白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法，该改性复合材料主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯0.5‑10份、氯乙烯90‑110份、分散剂0.01‑0.08份、引发剂0.08‑0.12份及水130‑160份。上述白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料具有较高热稳定性、耐寒性能的同时具有较高机械强度。

White graphene modified PVC composite material and preparation method thereof

The invention provides a white graphene modified polyvinyl chloride composite material and a preparation method thereof. The modified composite material is mainly prepared from the following weight components: white graphene modified by polymer 0.5 10 phr, vinyl chloride 90 110 phr, dispersant 0.01 0.08 phr, initiator 0.08 0.12 phr and water 130 phr. The white graphene modified PVC composite has high thermal stability, cold resistance and high mechanical strength.

【技术实现步骤摘要】
白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料改性
，特别涉及白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯(VCM)聚合而得的塑料，是五大通用塑料之一，属极性聚合物，具有强度高、质量轻、耐腐蚀、耐燃烧、绝缘性好、透明性高等优点，广泛应用于农业、电器、包装、玩具等领域。但是PVC韧性较差，PVC的缺口冲击强度在2-4KJ/m2之间，受到冲击时极易发生脆裂。另外，其热稳定性和耐寒性亦较差，在100℃以上或经长时间的阳光照射即发生分解，在低温时PVC变得极其脆，无法满足正常使用。目前为解决PVC存在的不足，一般会加入增韧剂、热稳定剂、耐寒增塑剂等提高PVC的相关性能。但增韧剂、热稳定剂或耐寒剂等的使用会影响PVC的机械性能，如丁晴橡胶(NBR)、氯化聚乙烯(CPE)等的使用会造成PVC拉伸强度的下降等。另外，常用的热稳定剂例如：铅盐类、金属皂类、有机锡类热稳定剂的长期热稳定性不理想，且会造成环境污染；己二酸二辛脂(DOA)、壬二酸二辛酯(DIDA)、癸二酸二辛脂(DOS)等耐寒增塑剂与PVC的相容性较差，容易析出，从而影响PVC的性能。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种在具有较高热稳定性、耐寒性能的同时具有较高机械强度的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料及其制备方法。一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯0.5-10份、氯乙烯90-110份、分散剂0.01-0.08份、第一引发剂0.08-0.12份及水130-160份。该白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料主要由高聚物修饰的白石墨烯、氯乙烯、分散剂、第一引发剂及水制备而成，并通过控制原料配比，使该白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料具有优异的热稳定性、耐寒性能的同时具有较高机械强度。高聚物修饰的白石墨烯使该白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料形成片层网结构，不仅可以吸收大量的冲击能量，提高PVC的韧性，且在低温环境下不存在迁移析出的现象，在高温环境下可以有效抑制聚氯乙烯分子链的运动，从而使该改性聚氯乙烯复合材料具有较高的耐寒性和热稳定性。且该高聚物修饰的白石墨烯可防止白石墨烯团聚，与分散剂协同作用增强其与复合材料基体的界面性能，使高聚物修饰的白石墨烯在聚氯乙烯中能够均匀分散，从而促进整个材料体系片层网结构的形成，在一定程度上使得该白石墨烯改性复合材料具有更高的机械强度。在其中一实施例中，所述的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯6-10份，氯乙烯95-105份、分散剂0.03-0.06份、第一引发剂0.08-0.12份及水130-160份。在该范围内的原料制备而成的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料具有更高的耐寒性和热稳定性。在其中一实施例中，所述分散剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和明胶中的一种或多种；及/或，所述第一引发剂为过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯及偶氮二异丁腈中的一种或几种。在其中一实施例中，所述高聚物修饰的白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：0.5-10份白石墨烯、0.05-2份聚合单体、0.1-0.5份稳定剂、0.5-5份第二引发剂及90-110份溶剂；所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。在其中一实施例中，所述高聚物修饰的白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：6-10份白石墨烯、1-2份聚合单体、0.3-0.5份稳定剂、0.5-5份第二引发剂及90-110份溶剂。在其中一实施例中，所述聚合单体为苯乙烯。由苯乙烯形成的高聚物修饰的白石墨烯具有更好的分散性，可以增强该白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的机械性能。在其中一实施例中，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺及油酸中的一种或多种；及/或，所述第二引发剂为过硫酸铵及偶氮二异丁腈中的一种或多种；及/或，所述溶剂为水、乙醇、乙二醇及丙三醇中的一种或多种。在其中一实施例中，所述高聚物修饰的白石墨烯的粒径为5-10μm，比表面积为300-500m2/g。在其中一实施例中，所述高聚物修饰的白石墨烯的制备方法包括以下步骤：将所述白石墨烯置于溶剂中超声分散，再加入稳定剂进行处理，得到亲油改性白石墨烯分散液；将所述亲油改性白石墨烯分散液与聚合单体、第二引发剂混合均匀，并于60℃-100℃下反应0.5-3h，再加入中和剂调pH至7-8，冷却，过滤、干燥即得所述高聚物修饰的白石墨烯。该高聚物修饰的白石墨烯通过在白石墨烯表面形成聚合物包覆层制备而成。形成的包覆层厚度可控，且厚度均匀，有利于其在聚氯乙烯中均匀分散，促进整个材料体系的片层网结构的形成。一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述高聚物修饰的白石墨烯、所述氯乙烯、所述分散剂、所述第一引发剂及所述水混合均匀，在温度为40℃-70℃，压强为0.8MPa-1.2MPa的条件下反应，待反应釜内压力降至0.1-0.4MPa时，停止反应，离心、干燥即得到所述白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料。上述方法通过将氯乙烯单体与其余组分混合，在引发剂的作用下发生聚合反应形成改性复合材料，相比于直接将聚氯乙烯和其余组分熔融共混来对聚氯乙烯进行改性，具有以下优点：(1)有利于高聚物修饰的白石墨烯更均匀地分散在聚氯乙烯中，从而使得所形成的整个材料体系的片层网结构更均一，制成的改性材料具有更高的机械强度；(2)后处理简便等。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯0.5-10份、氯乙烯90-110份、分散剂0.01-0.08份、第一引发剂0.08-0.12份及水130-160份。在一实施例中，高聚物修饰的白石墨烯为6-10份，氯乙烯为95-105份，分散剂为0.03-0.06份，第一引发剂为0.08-0.12份及水为130-160份。需要说明的是，上述白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料是通过将单体与其余组分混合，在引发剂的作用下发生聚合反应所形成的改性复合材料。将单体与其余组分混合后再发生聚合反应，比直接使用聚氯乙烯与其余组分熔融共混具有以下优点：(1)有利于高聚物修饰的白石墨烯更均匀地分散在聚氯乙烯中，从而使得所形成的整个材料体系的片层网结构更均一，制成的改性材料具有更高的机械强度；(2)后处理简便等。另外，分散剂的存在一方面降低聚氯乙烯单体与水的界面张力，有利于VCM的分散，另一方面在液滴形成的同时，分散剂吸附在液滴表面，防止液滴聚集，使高聚物修饰的白石墨烯在聚氯乙烯中能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯0.5‑10份、氯乙烯90‑110份、分散剂0.01‑0.08份、第一引发剂0.08‑0.12份及水130‑160份。

【技术特征摘要】
1.一种白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯0.5-10份、氯乙烯90-110份、分散剂0.01-0.08份、第一引发剂0.08-0.12份及水130-160份。2.根据权利要求1所述的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰的白石墨烯6-10份，氯乙烯95-105份、分散剂0.03-0.06份、第一引发剂0.08-0.12份及水130-160份。3.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和明胶中的一种或多种；及/或，所述第一引发剂为过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯及偶氮二异丁腈中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述高聚物修饰的白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：0.5-10份白石墨烯、0.05-2份聚合单体、0.1-0.5份稳定剂、0.5-5份第二引发剂及90-110份溶剂；所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的白石墨烯改性聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述高聚物修饰的白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：6-10份白石墨烯、1-2份聚合单体、0.3-0.5份稳定剂、0.5-5份第二引发...

【专利技术属性】
技术研发人员：段曦东，赵涛楠，王剑，
申请(专利权)人：广东纳路纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44