一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法技术

本发明专利技术属于改性塑料的技术领域，提供了一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法。该方法通过将蒙脱土充水冷冻并制成悬浮液，并合成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间，然后分散于聚碳酸酯，制得二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料。与传统方法相比，本发明专利技术制备的聚碳酸酯塑料，二氧化钛、蒙脱土与聚碳酸酯材料之间的界面相容性好，无机材料分散均匀，具有很好的强度、刚性、抗菌性和良好的加工性能，并且抗紫光线能力强。综合性能优异，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法
本专利技术属于改性塑料的
，提供了一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有良好的电绝缘性能、较宽的使用温度、良好的尺寸稳定性以及优异的抗冲击性能。聚碳酸酯工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等，应用极为广泛。聚碳酸酯虽然综合性能优异，但其在紫外线的作用下也会逐渐发生降解，出现黄化现象，同时透光率、光泽度以及强度和韧性都将大幅度降低，进而影响了正常应用。随着无机填充材料的发展，通过填充改性增强其性能的技术越来越受到关注。在聚碳酸酯填充改性材料中，二氧化钛性质稳定，耐热性好，对紫外线也有着较好的屏蔽能力，化学活性高，无毒无害，被广泛应用于材料学、微电子学、生物工程、光电、化工等领域。近年来，将其用于提高聚碳酸酯的抗老化性能已经做了大量的深入研究。但有机材料和无机材料之间始终存在着相容性的问题，所以可以通过增强它与聚合物之间的相容性来改性聚碳酸酯材料。目前国内外在聚碳酸酯制备和应用技术，尤其是二氧化钛等无机材料填充改性聚碳酸酯材料方面已取得了一定成效。其中袁国防等人专利技术了一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法（中国专利技术专利申请号201610864568.7），由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80~100份、二氧化钛2~4份、玻璃纤维布5~7份、抗氧剂0.2~0.4份、邻苯二甲酸酯1~2份、硬脂酸锌0.6~1份、单甘脂0.3~0.5份、三氧化二锑2~3份、硅酮0.6~0.8份、碳纤维4~6份、氢氧化镁2~4份、聚酯纤维2~3份、贝壳粉5~7份、马来酸酐0.6~0.8份、硬化剂0.8~1份；该专利技术的改性聚碳酸酯塑料力学性能好，具有很好的稳定性能，制备方法操作工艺简单，可实现工业化生产，具有良好的应用前景。另外，魏忠专利技术了一种耐老化聚碳酸酯组合物（中国专利技术专利申请号201510406775.3），按照质量份数计包括以下组分：丙二酸酯3~12份，纳米二氧化钛3.5~6.8份，异戊四醇15~25份，云母10~20份，聚硅氧烷~聚碳酸酯5~12份，玻璃纤维2.6~4.2份，聚碳酸酯30~45份，抗紫外线剂12~18份，硬脂酰胺1.5~3.9份；采用上述配方后，该专利技术的聚碳酸酯组合物有助于提升射出流动性及降低后续制得的成型品的静电力，同时可提升整体制程的效能及成型品的品质。可见，现有技术中的利用二氧化钛填充改性聚碳酸酯的技术中，因二氧化钛材料表面能高，易发生团聚，易亲水，与聚合物混合极易产生界面上的缺陷，在形成的聚碳酸酯纳米复合材料中存在分散不均，相容性差，从而影响其复合材料的性能等缺点。
技术实现思路
针对这种情况，我们提出一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法，可显著提高二氧化钛与聚碳酸酯之间的界面相容性，从而提高了改性聚碳酸酯塑料的机械性能、加工性能及抗紫外线能力。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料的制备方法，通过将蒙脱土充水冷冻并制成悬浮液，并合成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间，然后分散于聚碳酸酯，制得二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料，制备的具体步骤如下：（1）将蒙脱土充分充水，并进行冷冻，层状结构的蒙脱土吸水后膨胀，部分层状结构的蒙脱土从块状蒙脱土上剥离下来形成超薄的片层结构，然后加入去离子水中，形成蒙脱土悬浮液；（2）向步骤（1）的蒙脱土悬浮液中加入二氧化钛前驱体溶液，通过可控的水热反应合成二氧化钛纳米粒子，合成的二氧化钛纳米粒子进入蒙脱土层间，形成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间的混合悬浮液；（3）将步骤（2）制得的混合悬浮液进行超声分散，干燥、烧制，得到二氧化钛-蒙脱土组装体，然后与聚碳酸酯分散，制得二氧化钛增强蒙脱土改性的聚碳酸酯塑料。优选的，步骤（1）所述冷冻温度为-50~-5℃。优选的，步骤（1）所述蒙脱土悬浮液的质量浓度为2%。优选的，步骤（2）所述二氧化钛前驱体溶液的质量浓度为3%。所述二氧化钛前驱体为硫酸钛、钛酸酯中的一种。优选的，步骤（2）所述蒙脱土悬浮液与二氧化钛前驱体溶液的质量比例为1:3~1:2。优选的，步骤（2）所述水热反应的温度为120-150℃，时间为2~4h。优选的，步骤（3）所述超声分散的时间为1~1.5h。烧制温度400-500℃，烧制时间30min。优选的，步骤（3）所述二氧化钛-蒙脱土组装体与聚碳酸酯的质量比例为1:6。二氧化钛性质稳定，耐热性好，对紫外线也有着较好的屏蔽能力，其用于提高聚碳酸酯的抗老化性能已经做了大量的深入研究。但有机材料和无机材料之间始终存在着相容性的问题。蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，从而赋予蒙脱土诸多改性的可能和应用领域的扩大。经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能，且蒙脱土的层间结构有利于纳米二氧化钛的插层。本专利技术通过在纳米二氧化钛插层的蒙脱土然后与聚碳酸酯分散，可实现无机材料在有机基体中的均匀分散。其中，水热法是指在特制的密闭反应容器中，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造出一个高温、高压反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶的一种液相合成法。本专利技术中二氧化钛前驱体溶液，通过可控的水热反应初步合成二氧化钛纳米粒子，进一步烧制得到二氧化钛-蒙脱土组装体。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料。该方法通过将蒙脱土充水冷冻并制成悬浮液，并合成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间，然后与聚碳酸酯分散，制得二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料。与传统方法相比，本专利技术的制备的聚碳酸酯塑料，提高了二氧化钛、蒙脱土与聚碳酸酯材料之间的界面相容性，无机材料分散均匀，具有很好的强度、刚性、抗菌性和良好的加工性能，并且抗紫光线能力强。综合性能优异，应用前景广泛。本专利技术提供了一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术制备的聚碳酸酯塑料，综合性能优异，应用前景广泛。2.本专利技术的制备方法，通过将纳米二氧化钛插层在蒙脱土层间，同时形成插层型与剥离型共存的纳米复合材料，显著提高了二氧化钛、蒙脱土与聚碳酸酯材料之间的界面相容性，无机材料分散均匀，改性效果好。3.本专利技术的制备的二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯材料，具有很好的强度、刚性、抗菌性和良好的加工性能，并且抗紫光线能力强。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1将蒙脱土充分充水后在-30℃下进行冷冻，形成质量浓度为2%的蒙脱土悬浮液；向10kg蒙脱土悬浮液中加入26kg质量浓度为3%的二氧化钛前驱体溶液（硫酸钛溶液），在140℃下水热反应3h，形成纳米二氧化钛插层蒙脱土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料的制备方法，其特征在于，将蒙脱土充水冷冻并制成悬浮液，并合成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间，然后分散于聚碳酸酯，制得二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料，制备的具体步骤如下：（1）将蒙脱土充分充水，并进行冷冻，层状结构的蒙脱土吸水后膨胀，部分层状结构的蒙脱土从块状蒙脱土上剥离下来形成超薄的片层结构，然后加入去离子水，形成蒙脱土悬浮液；（2）向步骤（1）的蒙脱土悬浮液中加入二氧化钛前驱体溶液，通过可控的水热反应合成二氧化钛纳米粒子，合成的二氧化钛纳米粒子进入蒙脱土层间，形成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间的混合悬浮液；（3）将步骤（2）制得的混合悬浮液进行超声分散，干燥，烧制，得到二氧化钛‑蒙脱土组装体，然后与聚碳酸酯共混，制得二氧化钛增强蒙脱土改性的聚碳酸酯塑料。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料的制备方法，其特征在于，将蒙脱土充水冷冻并制成悬浮液，并合成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间，然后分散于聚碳酸酯，制得二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料，制备的具体步骤如下：（1）将蒙脱土充分充水，并进行冷冻，层状结构的蒙脱土吸水后膨胀，部分层状结构的蒙脱土从块状蒙脱土上剥离下来形成超薄的片层结构，然后加入去离子水，形成蒙脱土悬浮液；（2）向步骤（1）的蒙脱土悬浮液中加入二氧化钛前驱体溶液，通过可控的水热反应合成二氧化钛纳米粒子，合成的二氧化钛纳米粒子进入蒙脱土层间，形成纳米二氧化钛插层蒙脱土层间的混合悬浮液；（3）将步骤（2）制得的混合悬浮液进行超声分散，干燥，烧制，得到二氧化钛-蒙脱土组装体，然后与聚碳酸酯共混，制得二氧化钛增强蒙脱土改性的聚碳酸酯塑料。2.根据权利要求1所述一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述冷冻温度为-50~-5℃。3.根据权利要求1所述一种二氧化钛增强蒙脱土改性聚碳酸酯塑料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51