[发明专利]一种无烟煤改性聚氯乙烯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氯乙烯材料技术领域，具体涉及一种无烟煤改性聚氯乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯 (Polyvinyl chloride, 简称PVC)，是一种综合性能优良的通用塑料，其产量和用量仅次于聚乙烯。PVC具有耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉等优点，已被广泛应用于包装、管材等众多领域。但是，PVC在加工应用中，尤其在用作结构材料时，暴露了其冲击强度低、热稳定性差等的缺点。目前，国内外已有不少研究者采用纳米CaCO₃、蒙脱土、金属氧化物、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)等对PVC进行增韧增强改性。但是在对PVC进行增韧增强改性研究中发现，虽然提高了材料的冲击强度，但其拉伸强度损失较大。

煤具有芳香性大分子结构，以有机成分为主，可作为有机刚性分散粒子制备聚合物复合材料。长期以来，煤炭作为燃料利用造成了严重的环境污染。积极开展煤的非能源化利用才是高效利用煤炭资源及减轻煤炭燃烧对环境污染的最佳途径和发展方向。

目前，已有工业化生产的无烟煤填料应用于聚烯烃的研究，但很少有关于采用无烟煤来改性聚氯乙烯，并研究其力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无烟煤改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，可以有效解决现有技术中的问题，所制得的复合材料的综合性能优异，在提高复合材料的冲击强度的同时，还提高了其拉伸、弯曲强度。

本发明采用以下技术方案：

一种无烟煤改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，其中，包括如下步骤：

第一步，将微米级无烟煤与PVC粉混合1-2小时；其中，无烟煤的添加量占PVC粉质量分数的1%-10%；把无烟煤在球磨机中研磨10-30min，得到的微米级无烟煤；

第二步，将混料加到开放式双辊混炼机中于160℃时混炼10-15min，然后转移到平板硫化机上，升温至165-170℃，升温同时加压到2-7MPa，保压保温8-15min，经90℃退火消除内应力后即制得无烟煤/PVC复合材料。

作为优选，所述PVC粉中添加有助剂，其组份按质量份为：PCV：100份，CPE：10份，三盐基硫酸铅：2.50-3.00份，二盐基亚磷酸铅：0.80-1.50份，硬脂酸铅：1.00-2.20份，硬脂酸钙：0.40-0.60份，硬脂酸：0.20-0.50份。

作为优选，所述第一步中，微米级无烟煤与PVC粉混合后的混合物的温度在50℃-60℃。

作为优选，所述无烟煤平均粒径为34.5微米。

作为优远，所述第一步中，微米级无烟煤与PVC粉在高速搅拌机（转速1400r/min）中混合均匀。

作为优选，所述无烟煤粉的添加量占PVC粉质量分数的5%-7%。

所述PVC粉为昊华宇航化工有限责任公司生产的型号为YH1000，其表观密度0.50g/mL，筛余物质量分数（63微米筛孔）≥95%，白度（160℃，10min）≥82%，流动性（10mm孔）≤25s。

本发明的有益效果为：

本发明相对于目前所采用的纳米CaCO₃、蒙脱土、金属氧化物等来改性聚氯乙烯的方法具有以下明显优点：

1、选用无烟煤作为填料，属于煤炭资源的非能源化利用，避免了煤燃烧带来的大气污染，节能减排，符合国家相关政策；

2、所制得的复合材料的综合性能优异，在提高复合材料的冲击强度的同时，还提高了其拉伸、弯曲强度，降低了生产成本，加工工艺简便；

3、本发明利用无烟煤和PVC粉作为原料制得的无烟煤/PVC复合材料具有优异的性能：拉伸强度为66MPa，较不添加无烟煤的PVC提高了25.7%，弯曲强度为68MPa，较不添加无烟煤的PVC提高了近17.2%，断裂伸长率为84%，冲击强度可达16.46kJ/m²，较不添加无烟煤的PVC提高了18.4%，邵氏硬度为87.16，较不添加无烟煤的PVC提高了4.94%。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明：

图1为本发明所采用的微米级无烟煤的粒径分布图；

图2为本发明制得的无烟煤/PVC复合材料的冲击断口扫描电镜图片；

图3为本发明制得的无烟煤/PVC复合材料的冲击断口扫描电镜图片；