[发明专利]一种用于PVC改性的二氧化硅气凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于PVC改性的二氧化硅气凝胶及其制备方法，制备方法包括以下步骤：制备凹凸棒土悬浊液；改性沥青制备；气凝胶与凹凸棒土、沥青、玻璃纤维复配；本申请中的改性二氧化硅气凝胶安全无毒，环保型高。由于凹凸棒土和二氧化硅气凝胶均多孔，但是孔径存在明显的区别，利于与树脂的结合和分散，提升处理的效果。

技术领域

本发明属于环保新材料领域，具体涉及一种用于PVC改性的二氧化硅气凝胶及其制备方法。

背景技术

气凝胶，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。二氧化硅气凝胶可以作为有机物材料加工的填料，但是，直接使用虽然具有一定的增强作用，但是，会对其他性能造成较大的损害，而且效果不十分明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于PVC改性的二氧化硅气凝胶及其制备方法，通过对二氧化硅气凝胶进行处理，提升其与树脂材料的相容性及阻燃性等效果，提升二氧化硅气凝胶的使用范围。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于PVC改性的二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将凹凸棒土加入其重量3-5倍的质量分数为5%的硝酸溶液浸泡处理10-15min，然后使用去离子水清洗3-4遍，然后在420-425℃下处理2-3h，将处理后的凹凸棒土加入其重量4倍的去离子水中，搅拌15-20min使凹凸棒土分散，形成悬浊液；

（2）、制备改性沥青，将沥青破碎，过200目筛，将沥青与质量分数1%的草酸溶液按重量比1:2的比例混合，然后加入沥青重量2.5%的十六烷基三甲基溴化铵，在450-520r/min转速下搅拌20-25min，然后升温至120-125℃，在1200-1500r/min的转速下搅拌10-15min，得到乳化沥青；

（3）、将正硅酸乙酯15份、无水乙醇20份、硅烷偶联剂KH550 1.2份、质量分数5%的盐酸6份混合，搅拌均匀，得到溶液A；

（4）、将步骤（1）得到的悬浊液、步骤（2）得到的乳化沥青、步骤（3）得到的溶液A、玻璃纤维按重量比10-12:1-2:22-25：2-5的比例混合，搅拌处理1-2h，然后向混合液中滴加质量分数5%的氨水溶液，得到混合凝胶；

（5）、将步骤（4）得到的混合凝胶在18-22℃下静置保温处理1-1.5h，然后在300-350r/min的转速下搅拌处理2-3h；

（6）、将步骤（5）处理好的混合凝胶使用疏水剂进行疏水处理22-25h，然后干燥处理1-1.2h，得到改性二氧化硅气凝胶。

由于直接在PVC合成过程中加入二氧化硅气凝胶对于PVC阻燃性能的提升较小，而且不易在树脂中分散，所以，本申请对对二氧化硅气凝胶进行改性，在改性过程中，利用凹凸棒土、玻璃纤维及改性沥青对二氧化硅气凝胶进行改性，本申请中在二氧化硅气凝胶制备过程中使用硅烷偶联剂，在二氧化硅气凝胶表面接枝出C=C和C=O在双键，双键的引入可以提升二氧化硅气凝胶、改性沥青和凹凸棒土表面的活性，提升其复合的强度。在PVC与二氧化硅气凝胶复合过程中，由于改性后的二氧化硅气凝胶经过处理具有良好的表面活性，使得二氧化硅气凝胶能够在PVC体系中更好的分散，提升分散效果，也可以提升PVC的性能的均匀性，由于改性二氧化硅气凝胶表面也带有活性双键，在PVC合成时，能够起到接枝的效果，使PVC与二氧化硅气凝胶键合，提升材料性能。

本申请改性二氧化硅气凝胶使用了凹凸棒土，具有多孔性和超大比表面积，结合使用了多孔材料，使得PVC具有良好的隔热保温效果，也提升了PVC阻燃效果。