[发明专利]低膨胀系数聚氯乙烯合金材料及其制备方法

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，是涉及一种以以聚氯乙烯为基体的低膨胀系数聚氯乙烯合金材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展，新型高分子材料已经在航空航天、石油勘探、电子电气、国防军工等方面得到广泛应用。高分子材料与金属、陶瓷等无机材料形成的复合材料越来越得到人们重视。但与无机材料相比，高分子材料的耐热性相对较差，热膨胀系数(CTE)也大得多，两者复合后，随着温度的变化，热应力不仅使复合材料产生高分子涂层与基材剥离，而且还使高分子材料涂层产生龟裂、翘曲，模压塑料则产生裂纹等现象。不同材料复合时，由于其热膨胀系数之差所引起的热应力是高分子复合材料应用中的一个重要问题。

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存在冲击强度低、热稳定性差、流动性能差等缺点，在一定程度上限制了其使用。人们常采用添加填料、弹性体、增塑剂、热稳定剂、加工助剂、耐热改性剂和流动改性剂等方法来改善PVC的各种性能。普通PVC制品的热膨胀系数高(高达6.88×10^-5/℃)，但维卡软化温度只有75～80℃，这在很大程度上限制了其应用。随着PVC化学建材的发展，建筑节能用隔热型材、高压电力导管、汽车用密封型材等耐热PVC材料的市场需求很大。同时建筑节能用隔热型材、高压电力导管、汽车用密封型材在使用过程中往往是与铝合金或钢铁等金属构件形成复合制品，它们一般要求在一定温度下使用。为保证这类产品在使用过程中不出现松动、变形、翘曲、开裂甚至垮塌等不良现象，需要PVC合金材料具有较低的热膨胀系数，以保证产品长期使用的安全性。

目前降低聚合物热膨胀系数的方法通常有：改变聚合物的分子结构、不同聚合物间共混、不同分子结构的单体共聚、对聚合物进行接枝改性、形成互穿或半互穿网络、与无机填料复合或加入具有负热膨胀系数的陶瓷组分等。已有的研究发现：将对苯二胺和均苯四酸二酐制得的聚酰胺酸PA溶液(A)，和用4，4-二氨基二苯醚和均苯四酸二酐制备的PA溶液(B)，按A/B＝60/40(摩尔比)比例混合搅拌得到PA混合溶液，将其流延制得的聚酰亚胺膜，热膨胀系数为2×10^-6/℃，薄膜的柔韧性良好，不易发生龟裂，无倒边翘曲现象(特开平2-50451)。也有人先将对苯二胺与联苯四酸二酐在10～20℃反应5h，然后加入醚二胺，再逐渐加入均苯四酸二酐反应5h，制备出的聚酰亚胺膜，其热膨胀系数为3.5×10^-6/℃，且性能稳定、柔韧性较好、强度较高(特开平2-175772)。Robin E.Southward等人将氯化镧引入到聚酰亚胺膜中，能使膜的热膨胀系数从3.5×10^-5/℃降到1.8×10^-5/℃(Polym Prepr Div Polym Chem 1996，37(1)，813-814)。Amreesh Chandra等人在PMMA中引入具有负膨胀系数的PbTiO₃陶瓷，可得到热膨胀系数接近于零的PMMA的复合物。

研究表明：采用填料与聚合物复合制得低膨胀系数聚合物复合材料是一条简捷有效的途径。但从现有研究也可以看出，目前的研究主要集中在聚酰亚胺等工程塑料体系上，在降低PVC复合和/或共混材料热膨胀系数方面还少有报道。同时填料与聚合物在物理和化学性能上的明显差异使其在与聚合物复合时会带来分散困难、加工性能变差和力学性能降低等问题，常常不能协调与高强度、高韧性和高流动性之间的矛盾。

发明内容

针对聚氯乙烯材料现有技术存在的缺点，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、高韧性、良好加工性能的低膨胀系数聚氯乙烯合金材料及其制备方法，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低膨胀系数聚氯乙烯合金材料来实现：

低膨胀系数聚氯乙烯合金材料的原料组分构成，按质量份数计主要有：

聚氯乙烯基体        100份

填料                10～100份

热稳定剂            1.0～10份

润滑剂              0.1～10份

加工助剂            1～20份

耐热改性剂          0～500份

抗冲改性剂          0～20份。