专利名称：一种pvc增强增塑纳米材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产PVC制品时添加的一种聚氯こ烯复合增强剂，具体涉及ー种PVC增强增塑纳米材料SiO2。
背景技术：
聚氯こ烯是五大通用树脂之一，其产量仅次于聚こ烯。随着 化学建材的大量推广和使用，PVC硬制品的使用比例不断提高，尤其是管材、板材和型材等需求增长迅速，因此对聚氯こ烯的使用性能有了更高的要求。聚氯こ烯树脂较脆，传统增韧改性技术通常是在树脂中加人橡胶弾性体，却是以降低材料宝贵的刚性、耐热性、尺寸稳定性为代价的。纳米粒子具有一系列新异的物理和化学特性(如高強度、高硬度、优异的耐热性和抗氧化性能等)及粗粒子所没有的物质二次功能特性(如比表面积大、比表面能高等)，将纳米粒子通过填充改性、共混改性等方式加入聚合物中，可以显著改善聚合物的机械性能、耐磨擦性能、热力学性能、耐老化性能等。若对纳米粒子的表面进行处理，适当降低纳米粒子的表面能，使纳米粒子在基体树脂中尽可能地以原生粒子形态均匀分散，而不发生团聚现象，对聚合物力学性能的改善更为明显。这也正成为当前复合材料的研究热点之一。优化复合材料性能的关键在于实现纳米粒子在聚合物中的超微细分散，目前的研究主要是利用特殊的制备方法(如插层聚合、溶液共混等)以改善纳米微粒在聚合物基体中的分散。
发明内容
本发明提供了ー种PVC增强增塑纳米材料，本专利采用超声波、振磨等方法对纳米SiO2粒子进行表面处理，通过熔融共混的方法制备了 PVC/Si02纳米复合材料。研究了纳米粒子对PVC的增强、增韧效果。I. ー种PVC增强增塑纳米材料，其特征在于聚氯こ烯树脂按一定配方加人稳定齐U、润滑剂，在高速捏合机中高速捏合，110°C出料；与处理好的纳米粒子在双辊上共混，温度为170°C左右；模压、成型。2.步骤I所述的采用两种不同的方式处理纳米SiO2粒子(I)将硅烷偶联剂溶于丙酮溶液，加入纳米SiO2粒子，经超声波振荡处理一定时间，烘干脱去溶剤；(2)将一定比例纳米SiO2粒子和PVC加入振磨容器中，加入硅烷偶联剂和热稳定剂，振磨一定时间，出料待用。3.步骤I所述的冲击试样在万能制样机上制样，铣制缺ロ，悬臂梁冲击性能按GB/T 1843-80，在XJ-40A悬臂梁式冲击试验机上进行測定。4.步骤I所述的拉伸试样在切样机上用切样刀制成，拉伸性能按GB/T 1040-92标准在4302型Instron电子万能材料试验机上进行測定。5.步骤2所述的硅烷偶联剂的最佳含量为I. 5%。6.步骤2所述的超声波和振磨与偶联剂结合使用，可以将纳米材料均匀分散在聚氯こ烯树脂中，达到增强增韧的目的。7.步骤2所述的纳米粒子的最佳含量为4.5%。8.步骤2所述的振磨时间最佳为9 h。本发明的有益效果在干采用超声波、振磨等方法对纳米SiO2粒子进行表面处理，通过熔融共混的方法制备了高强、高韧的聚氯こ烯纳米复合材料。
图I偶联剂用量对PVC/纳米SiO2复合材料拉伸强度 的影响。图2偶联剂用量对PVC/纳米SiO2复合材料冲击强度的影响。图3纳米SiO2含量对PVC/纳米SiO2复合材料拉伸强度的影响。图4纳米SiO2含量对PVC/纳米SiO2复合材料冲击强度的影响。图5振磨时间对PVC/纳米SiO2复合材料冲击强度的影响。图6振磨时间对PVC/纳米SiO2复合材料拉伸强度的影响。
具体实施例方式
下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。实施例I
聚氯こ烯树脂按一定配方加人稳定剂、润滑剂，在高速捏合机中高速捏合，110°c出料；与处理好的纳米粒子在双辊上共混，温度为170°c左右；模压、成型。所述的采用两种不同的方式处理纳米SiO2粒子(I)将硅烷偶联剂溶于丙酮溶液，加入纳米SiO2粒子，经超声波振荡处理一定时间，烘干脱去溶剤；(2)将ー定比例纳米SiO2粒子和PVC加入振磨容器中，加入硅烷偶联剂和热稳定剂，振磨一定时间，出料待用。所述的冲击试样在万能制样机上制样，铣制缺ロ，悬臂梁冲击性能按GB/T1843-80，在XJ-40A悬臂梁式冲击试验机上进行測定。所述的拉伸试样在切样机上用切样刀制成，拉伸性能按GB/T 1040-92标准在4302型Instron电子万能材料试验机上进行測定。所述的娃烧偶联剂的最佳含量为I. 5%。所述的超声波和振磨与偶联剂结合使用，可以将纳米材料均匀分散在聚氯こ烯树脂中，达到增强增韧的目的。所述的纳米粒子的最佳含量为4. 5%。所述的振磨时间最佳为9 h。
本实施例说明偶联剂含量对复合材料力学性能的影响，而偶联剂的用量对超细粒子填充树脂的性能有较大的影响。图1、2是偶联剂含量和纳米SiO2填充聚氯こ烯(其中PVC和SiO2用量比为100/3)的拉伸强度和冲击强度的变化曲线，从图中可以看出，偶联剂的含量对聚氯こ烯纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度有很大的影响，随着偶联剂含量的増加，拉伸强度和冲击强度増加，大约在I. 5%时达到最大值，再加入偶联剂其力学性能则不升反降。这表明，加入适量偶联剂，改善了纳米粒子在基体中的分散及PVC大分子与纳米粒子的兼容性，提高了纳米粒子与基体间的界面粘合作用，使纳米粒子不易与基体脱粘，有助于提高复合材料的力学性能；而过量的偶联剂反而形成柔性界面，成为缺陷，降低了界面粘接力，使复合材料的力学性能降低。实施例2
本实施例说明不同处理方式对复合材料力学性能的影响，表I是不同处理方式的PVC/纳米SiQ^(100/3)复合材料的力学性能对比。从表I可以看出未处理纳米Sio2粒子填充复合材料的冲击强度和拉伸强度变化不大，杨氏模量有所提高，这ー结果说明该填充体系中部分納米SiO2粒子在聚氯こ烯树脂中发生了大量的聚集，形成大的团聚体，易在聚氯こ烯基体内形成缺陷，因此在总体说来使之失去了应有的对聚氯こ烯的增强增韧效果。从表I可知，超声波和振磨与偶联剂结合使用，可以将纳米材料均匀分散在聚氯こ烯树脂中，达到增强增韧的目的。表I不同处理方式的PVC/纳米SiO2 (100/3)复合材料的力学性能
权利要求
1.一种PVC增强增塑纳米材料，其特征在于通过以下方法制备而成向聚氯乙烯树脂中加入稳定剂、润滑剂，在高速捏合机中高速捏合，110°c出料；与预处理好的纳米粒子在双辊上共混，温度为170°c左右；模压、成型。
2.根据权利要求I所述的PVC增强增塑纳米材料，其特征在于预处理好的纳米粒子的处理方法为将硅烷偶联剂溶于丙酮溶液，加入纳米SiO2粒子，经超声波振荡处理一定时间，烘干脱去溶剂。
3.根据权利要求I所述的PVC增强增塑纳米材料，其特征在于预处理好的纳米粒子的处理方法为将纳米SiO2粒子和PVC加入振磨容器中，加入硅烷偶联剂和热稳定剂，振磨一定时间，出料待用。
4.根据权利要求2或3所述的PVC增强增塑纳米材料，其特征在于硅烷偶联剂的含量为 I. 5%。
5.根据权利要求2或3所述的PVC增强增塑纳米材料，其特征在于纳米粒子的最佳含量为4. 5%。
6.根据权利要求3所述的PVC增强增塑纳米材料，其特征在于振磨时间最佳为9h。
全文摘要
本发明提供一种PVC增强增塑纳米材料，本发明采用超声波、振磨等方法对纳米SiO2粒子进行表面处理，通过熔融共混的方法制备了PVC/SiO2纳米复合材料。研究了纳米粒子对PVC的增强、增韧效果。
文档编号C09C3/04GK102786747SQ20121023713
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者徐培君 申请人:苏州宝津塑业有限公司