发明内容
本发明的目的在于提出一种材料力学性能优良,耐热性能和加工性能又有提高的聚氯乙烯纳米复合材料。
本发明提出的聚氯乙烯纳米复合材料,是用有机改性蒙脱石插层聚氯乙烯(PVC)制备而成,其原材料按重量的组份配比如下:
聚氯乙烯 100
母料 10.5-15.5
稳定剂 2-5
加工助剂 1
本发明所用的聚氯乙烯型号可以为:WS-1000。
本发明所采用的有机改性蒙脱石(0-MMT)是经阳离子交换剂16-18碳烷基铵盐、双16-18碳烷基铵盐改性的蒙脱石,其片层间距为2nm-4nm。蒙脱石粒径一般为20-100μm。
本发明所采用的插层母料配方如下(重量份):
插层树脂 100
有机改性蒙脱石(0-MMT) 10-50
稳定剂 2-5
本发明中,所采用的插层树脂可以是氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(VP)、抗冲型丙烯酸酯(ACR)之一种。所采用的稳定剂可以是铅盐、有机锡、硬脂酸钙、硬脂酸钡之一种。所采用的加工助剂为常规材料。采用的聚氯乙烯的含氯量为35-37%。
由于本发明在PVC中复合了有机改性蒙脱石,故亦称该材料为聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料。
本发明的聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料采用母料法熔融插层制备,具体步骤如下:
(1)将所述插层树脂、有机改性蒙脱石和稳定剂按重量配比放入高速搅拌机混合均匀,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融共混,加工温度为110-130℃,得到插层母料。
(2)再将聚氯乙烯和插层母料、稳定剂、加工助剂按重量配比放入高速搅拌机混合均匀,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融共混,加工温度为140-160℃,即得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料。
本发明所制得的聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料中,有机改性蒙脱石在聚氯乙烯基体中达到纳米分散水平,形成了插层结构,复合材料具有很好的综合性能,其冲击强度大幅度提高。例如,材料的力学性能(强度、韧性)及耐热性可同时提高,且加工流动性有所改善。这样,对于PVC门窗异型材,就可提高型材的物理力学性能指标;或在保持型材落锤冲击性能与刚性基础上,降低型材的壁厚,从而降低门窗每平方米型材用量,提高了塑料门窗的市场竞争能力。另外,对于耐热PVC电力管材,可以一改传统的以CPVC提高其耐热性的改性方法(此方法制品加工特别困难),用层状蒙脱石改性PVC,既可以提高耐热温度,又可改善其加工流动性。另外,该材料由于层状粘土的加入,可使其具有良好的阻燃性能和自熄。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和3克稳定剂共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为110℃,得插层母料1;
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和10克O-MMT、3克稳定剂铅盐共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为130℃,得插层母料2;
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和20克O-MMT、3克稳定剂铅盐共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为120℃,得插层母料3;
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和30克O-MMT、3克稳定剂有机锡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为125℃,得插层母料4;
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和40克O-MMT、3克稳定剂有机锡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为110℃,得插层母料5;
将100g氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和50克O-MMT、3克稳定剂硬酯酸钙共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为130℃,得插层母料6。
将100g抗冲型ACR和3克稳定剂硬脂酸钙共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为110℃,得插层母料7。
将100g抗冲型ACR和和10克O-MMT、3克稳定剂硬脂酸钡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为130℃,得插层母料8。
将100g抗冲型ACR和和20克O-MMT、3克稳定剂硬脂酸钡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为125℃,得插层母料9。
将100g抗冲型ACR和和30克O-MMT、3克稳定剂有机锡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为120℃,得插层母料10。
将100g抗冲型ACR和和40克O-MMT、3克稳定剂有机锡共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为110℃,得插层母料11。
将100g抗冲型ACR和和50克O-MMT、3克稳定剂铅盐共混,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为130℃,得插层母料12。
实施例1
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯空白料,其性能见表1。
实施例2
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与10.5g母料1混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例3
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与11.5g母料2混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例4
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与12.5g母料3混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例5
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与13.5g母料4混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例6
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与14.5g母料5混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例7
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与15.5g母料6混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例8
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与10.5g母料7混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例9
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅然后与11.5g母料8混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例10
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后12.5g母料9混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例11
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与13.5g母料10混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例12
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与14.5g母料11混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
实施例13
将100g聚氯乙烯、2-5g稳定剂和1g加工助剂共混,用高速搅拌机搅拌,然后与15.5g母料12混合,用双辊塑炼机或挤出机或密炼机熔融插层,加工温度为140-160℃,得到聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料,其性能见表1。
表1熔融插层母料法制备聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料的性能比较
实施例 |
PVC(g) |
插层树脂类型及加量(phr) |
拉伸强度(MPa) |
缺口冲击强度(KJ/m2) |
1 |
100 |
|
59.69 |
2.14 |
2 |
100 |
插层母料1,10.5 |
48.90 |
17.41 |
3 |
100 |
插层母料2,11.5 |
43.48 |
27.43 |
4 |
100 |
插层母料3,12.5 |
41.57 |
22.45 |
5 |
100 |
插层母料4,13.5 |
47.92 |
15.9 |
6 |
100 |
插层母料5,14.5 |
40.80 |
12.86 |
7 |
100 |
插层母料6,15.5 |
37.23 |
6.17 |
8 |
100 |
插层母料7,10.5 |
55.04 |
3.96 |
9 |
100 |
插层母料8,11.5 |
53.1 |
6.16 |
10 |
100 |
插层母料9,12.5 |
52.28 |
5.47 |
11 |
100 |
插层母料10,13.5 |
53.76 |
4.98 |
12 |
100 |
插层母料11,14.5 |
50.52 |
3.59 |
13 |
100 |
插层母料12,15.5 |
54.78 |
2.54 |