[发明专利]一种提高PVC耐热变形性能的方法

说明书

本发明涉及一种提高PVC耐热性能的方法，将纳米或微米级的无机非金属颗粒(碳酸钙、滑石粉、叶腊石、氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁等)用末端含胺基(伯、仲、或叔胺)的偶联剂或氨基酸处理，然后添加到PVC硬制品配方料中。利用端胺基和PVC链侧氯基反应，实现PVC链之间的交联反应。借此提高PVC的耐热性。本发明的技术成本低，工艺简单，可大幅提高PVC耐热性能。与现有胺基硅烷偶联剂接枝PVC再实现PVC交联相比，本发明的方法在提高PVC耐热性能的同时，还保住了PVC的热塑性，便于回收再利用，具有明显的经济价值和社会效益。

技术领域

本发明涉及聚合物改性领域，特别是一种提高PVC(聚氯乙烯)耐热变形性能的方法。

背景技术

PVC耐热变形性能差极大地限制了其应用。提高的方法有填充无机非金属颗粒、玻纤填充(《聚氯乙烯》,2014,10,19-26)、共混耐热高分子(CPVC、α-苯乙烯共聚物、N取代马来酰亚胺共聚物等，详见《材料导报》,2014,24,331-333/352)、交联(《塑料加工应用》,2000,3,12-19；《塑料助剂》,2008,6,34-38；《塑料科技》,2004,2,1-3)等。这些方法各有优缺点：如填充无机非颗粒会牺牲其力学性能，填充玻纤会降低其加工流动性能，共混耐热高分子会大幅提高成本，交联则导致其不能再次加工使用。

发明内容

本发明提供了一种尽量避免上述缺点的新技术，它可以在不太增加成本的前提下，较大幅度地提高PVC的耐热变形性能，同时不牺牲PVC的力学强度和再加工时的热塑性。其核心思想是在微米纳米尺度的无机非金属颗粒表面修饰可与PVC链上的氯原子反应的活性基团(如胺基、巯基等)，通过微纳米颗粒实现PVC链之间的适度交联。通过控制微纳米颗粒填充量和颗粒表面活性基团的数量，控制PVC/颗粒填充复合材料的热塑性、耐热变形性、力学以及其它性能。本发明的目的是提供一种提高PVC耐热变形性能的方法。

所述耐热变形性能，是指PVC硬制品在使用过程中保持尺寸和力学性能稳定的最高温度。PVC由于玻璃化转变温度T_g较低(～65℃)，其热变形温度为70～80℃，连续使用温度仅为65℃，严重制约了PVC制品在受热、受力条件下作为结构材料的使用。为解决此问题，本发明采用如下技术方案：

一种提高PVC耐热变形性能的方法，包括如下步骤：

(1)无机非金属填料的表面改性

将无机非金属微纳米颗粒进行干法或湿法表面改性，通过偶联剂、硬脂酸、或氨基酸在其表面引入适量的活性基团；

(2)改性颗粒往PVC熔体中填充

将PVC、稳定剂、润滑剂和上述改性无机非金属填料在高速捏合机中混合升温至100℃，冷却得到干混料。

所述无机非金属微纳米颗粒为碳酸钙、滑石粉、叶腊石、SiO₂、TiO₂、氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或多种的混合物。

一种耐热变形的PVC材料，按重量份计包括PVC100份，稳定剂3-8份，润滑剂0.3-0.5份，表面的改性无机非金属填料小于10份。

所述表面的改性无机非金属填料的改性方法为将无机非金属微纳米颗粒进行干法或湿法表面改性，通过偶联剂、硬脂酸、或氨基酸在其表面引入适量的活性基团。

进一步具体的方法如下：

(1)无机非金属填料的表面改性

将无机非金属微纳米颗粒(碳酸钙、滑石粉、叶腊石、SiO₂、TiO₂、氢氧化铝、氢氧化镁等)进行干法或湿法表面改性，通过偶联剂(硅氧烷等)、硬脂酸、或氨基酸在其表面引入适量的胺基、巯基等活性基团。这些基团会与PVC链上的氯原子反应形成交联。