[发明专利]聚氯乙烯/纳米水滑石复合树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工程技术领域，尤其涉及一种聚氯乙烯/纳米水滑石复合树脂的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)具有综合力学性能良好、耐化学腐蚀等特点，而且可随添加增塑剂含量的多少，得到硬质、半硬质和软质制品，满足不同使用要求。但PVC的热稳定性差，在加工和使用过程中受热易发生脱氯化氢反应，引起制品变色和力学性能下降。因此，在PVC加工中必需添加热稳定剂，如有机酸金属盐、有机锡化合物和碱式铅化合物。PVC含氯量高，硬质制品阻燃，但在受高温或燃烧，由于产生氯化氢和芳环结构产物的分解物，产生大量烟雾，烟密度居于各种塑料之首。为了降低PVC的燃烧烟密度，可以采用添加含钼化合物、氢氧化镁、氢氧化铝等方法，但含钼化合物的价格较高，而氢氧化镁和氢氧化铝的用量较大时，才显示较明显的抑烟效果。

水滑石是层状双金属氢氧化物的一种，其化学组成为：Mg²⁺_1-xA1³⁺_x(OH-)₂A^n-_x/n·mH₂O，其中A^n-为n价阴离子，典型的水滑石类化合物Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O具有类似水镁石Mg(OH)₂的结构，由MgO₆八面体共用棱形形成单元层，位于层上的Mg²⁺、Al³⁺层带正电，层间阴离子与层上正电荷平衡，整体呈现电中性。

由于水滑石层间阴离子和金属氢氧化物层板能与PVC分解产生的氯化氢发生反应，消耗氯化氢，从而可对PVC起到热稳定作用。当水滑石与有机锡、钙-锌复合或钡-锌复合等热稳定剂复合使用时，对PVC的热稳定具有良好的协同作用，显示出更佳的热稳定效果。水滑石及其高温(如在PVC制品燃烧条件)分解形成的双金属氧化物还具有多孔结构，除能吸收PVC分解产生的氯化氢外，对PVC燃烧产生的其他挥发性物质也有吸附作用，因此能大大降低PVC制品的燃烧烟密度。因此，水滑石是一种优良的、多功能的PVC助剂或改性剂。

采用水滑石改性PVC的研究，国内外已有一些报道，但是目前主要采用PVC/水滑石熔融加工复合的方法，而且采用的水滑石粒子的粒径通常较大，影响其对PVC热稳定和抑烟效果的发挥，如张强等采用微米级水滑石与PVC熔融复合，发现水滑石添加量为40wt％时，PVC有焰和无焰燃烧的最大烟密度下降43％左右，而此时制品的拉伸和抗冲强度已出现明显下降(Wang X D，Zhang Q，Polymer International，2004，53：698～707)。郑秀婷等采用纳米尺寸的水滑石与PVC熔融共混，并通过先制备纳米水滑石/EVA母料，再与PVC复合的方法制备了纳米水滑石分散尺寸较小的纳米水滑石改性PVC，当纳米水滑石含量为3phr时，改性PVC的最大燃烧烟密度下降30％左右。

同其它无机纳米粒子一样，纳米水滑石容易团聚，同时与PVC等有机聚合物的极性差异大，在PVC中难以达到均匀的纳米尺度的分散，不能充分发挥纳米水滑石对PVC热稳定和抑烟作用的优势，因此有必要对纳米水滑石进行表面有机改性，并采用有效的纳米水滑石/PVC复合方法，达到纳米水滑石的均匀、低尺度分散，充分挥发其对PVC的改性作用。

对无机纳米粒子进行表面有机改性的方法很多，常用的表面改性剂有硬脂酸(盐)、钛酸酯和硅烷偶联剂等。烷基膦酸是一类新的无机粒子表面改性剂，尤其适合水滑石等表面含有大量羟基的无机粒子。表面改性剂改性无机粒子可以采用干法和湿法，干法是直接以无机粉体与改性剂或改性剂溶液复合，而湿法是先将无机粒子液相分散，再加入改性剂进行复合。由于无机纳米粒子的团聚性，采用湿法的改性效果往往优于干法。