[发明专利]聚氯乙烯/有机改性层状硅酸盐纳米复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种以聚氯乙烯与层状硅酸盐为原料的纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是最早工业化、用途广泛的通用热塑性塑料之一。它具有质量轻、强度高、绝缘、阻燃、耐腐蚀、综合性能优良、价格低廉和原材料来源广泛等优点，但PVC也存在冲击强度低、热稳定性差、流动性能差等缺点，因此在一定程度上限制了其使用。人们常采用添加改性剂、填料、弹性体、增塑剂、热稳定剂、加工助剂和流动改性剂等方法来改善PVC的性能。

已有研究表明，用层状硅酸盐与聚氯乙烯共混时，由于二者不具有相容性，层状硅酸盐容易团聚而不能充分分散，层状硅酸盐(如蒙脱土)层间距很小，约1nm，PVC分子链较长，难以插入层状硅酸盐的片层间。虽然用季铵盐改性的层状硅酸盐，可提高其插层效率，但在熔融共混法制备PVC/季铵盐改性层状硅酸盐复合材料的过程中，季铵盐改性层状硅酸盐会降低PVC的热稳定性。在熔融共混过程中，随共混时间的增加，PVC/季铵盐改性层状硅酸盐复合材料的颜色逐渐变深，季铵盐改性层状硅酸盐用量增加，复合材料的颜色从淡黄色转变为红褐色，出现典型的PVC变色降解行为。

Trlica J.等也发现：有机蒙脱土种类会影响PVC的热稳定性，季铵盐基团是PVC降解的根源。他们采用增塑剂DOP作为共插层剂，使其包覆在有机土表面，避免了铵盐与活性氯原子的直接接触，提高了体系的热稳定性。但是该体系中蒙脱土仅作为增塑剂DOP的载体，粘土表面与聚合物基体之间并没有发生键合作用，因而PVC的性能没有显著改善。(Trlica J.，Kalendova A.，Malac Z.，et al.PVC/claynanocomposites.ANTEC 2001Conference Proceedings，Dallas Texas，USA，May 6-10：2162-2165.)

发明内容

针对现有技术的聚氯乙烯/层状硅酸盐复合材料存在缺点，本发明的目的旨在提供一种具有优良的力学性能、高耐热性、高阻燃抑烟性能、良好的阻隔性能、良好的透明性且成型加工性能优良的聚氯乙烯/有机改性层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法，以实现聚氯乙烯复合材料的高性能化和功能化。

本发明的上述发明目的，可通过具有以下技术方案的聚氯乙烯/有机改性层状硅酸盐纳米复合材料来实现：

聚氯乙烯/有机改性层状硅酸盐纳米复合材料的原料组分主要构成，按质量份数计：

聚氯乙烯基体            100份

有机改性层状硅酸盐      0.5～30份

热稳定剂                1.0～10份

润滑剂                  0.1～10份

加工助剂                0～20份。

在上述技术方案中，所说的有机改性层状硅酸盐，可由下述三种方法中的任一种方法来制备：

(1)方法A

以质量份计，将1～30份的层状硅酸盐、10～500份的分散介质、1～80份的有机改性剂和0～30份的聚氯乙烯置入混合设备，在25℃～90℃下搅拌2～16h，之后送入干燥设备于50～150℃下干燥10～120min，得到有机改性层状硅酸盐；

(2)方法B

以质量份计，先将0.01～1份的偶联剂与0.1～2份的稀释剂混合均匀，再与1～30份的层状硅酸在混合机中搅拌共混，置入干燥设备于50～150℃干燥10～120min，干燥后加入0.5～30份的有机改性剂在搅拌混合设备混合均匀，再置入干燥设备于50～150℃干燥10～120min，得到有机改性层状硅酸盐；

(3)方法C

以质量份计，分别将0.1～15质量份的有机改性剂A和0.1～15质量份的有机改性剂B用0.5～30质量份的稀释剂稀释后混合均匀配成溶液，在混合设备将溶液加到1～30份的层状硅酸盐中，混合均匀后送入干燥设备，于50～150℃下干燥10～120min，得到有机改性层状硅酸盐，有机改性剂A和B为不同的分子量不大于1000的低聚物。

在上述技术方案中，所述层状硅酸盐可以是选自蒙脱土、拜来石、绿脱石、蛭石、皂石、高岭土、埃洛石、珍珠陶土、迪恺石、水辉石、滑石、云母、伊利石、叶蜡石、蛇纹石、绿泥石、海泡石、贝得石、水羟硅钠石和麦羟硅钠石中的至少一种。