CN1340564A - 纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法,它是将粒径为20nm～80nm的纳米粒子,表面分散剂加入带有超声波振荡发生器或者振荡搅拌装置或高速混合装置或者利用球磨机研磨使分散剂与纳米粒子均匀分散处理。然后进行干燥再与聚氯乙烯粉料及各种助剂在高速混合机中进行混合,当混合温度升至要求温度时,出料进行冷混合至40℃以下出料备用。这种经混合的聚氯乙烯粉料即可直接用于聚氯乙烯制品的生产。
Description
本发明涉及纳米技术，具体的说是属于高分子复合材料制备领域中一种纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法。
聚氯乙烯是一种用途很广的通用塑料，但由于脆性大，限制了聚氯乙烯作为结构材料的应用。以往采用橡胶(CPE、MBS等)增韧聚氯乙烯，可以改善聚氯乙烯的韧性。但是，橡胶增韧的聚氯乙烯复合材料的刚性、拉伸强度大幅度下降，不能使制备的聚氯乙烯复合材料的力学性能、加工性能得到全面改善和提高。
据有关资料检索表明，目前在聚氯乙烯材料增韧、增强上尚未见到使用纳米粒子复合的制备技术。
本发明的目的是要提供一种对纳米粒子进行表面分散处理，避免纳米粒子间的相互凝聚，然后与聚氯乙烯、色料、增塑剂、填料等在高速混合机上混合制备复合的纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法由：(1)纳米粒子的表面分散处理
将平均粒径20nm～80nm的纳米粒子、表面处理剂，按纳米粒子与表面处理剂之比为1∶0.01～0.05，加入超声振荡发生器、振荡搅拌装置、高速混合机、球磨机中其中的一种，于100℃～200℃温度下搅拌20～300分钟，使处理剂与纳米粒子均匀分散。然后将料放入冷混合机冷却至低于40℃出料备用。(2)纳米粒子与聚氯乙烯复合制备聚氯乙烯复合材料
经表面分散处理后纳米粒子1～5％与聚氯乙烯100％、稳定剂3～8％、润滑剂0.5～1.5％、改性剂3～15％、色料0.2～0.25％、增塑剂0～10％和经表面处理过的微米级填料0～120％加入高速混合机内，混合至温度110～120℃后进行冷混合，至温度降至低于40℃后出料制得纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料。
所述的纳米粒子为碳酸钙、滑石、重晶石、硅藻土、高岭土、二氧化硅和氮化硅与碳化硅混合物中的其中一种。
所述的表面处理剂为钛酸脂、铝酸酯、硅烷、烷基酸盐及脂肪酸其中的一种。
所述的改性剂为氯化聚乙烯、丁腈橡胶、MBS、EVA、NBR及ACR其中的一种或不用。
所述的微米级填料为经表现处理的重质或轻质碳酸钙、滑石、重晶石、硅藻土、高岭土、云母、石墨等平均粒径1～10μm，表面处理剂同样用本发明给出的材料。
本发明的纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料，具有良好的化学性能，冲击强度较纯聚氯乙烯提高了1～5倍。其拉伸屈服强度为26～60Mpa，缺口冲击强度6.0～30.0KJ/m2，加工性能与加工普通硬质及半硬质聚氯乙烯制品时相比基本不变。
本发明因为将平均粒径为20nm～80nm的纳米粒子，表面分散剂加入带有超声波振荡器等设备中，使分散剂与纳米粒子均匀分散，从而减少了纳米粒子间的相互凝聚。经处理后的纳米粒子进行干燥后再与聚氯乙烯粉料及各种助剂在高速混机中进行混合，当混合温度达到要求时再出料至40℃以下备用。所以本发明能够达到使聚氯乙烯复合后增韧增强的目的。
本发明的制备方法由以下的实施例具体给出：
实施例1：
将平均粒径为40nm纳米的碳酸钙2000克，钛酸酯80克加入高速混合机中，温度为150℃混合45分钟，冷却至40℃后备用。将处理后的纳米碳酸钙与聚氯乙烯及各种助剂按下表的配方加入高速混合机中，混合至温度120℃，然后进行冷混合至低于40℃出料即制得纳米碳酸钙增韧增强聚氯乙烯复合材料。
纳米碳酸钙增韧增强聚氯乙烯复合材料的配方(质量份)PVC 稳定剂 润滑剂 CPE 色料 增塑剂 纳料碳酸钙 μm级碳酸粉100％ 3～6％ 0.5～1.5％ 3～12％ 适量 0％ 3～5％ 5～40％
实施例2：
将平均粒径为20nm纳米的二氧化硅2000克，十二烷基苯磺酸钠60克加入高速混合机中，温度为135℃混合45分钟。将处理后的纳米二氧化硅与聚氯乙烯、微米级轻质碳酸钙及各种助剂按下表的配方加入高速混合中，混合至温度120℃时，出料进行冷混合至温度低于40℃出料，即制得纳米二氧化硅增韧增强聚氯乙烯复合材料。
纳米二氧化硅增韧增强聚氯乙烯复合材料的配方(质量份)PVC 稳定剂 润滑剂 CPE ACR TiO2 纳料碳酸钙 μm级滑石粉100％ 3～6％ 0.5～1.5％ 5％ 1％ 1％ 1～3％ 5～15％
实施例3：
将平均粒径为50nm纳料碳化硅、氮化硅混合物2000克，硬脂酸60克加入高速混合机中，温度为140℃混合45分钟，将处理后的纳米碳化硅、氮化硅与聚氯乙烯、微米级轻质活性碳酸钙及各种助剂按下表的配方加入高速混合机中，混合至温度120℃时，出料进行冷混合至温度低于40℃出料，即制得纳米碳化硅、氮化硅增韧增强聚氯乙烯复合材料。
纳米碳化硅/氮化硅增韧增强聚氯乙烯复合材料的配方(质量份)PVC 稳定剂 润滑剂 DOP 纳米碳化硅/氮化硅 μm级重晶石粉100％ 3～6％ 0.5～1.5％ 2％ 0.5％ 10～30％
Claims (4)
1、纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法其特征是：
(1)纳米粒子的表面分散处理
将平均粒径20nm～80nm的纳米粒子、表面处理剂，按纳米粒子与表面处理剂之比为1∶0.01～0.05，加入超声振荡发生器、振荡搅拌装置、高速混合机、球磨机中其中的一种，于100℃～200℃温度下搅拌20～300分钟，使处理剂与纳米粒子均匀分散。然后将料放入冷混合机冷却至低于40℃出料备用。
(2)纳米粒子与聚氯乙烯复合制备聚氯乙烯复合材料
经表面分散处理后纳米粒子1～5％与聚氯乙烯100％、稳定剂3～8％、润滑剂0.5～1.5％、改性剂3～15％、色料0.2～0.25％、增塑剂0～10％和经表面处理过的微米级填料0～120％加入高速混合机内，混合至温度110～120℃后进行冷混合，至温度降至低于40℃后出料制得纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料。
2、根据权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法其特征是：所述的纳米粒子为碳酸钙、滑石、重晶石、硅藻土、高岭土、二氧化硅和氮化硅与碳化硅混合物中的其中一种。
3、根据权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法其特征是：所述的表面处理剂为钛酸脂、铝酸酯、硅烷、烷基酸盐及脂肪酸其中的一种。
4、根据权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法其特征是：所述的改性剂为氯化聚乙烯、丁腈橡胶、MBS、EVA、NBR及ACR其中的一种或不用。
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