.5份，CPE为10份，环氧硬脂酸丁酯4份，水杨酸苯酯1份，石蜡0.4份，硬脂酸甘油单酯5份。

5.一种制备权利要求1所述的纳米PVC透明材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照质量份数配比称取PVC、纳米炭黑、有机锡、硬脂酸镉、硬脂酸锌、CPE、环氧硬脂酸丁酯、水杨酸苯酯、石蜡和硬脂酸甘油单酯；

第二步：将PVC投入高速捏合机中，升温至110-120℃，加入剩余原料，捏合速度1900-2100r/min，捏合20-30min；

第三步：捏合后的材料放入双螺杆挤出机中，挤出温度为180-190℃，制得纳米PVC透明材料。