CN117247644B - 气凝胶pvc木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

气凝胶pvc木塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法,涉及木塑复合材料的技术领域,复合材料包括以下重量份组分:PVC树脂80~100份、木粉20~30份、碳酸钙15~30份、气凝胶复合材料10~20份、发泡剂1~6份、稳定剂5~10份、偶联剂1~2份、加工助剂5~10份、润滑剂1~4份,所述气凝胶复合材料为聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。制备方法主要包括:S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:1)制备二氧化硅溶胶;2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备。使用本发明的配方与制备方法制备出的气凝胶PVC木塑复合材料具有更高的隔热性能,且兼备优异的力学性能。

Description

气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑复合材料的技术领域,具体涉及一种气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料,指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,代替通常的树脂胶粘剂,与木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料,再经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺,生产出板材或型材。木塑复合材料主要用于建材、家具、物流包装等行业。PVC木塑复合材料是木塑复合材料的主要类型,即聚氯乙烯(PVC)与植物纤维材料通过熔融共混加工而形成的一种复合材料,绿色环保,兼有木材和塑料的优良特性。
现有市场中制备的木塑复合材料主要具有防水防潮、防腐防蛀、阻燃性强等优点。当将木塑复合材料应用在门板、木板、装饰墙等领域时,要求其具有优异的隔热性能。然而,经研究发现现有的木塑复合材料的隔热性能并不像预期的那样好,因此,需要一种隔热性能优异的木塑复合材料。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法,解决了现有PVC木塑复合材料隔热性能不佳的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
气凝胶PVC木塑复合材料,包括以下重量份组分:PVC树脂80~100份、木粉20~30份、碳酸钙15~30份、气凝胶复合材料10~20份、发泡剂1~6份、稳定剂5~10份、偶联剂1~2份、加工助剂5~10份、润滑剂1~4份,所述气凝胶复合材料为聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
优选地,所述聚碳酸酯纤维为长度在10~15mm的聚碳酸酯长纤维。
优选地,所述二氧化硅气凝胶的硅源来自于乙烯基三甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷复合硅源。
优选地,所述聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶的制备方法为:
1)制备二氧化硅溶胶:
将乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;搅拌24~30h后,加入聚碳酸酯长纤维超声分散并继续搅拌2~3h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7~7.5,继续搅拌10~15min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在40~50℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化3~4d,再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;再对凝胶进行疏水改性,改性完成后使用100%正己烷溶剂置换40~48h;置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥5~6h,再在55~60℃下干燥30~35h,然后在90~95℃干燥3~4h,最后在125~135℃下干燥1~1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
优选地,所述步骤1)中的聚碳酸酯纤维在投入制备气凝胶复合材料前先经过前处理,具体的前处理方法为:将聚丙烯腈溶解于二甲基二酰胺中配置成体积分数为30~40%的溶液,将聚丙烯腈溶液喷雾喷洒于干燥的聚碳酸酯长纤维表面,直至聚碳酸酯长纤维表面充分湿润,再将表面润湿的聚碳酸酯长纤维烘干。
优选地,乙烯基三甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷复合硅源的摩尔比为1:(0.065~0.085)。
优选地,所述步骤2)的老化液为:V(乙烯基三甲氧基硅烷):V(乙醇)=1:(10~12)。
优选地,所述步骤2)中疏水改性的改性液为:V(六甲基二硅氮烷):V(正己烷)=1:(6~8),改性时间为50~55h。
气凝胶PVC木塑复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
1)制备二氧化硅溶胶:
将乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;搅拌24~30h后,加入聚碳酸酯长纤维超声分散并继续搅拌2~3h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7~7.5,继续搅拌10~15min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在40~50℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化3~4d,再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;再对凝胶进行疏水改性,改性完成后使用100%正己烷溶剂置换40~48h;置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥5~6h,再在55~60℃下干燥30-35h,然后在90~95℃干燥3~4h,最后在125~135℃下干燥1~1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;
S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备:
分别将PVC树脂、木粉、聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶混合均匀,再向其中加入碳酸钙、发泡剂、稳定剂、偶联剂、加工助剂、润滑剂,将混合料加入密炼机,设定温度为105~125℃,转动速度50~60rpm,密炼时间为5~7h,取出冷却;将密炼产物粉碎成较小颗粒并在烘箱中干燥3~4h,投入注塑机注塑成标准件,注塑参数为:射嘴180~190℃、一段165~175℃、二段155~165℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法。与现有技术相比,具备以下有益效果:
1、本发明将聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶加入原PVC木塑复合材料配方中进行改性,制备出具有优异的制备出隔热性能更为优异的材料,且材料兼备优异的力学性能。具体原理为:二氧化硅气凝胶是固体超多孔材料,体积99%都是气体,其内部有很多孔隙,冷热空气都很难穿透,导热系数可达到0.015w/mk,具有极强的隔热性能;本发明使用聚碳酸酯纤维对二氧化硅气凝胶先进行改性,用于改善二氧化硅气凝胶自身吸水性强、脆性大的缺陷,增强了二氧化硅气凝胶的性能,且聚碳酸酯纤维与PVC木塑复合材料体系的相容性良好,可以提升气凝胶复合材在体系中的分散均匀性与稳定性;
2、本发明的制备方法简单易实施,没有复杂的化学反应,适用于工厂大规模生产,尤其是在制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶材料时,使用改进的材料复合方法,制备出的气凝胶复合材料具有吸水性低、绝热性高的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本申请实施例通过提供一种气凝胶PVC木塑复合材料及其制备方法,解决了现有PVC木塑复合材料隔热性能不佳的缺陷,制备出的气凝胶PVC木塑复合材料具有更高的隔热性能,且兼备优异的力学性能。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本发明所使用的产品原料均购买自合作厂家。
实施例1:
气凝胶PVC木塑复合材料,包括以下重量份组分:PVC树脂80份、木粉20份、碳酸钙15份、聚碳酸酯长纤维复合二氧化硅气凝胶10份、聚丙烯酰胺1份、钙锌稳定剂5份、KH550 1份、碳酸氢钙5份、甘油1份。
气凝胶PVC木塑复合材料的制备方法,主要包括以下步骤:
S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
1)制备二氧化硅溶胶:
将摩尔比为1:0.065:15:12:3的乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;
搅拌24h后,加入长度在10mm~15mm的聚碳酸酯长纤维,超声分散并继续搅拌2h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7,继续搅拌10min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在40℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;
凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化3d,老化液为:V(乙烯基三甲氧基硅烷):V(乙醇)=1:10;
再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;
再对湿凝胶进行疏水改性,将湿凝胶浸入改性液中,改性液为:V(六甲基二硅氮烷):V(正己烷)=1:(6~8),改性时间为50h;
改性完成后使用100%正己烷溶剂置换40h;
置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥5h,再在55℃下干燥30h,然后在90℃干燥3h,最后在125℃下干燥1~1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;
S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备:
分别将PVC树脂、木粉、聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶混合均匀,再向其中加入碳酸钙、发泡剂、稳定剂、偶联剂、加工助剂、润滑剂,将混合料加入密炼机,设定温度为105℃,转动速度50rpm,密炼时间为5h,取出冷却;
将密炼产物粉碎成较小颗粒并在烘箱中干燥3h,投入注塑机注塑成标准件,注塑参数为:射嘴180℃、一段165℃、二段155℃。
实施例2:
气凝胶PVC木塑复合材料,包括以下重量份组分:PVC树脂90份、木粉25份、碳酸钙25份、聚碳酸酯长纤维复合二氧化硅气凝胶15份、聚丙烯酰胺3份、钙锌稳定剂7份、KH550 2份、碳酸氢钙8份、甘油3份。
气凝胶PVC木塑复合材料的制备方法,主要包括以下步骤:
S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
1)制备二氧化硅溶胶:
将摩尔比为1:0.075:15:12:3的乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;
搅拌28h后,加入长度在10mm~15mm的聚碳酸酯长纤维超声分散并继续搅拌3h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7,继续搅拌15min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在45℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;
凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化3d,老化液为:V(乙烯基三甲氧基硅烷):V(乙醇)=1:11;
再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;
再对湿凝胶进行疏水改性,将湿凝胶浸入改性液中,改性液为:V(六甲基二硅氮烷):V(正己烷)=1:7,改性时间为50h;
改性完成后使用100%正己烷溶剂置换44h;
置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥5h,再在60℃下干燥30h,然后在95℃干燥3h,最后在125℃下干燥1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;
S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备:
分别将PVC树脂、木粉、聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶混合均匀,再向其中加入碳酸钙、发泡剂、稳定剂、偶联剂、加工助剂、润滑剂,将混合料加入密炼机,设定温度为115℃,转动速度55rpm,密炼时间为6h,取出冷却;
将密炼产物粉碎成较小颗粒并在烘箱中干燥4h,投入注塑机注塑成标准件,注塑参数为:射嘴185℃、一段170℃、二段160℃。
实施例3
气凝胶PVC木塑复合材料,包括以下重量份组分:PVC树脂100份、木粉30份、碳酸钙30份、聚碳酸酯长纤维复合二氧化硅气凝胶20份、聚丙烯酰胺6份、钙锌稳定剂10份、KH5502份、碳酸氢钙10份、甘油4份。
气凝胶PVC木塑复合材料的制备方法,主要包括以下步骤:
S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
1)制备二氧化硅溶胶:
将摩尔比为1:0.085:15:12:3的乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;
搅拌30h后,加入长度在10mm~15mm的聚碳酸酯长纤维超声分散并继续搅拌3h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7.5,继续搅拌15min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在50℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;
凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化4d,老化液为:V(乙烯基三甲氧基硅烷):V(乙醇)=1:12;
再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;
再对湿凝胶进行疏水改性,将湿凝胶浸入改性液中,改性液为:V(六甲基二硅氮烷):V(正己烷)=1:8,改性时间为55h;
改性完成后使用100%正己烷溶剂置换48h;
置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥6h,再在60℃下干燥35h,然后在95℃干燥4h,最后在135℃下干燥1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;
S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备:
分别将PVC树脂、木粉、聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶混合均匀,再向其中加入碳酸钙、发泡剂、稳定剂、偶联剂、加工助剂、润滑剂,将混合料加入密炼机,设定温度为125℃,转动速度60rpm,密炼时间为7h,取出冷却;
将密炼产物粉碎成较小颗粒并在烘箱中干燥4h,投入注塑机注塑成标准件,注塑参数为:射嘴190℃、一段175℃、二段165℃。
实施例4
与实施例2的区别之处在于:
制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶前,对聚碳酸酯长纤维进行前处理,具体的前处理方法为:
将聚丙烯腈溶解于二甲基二酰胺中配置成体积分数为30%的溶液,将聚丙烯腈溶液置于喷雾器中,聚碳酸酯长纤维置于30℃恒温烘箱中,旋转聚碳酸酯长纤维,向烘箱中喷入聚丙烯腈溶液,直至聚碳酸酯长纤维表面充分湿润,停止喷洒,将表面润湿的聚碳酸酯长纤维烘干。
对比例1
与实施例2的区别之处在于:
将聚碳酸酯长纤维更换为长度为1mm~5mm的聚碳酸酯短纤维。
对比例2
与实施例2的区别之处在于:
制备二氧化硅气凝胶的硅源选择乙烯基三甲氧基硅烷单硅源。
对比例3
与实施例2的区别之处在于:
制备二氧化硅气凝胶的硅源选择正硅酸乙酯与甲基三甲氧基硅烷双硅源。
对比例4
与实施例2的区别之处在于:
删除聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶制备过程中的疏水改性处理。
对比例5
与实施例2的区别之处在于:
使用聚酯纤维替代聚碳酸酯纤维制备聚酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
对比例6
与实施例2的区别之处在于:
使用二氧化硅气凝胶替代体系中的聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
对比例7
与实施例2的区别之处在于:
删除PVC木塑复合材料体系中的聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
试验数据及分析
对实施例1~4、对比例1~7的方法制备的气凝胶PVC木塑复合材料进行取样,并对每组样品进行以下性能检测。
1、力学性能检测
拉伸性能:按照GB/T 1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定第1部分:总则》标准测试,拉伸速度50mm/min,哑铃型标准样条最窄处的尺寸为10mm×4mm,测试6个试样,取均值。
冲击性能:按照GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》标准测试,试样尺寸为80mm×10mm×4mm,测试6个试样,取均值。
表1-样品的力学性能检测数据
试样 拉伸强度(MPa) 冲击强度(kJ/m2)
实施例1 38.2 19.5
实施例2 40.0 21.4
实施例3 39.5 20.2
实施例4 45.4 24.5
对比例1 33.1 15.3
对比例2 32.5 14.2
对比例3 33.0 15.8
对比例4 34.3 16.5
对比例5 30.3 11.7
对比例6 26.7 8.5
对比例7 15.6 5.0
2、绝热性能检测
表2-样品的绝热性能检测数据
由表1、表2可以看出:
1、由实施例1-3的数据可知,在PVC木塑复合材料体系中加入聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶材料可以显著改善体系的力学性能与绝热性能;
2、由实施例1-4的数据可知,聚碳酸酯长纤维在投入前使用聚丙烯腈进行前处理,有利于改善其耐光性,其力学性能也有相应改善,其绝热性能也并没有下降;
3、由实施例1-3、对比例1的数据可知,聚碳酸酯长纤维的添加相较于聚碳酸酯短纤维的添加更有利于提升木塑复合材料的力学性能,且复合材料的绝热性能也有一定程度的提升;
4、由实施例1-3、对比例2-3的数据可知,硅源的选择会影响终产品木塑复合材料的力学性能与绝热性能,主要是通过改善二氧化硅气凝胶的吸水性能与力学性能来影响的;
5、由实施例1-3、对比例4的数据可知,在制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶的过程中就直接进行疏水改性,可以改善二氧化硅气凝胶的吸水性,降低其结构塌缩的风险;
6、由实施例1-3、对比例5的数据可知,使用聚酯纤维对二氧化硅气凝胶进行改善,没有使用聚碳酸酯纤维对二氧化硅气凝胶进行改善得到的材料力学性能与绝缘性能好;
7、由实施例1-3、对比例6-7的数据可知,单独添加二氧化硅气凝胶具有提升PVC木塑复合材料体系绝热性能与力学性能的效果,但是其提升效果不如使用聚碳酸酯纤维改性的提升效果明显。
综上所述,与现有技术相比,具备以下有益效果:
1、本发明将聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶加入原PVC木塑复合材料配方中进行改性,制备出具有优异的制备出隔热性能更为优异的材料,且材料兼备优异的力学性能。具体原理为:二氧化硅气凝胶是固体超多孔材料,体积99%都是气体,其内部有很多孔隙,冷热空气都很难穿透,导热系数可达到0.015w/mk,具有极强的隔热性能;本发明使用聚碳酸酯纤维对二氧化硅气凝胶先进行改性,用于改善二氧化硅气凝胶自身吸水性强、脆性大的缺陷,增强了二氧化硅气凝胶的性能,且聚碳酸酯纤维与PVC木塑复合材料体系的相容性良好,可以提升气凝胶复合材在体系中的分散均匀性与稳定性。
2、本发明选择长度在10mm~15mm的聚碳酸酯长纤维,原理是SiO2气凝胶有效分布在聚碳酸酯长纤维的孔隙中,长纤维又可以起到支撑SiO2气凝胶内部孔隙的作用,两者互相支撑、紧密结合,不仅提升了气凝胶复合材料的力学性能,且两者之间保留了大量的孔洞结构,使得对流传热和气相导热受限,因此提升了气凝胶复合材料常温下的导热系数,使材料显示出良好的绝热性能。
3、本发明乙烯基三甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷复合双硅烷硅源的选取有利于提升制备的二氧化硅气凝胶的力学性能,改善其自身脆性大的缺陷,降低应用至PVC木塑复合材料中可能导致材料易开裂的问题发生。
4、本发明的制备方法简单易实施,没有复杂的化学反应,适用于工厂大规模生产,尤其是在制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶材料时,使用改进的材料复合方法,制备出的气凝胶复合材料具有吸水性低、绝热性高的优点。
5、本发明制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶时,在二氧化硅溶胶生成之前就加入聚碳酸酯长纤维,有利于聚碳酸酯长纤维填充至二氧化硅溶胶骨架中,并保留聚碳酸酯长纤维的特性,因此,制备的气凝胶复合材料具有优异的力学性能。
6、本发明制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶过程中直接对材料进行疏水处理后再使用正己烷进行烷烃交换,有利于改善气凝胶复合材料的吸水性,降低其因吸水过多而导致的结构塌缩问题发生。
7、本发明在将聚碳酸酯长纤维投入制备体系前先使用聚丙烯腈对其进行前处理,一方面是因为聚碳酸酯长纤维价格较贵,使用聚丙烯腈对其改性相较于使用同等量聚碳酸酯长纤维而言可以降低生产成本;另一方面,也是更主要的原因是聚碳酸酯长纤维具有耐光性弱的缺陷,使用聚丙烯腈对其改性可以改善这一问题,本发明使用喷雾喷涂有利于聚丙烯腈更好地渗入聚碳酸酯长纤维内部,从而使喷涂均匀,提升改性效果。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,包括以下重量份组分:PVC树脂80~100份、木粉20~30份、碳酸钙15~30份、气凝胶复合材料10~20份、发泡剂1~6份、稳定剂5~10份、偶联剂1~2份、加工助剂5~10份、润滑剂1~4份,所述气凝胶复合材料为聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;所述聚碳酸酯纤维为长度在10~15mm的聚碳酸酯长纤维;所述二氧化硅气凝胶的硅源来自于乙烯基三甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷复合硅源;所述聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶制备过程中需进行疏水改性处理。
2.如权利要求1所述的气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,所述聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶的制备方法为:
1)制备二氧化硅溶胶:
将乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇和质量分数1%的HCl混合搅拌;搅拌24~30h后,加入聚碳酸酯长纤维超声分散并继续搅拌2~3h,然后逐滴加入氨水,将pH值调节至7~7.5,继续搅拌10~15min,形成二氧化硅溶胶;
2)制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
在40~50℃下等待二氧化硅溶胶凝胶化;凝胶化后,将凝胶置于老化液中老化3~4d,再经体积分数为50%的正己烷的乙醇溶液置换24h;再对凝胶进行疏水改性,改性完成后使用100%正己烷溶剂置换40~48h;置换完成后将湿凝胶浸没在正已烷中并逐级干燥,先在室温下干燥5~6h,再在55~60℃下干燥30~35h,然后在90~95℃干燥3~4h,最后在125~135℃下干燥1~1.5h,制得聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶。
3.如权利要求1所述的气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,所述步骤1)中的聚碳酸酯纤维在投入制备气凝胶复合材料前先经过前处理,具体的前处理方法为:将聚丙烯腈溶解于二甲基二酰胺中配置成体积分数为30~40%的溶液,将聚丙烯腈溶液喷雾喷洒于干燥的聚碳酸酯长纤维表面,直至聚碳酸酯长纤维表面充分湿润,再将表面润湿的聚碳酸酯长纤维烘干。
4.如权利要求1所述的气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,乙烯基三甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷复合硅源的摩尔比为1:(0.065~0.085)。
5.如权利要求1所述的气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,所述步骤2)的老化液为:V(乙烯基三甲氧基硅烷):V(乙醇)=1:(10~12)。
6.如权利要求1所述的气凝胶PVC木塑复合材料,其特征在于,所述步骤2)中疏水改性的改性液为:V(六甲基二硅氮烷):V(正己烷)=1:(6~8),改性时间为50~55h。
7.气凝胶PVC木塑复合材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1.制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶:
参照如权利要求2的方法制备聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶;
S2.气凝胶PVC木塑复合材料的制备:
分别将PVC树脂、木粉、聚碳酸酯纤维复合二氧化硅气凝胶混合均匀,再向其中加入碳酸钙、发泡剂、稳定剂、偶联剂、加工助剂、润滑剂,将混合料加入密炼机,设定温度为105~125℃,转动速度50~60 rpm,密炼时间为5~7h,取出冷却;将密炼产物粉碎成较小颗粒并在烘箱中干燥3~4 h,投入注塑机注塑成标准件,注塑参数为:射嘴180~190℃、一段165~175℃、二段155~165℃。
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