氯乙烯类纳米复合材料组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种氯乙稀类纳米复合材料组合物及其制备方法。更具体地，本公开 涉及一种具有优异的拉伸强度和透明度的氯乙烯类纳米复合材料组合物及其制备方法，所 述氯乙烯类纳米复合材料组合物包含：氯乙烯类树脂；包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘 土；以及至少一种选自不饱和有机酸类树脂或聚羧酸类树脂中的聚合物。
【背景技术】
[0002] 氯乙烯类树脂作为聚氯乙烯类树脂的典型实例，由于其廉价且具有优异的质量均 衡被用于各种领域。
[0003] 氯乙烯类树脂大致分为糊状树脂和净树脂。糊状树脂是通过乳液聚合制备的，其 中，单体、水和表面活性剂等使用匀化装置被均化，然后被移至用于聚合的聚合装置中。所 述聚合糊状树脂被用于墙纸或油布等。净树脂通过悬浮聚合制备。净树脂根据其应用被分 为软质和硬质产品。一般的软质产品被用于使用大量塑化剂的金属丝布、包装膜和片材等。 硬质产品通过添加例如冲击改性剂、热稳定剂、加工助剂、色素和无机填充剂等的各种添加 剂被用于例如管、薄膜和窗框等各种领域中。
[0004] 氯乙烯类树脂展现出弱的耐热性、抗冲击性和机械强度。为了弥补这些问题，将热 稳定剂、冲击改性剂、无机材料等添加至其中，近来，正在开发利用各种无机材料制备纳米 级复合材料的技术。
[0005] 所述纳米级复合材料（在下文中，纳米复合材料）由两种以上的结构或材料类型 组成，并且是具有纳米级相尺寸（10 9m)的材料。具体地，通过剥落并将Inm至500nm的纳 米粘土分散在聚合物材料中显著提高了聚合物纳米复合材料的透明度、例如拉伸强度等的 机械强度。另外，聚合物纳米复合材料可以同时具有聚合物的柔韧性和机械加工性的性能， 以及纳米粘土的机械强度、耐热性等性能，因此受到极大的关注。
[0006] 但是，当纳米材料在聚合物中均匀地分散时，纳米复合材料能够满足所需要的性 能。在氯乙烯类树脂、无机纳米材料没有均匀地分散的情况下会难以制备纳米复合材料，因 此，在大部分情况下，通过机械地混合普通无机材料来制备氯乙稀类无机复合材料。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 因此，鉴于上述问题进行了本公开，本公开的一个目的在于提供一种具有优异的 拉伸强度和透明度的氯乙烯类纳米复合材料组合物及其制备方法。
[0009] 本公开的氯乙烯类纳米复合材料组合物包含：氯乙烯类树脂；包含有偶联剂粘结 在其上的纳米粘土；以及至少一种选自不饱和有机酸类树脂或聚羧酸类树脂中的聚合物。
[0010] 可以通过下面描述的本公开实现上述以及其他目的。
[0011] 技术方案
[0012] 根据本公开的一个方面，提供了一种氯乙烯类纳米复合材料组合物，所述氯乙烯 类纳米复合材料组合物包含：氯乙烯类树脂；包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘土；以及 至少一种选自不饱和有机酸类树脂或聚羧酸类树脂中的聚合物。
[0013] 根据本公开的另一个方面，提供了一种制备所述氯乙烯类纳米复合材料组合物的 方法，该方法包括：通过搅拌包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘土、至少一种选自不饱和有 机酸类树脂或聚羧酸类树脂中的聚合物和水来制备水分散悬浮液；通过向所述水分散悬浮 液中添加保护胶体剂和氯乙烯类单体并将其混合来制备混合液；向所述混合液中添加引发 剂并对其进行悬浮聚合。
[0014] 有益效果
[0015] 根据本公开，从前文可以明显的看出，可以通过增强所述纳米粘土的水分散效果 提供均匀分散的水分散悬浮液，通过在氯乙烯类悬浮聚合中使用均匀分散的水分散悬浮液 可以展现优异的拉伸强度，并且可以提供一种具有优异的透明度的氯乙烯纳米复合材料。
【具体实施方式】
[0016] 在下文中，将会详细地描述本公开。
[0017] 根据本公开的氯乙烯类纳米复合材料组合物包含：氯乙烯类树脂；包含有偶联剂 粘结在其上的纳米粘土；以及选自不饱和有机酸类树脂或聚羧酸类树脂中的至少一种聚合 物。在此范围内，增强了纳米粘土的水分散效果，并因此，展现出优异的拉伸强度和透明度。
[0018] 只要没有另外指定，在本公开的氯乙烯类纳米复合材料组合物中所使用的"偶联 剂"这一表达表示通过在两种不相容的材料中作用形成分子桥并提供相容性的材料。
[0019] 在一个实施方案中，所述偶联剂可以是选自钛（Ti)系、错（zirconium(Zn))系以 及铝（Al)系偶联剂中的一种或多种。
[0020] 在另一个实施方案中，所述偶联剂可以由下面式1表示。
[0021] [式 1]
[0023] 其中，RO 是水解基（hydrolyzed group)或基质反应基（substrate-reactive group)，R的碳原子数为小于14或1至14, Z是钛、锆或铝，X是磷酸酯、焦磷酸酯、磺酰基或 羧基键合官能团，R'是C14以上或C 14至C6。的脂肪族、脂环族或芳香族热塑性官能团，Y是 芳基、甲基丙烯酸基、巯基或氨基的热固性官能团，且η是1至3的整数。
[0024] 在一个实施方案中，所述包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘土的粒径为1至 300nm，或10至200nm。在此范围内，拉伸强度和透明度优异。
[0025] 在一个实施方案中，基于100重量份的纳米粘土，可以包含0. 1至10重量份、0.5 至5重量份或1至3重量份的偶联剂。在此范围内，所述纳米粘土是经济的而且具有优异 的分散效果、拉伸强度和透明度。
[0026] 在一个实施方案中，基于100重量份的氯乙烯类单体，可以包含1至20重量份、2 至18重量份或4至15重量份的所述包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘土。在此范围内， 拉伸强度和透明度优异。
[0027] 在一个实施方案中，包含有偶联剂粘结在其上的纳米粘土可以用有机磺酸或有机 羧酸改性，从而可以进一步地增强与氯乙烯类单体的相容性。
[0028] 在一个实施方案中，在所述纳米粘土中，粒径为IOOnm以上的大颗粒与粒径为5nm 以下的小颗粒的重量比可以为95:5至99:1。在此范围内，表现出优异的性能平衡。
[0029] 在一个实施方案中，所述不饱和有机酸类树脂可以是选自丙烯酸树脂、甲基丙烯 酸树脂、衣康酸树脂、富马酸树脂、马来酸树脂、琥珀酸树脂、油酸树脂以及明胶中的一种或 多种。
[0030] 所述聚羧酸类树脂是单一聚合物或树脂，其主链包含由下面式2表示的化合物：
[0031] [式 2]
[0033] 其中，R1、私和R 3各自是氢或C連C 5烷基，M i是氢、碱金属、碱土金属、C茂C i。的 烷基铵基或(^至C i。的烷基醇铵基，m 1是0至2的整数。
[0034] 另外，在乂中，所述碱金属是例如钠或钾，所述碱土金属是例如镁或钙，且所述C 1 至 C10的烷基铵基是例如二甲铵（dimethylammonium)、甲乙铵（methyl ethyl ammonium)、 二乙铵（diethylammonium)、三甲铵（trimethylammonium)、三甲铵（trimethylammonium) 或四甲铵（tetramethylammonium)。在此情况下，增强了水分散效果并表现出优异的性能平 衡。
[0035] 所述(^至