一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域。本发明专利技术以液体石蜡、正十六烷和正十八烷为蓄热保温剂，以碳酸钙为壁材将其包覆，制备一种耐低温聚氯乙烯复合材料，以液体石蜡、正十六烷和正十八烷制备的混合相变材料通过无机物形成网状基质，来维持材料的力学性能和结构框架，相变微胶囊是通过微胶囊技术将相变材料包覆在壁材内，形成微小颗粒，相变微胶囊的结构可分为两部分，内部为相变材料芯材，它可在发生相变的过程中吸收或释放大量的相变潜热，相变微胶囊粒径小，具有较大的比表面积，从而具有更好的热传递效果，可以有效提高聚氯乙烯的耐寒性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，属于复合材料

技术介绍
聚氯乙烯（PVC）是一种应用较为广泛的通用树脂，和人类的生活联系很大，是不可缺少的重要材料，在全球中的需求量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯工业的发展可以分为三个时期：首先是聚氯乙烯问世和工业诱导期，然后是聚氯乙烯工业发展期，最后是工业成熟阶段。聚氯乙烯密度的大小在1.35-1.45g/cm3范围内，在产品制备中，聚氯乙烯所含有的特点和平均分子量密切相关。分子量较大的聚氯乙烯树脂所拥有的冲击强度、弹性较大，而加工性能较差。从聚合的方法来讲，聚氯乙烯的聚合分为本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合法，通常制造聚氯乙烯树脂的方法采用悬浮聚合的方法，生产出的树脂可称为SG树脂，由于SG树脂的密度小，微孔结构较多，所以加工性能较好，且增塑剂容易渗入到树脂中，乳液法生产的聚氯乙烯呈糊状，平均分子量较大，并且聚合所用时间短，容易控制，本体法生产聚氯乙烯的过程可以分为两步，第一步单体在引发剂的引发下发生聚合，第二步的反应是第一步产生的物质进一步和单体发生聚合，单体的转化率可以达到90%，采用本体法制备聚氯乙烯的方法不复杂，生产的过程中资金投入少，得到的聚氯乙烯树脂的质量也比较好。聚氯乙烯可以应用于医疗、农业、制造业等领域，是生产被工业化后发展时间最长的塑料，聚氯乙烯具有较多的优点，比如较好的绝缘性，耐腐蚀性，良好的耐磨性，阻燃性能等。聚氯乙烯以其自身的上述优点和价格低廉等优势，成为了需求量较大的通用树脂，并且在这个势头的基础上，平稳的向前发展。增塑剂用量的多少使得PVC软硬度不同，有硬质，半硬质和软质，增塑剂使用量在0-5份时为硬质聚氯乙烯，5-25份时是半硬质聚氯乙烯，而高于25份时是软质聚氯乙烯，硬质（PVC-U）主要应用在建筑上，半硬质主要用来做透明片，而软质可用来制造电线电缆、壁纸和医用软管等。聚氯乙烯有广泛的用途和较低的成本，硬质聚氯乙烯添加不同份数的增塑剂后可以制成不同硬度的软制品，硬质聚氯乙烯的用途也很广泛，可以用来生产管材、门窗制品等，但是由于聚氯乙烯的热稳定性较差，并且在光照的环境下容易降解，所以必须提高聚氯乙烯产品的稳定性，从而使其应用于户外制品。有两种方法可以提高聚氯乙烯的热变形温度，一种方法是在聚氯乙烯树脂中加入填料，但是这种方法的改性效果较差，是因为加入填料只能让非结晶材料的热变形温度接近其玻璃化转变温度。另外一种较有效的方法是将聚氯乙烯和其他具有较高软化点的高分子材料混合，在高分子材料的选用上，达到保证共混物拥有较好的机械性能的目的，要选和聚氯乙烯的溶解度相近的材料。提高聚氯乙烯耐寒性常见的方法有三种：弹性体增韧，纳米粒子增韧，复合材料增韧。弹性体增韧机理有银纹-剪切带机理，具体的讲就是橡胶作为分散相均匀的分散在树脂中，可以作为应力集中点吸收能量，使得外界施加的力不会对基体产生破坏。另外，橡胶周围可以出现银纹和剪切带，银纹和剪切带的出现减小对基体的作用能，另外剪切带可以阻止银纹或者微小的裂纹扩展成破坏性的裂纹，从而保护了基体不受外界施加力的破坏。网路增韧也是弹性体增韧的一种，网络增韧既是弹性体连接在一起形成网络，包在聚氯乙烯初级粒子周围，网络和初级粒子都可以外界的冲技能，使得冲击能无法造成破坏性的裂纹。无机纳米粒子作为改性剂提高PVC的耐寒性，具有以下优点:改性后的PVC不但具有较好的韧性，还具有良好的耐热性和尺寸稳定性。因为无机纳米粒子和PVC的接触面积较大，当树脂基体受到外力冲击时，在其周围可以产生较多的微裂纹吸收能量，同时，纳米粒子可以阻止裂纹的增长，防止其发展成使基体断裂的裂纹。目前研究较多的复合增韧体系主要有两种或两种以上弹性体粒子和弹性体/刚性粒子的复配改性。其中弹性体粒子的协同效果主要是通过弹性粒子间的增容作用体现出来。将纳米无机刚性粒子与橡胶粒子配合增韧，能够大大提高单纯由刚性粒子对冲击强度提高的幅度，也可以降低单纯弹性体增韧的成本，并同时起到补强的效果，故已成为了近年来研究的一个热点。虽然聚氯乙烯存在很多优点使得其消费量排在前列，并且应用的范围也较广，但是自身存在的一些缺点也降低了产品的使用性能，一定程度上限制了其应用。聚氯乙烯树脂的加工温度和分解温度相近，在加工时容易分解释放出HCL气体污染环境，并形成共轭烯烃使制品变色，影响制品的外观。另外聚氯乙烯的冲击强度较低，在受到外力时容易发生断裂，尤其是在低温的环境下，更容易在受外力的情况下被破坏，影响制品的使用。聚氯乙烯的软制品通常含有小分子增塑剂，而这种小分子增塑剂容易在高温的环境下发生迁移，影响到医用聚氯乙烯制品和血液的相容性，小分子物质增塑剂进入到人体内，还会影响到人的身体健康。到目前已经有很多关于聚氯乙烯改性的研究，改性的方法有化学和物理两种方法，但是化学改性的方法较复杂，很难进行工业化生产，所以通常采用简单易行的物理共混改性的方法。在物理共混改性中，改性剂和聚氯乙烯的相容性差、折光指数相差太大等原因会导致制品的透明性下降，影响制品的使用性能和外观，因此，对聚氯乙烯进行物理共混改性，降低聚氯乙烯的塑化温度、提高聚氯乙烯的可加工性、提高其耐寒性，并保证聚氯乙烯良好的透明性对于提高聚氯乙烯产品质量具有十分重要的作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有聚氯乙烯复合材料耐低温性能较差的问题，提供了一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将聚氯乙烯粉末、相变微胶囊、改性纳米纤维素晶须、硬脂酸钠、丙三醇、抗氧剂1010置于高速搅拌机中，常温下以800～1000r/min转速搅拌20～30min，得混合料；（2）将混合料置于双辊开炼机中，在160～170℃的条件下打三角包，混炼10～15min，常温冷却，得低温聚氯乙烯复合材料。所述的聚氯乙烯粉末、相变微胶囊、改性纳米纤维素晶须、硬脂酸钠、丙三醇、抗氧剂1010的重量份为80～100份聚氯乙烯粉末、20～25份相变微胶囊、16～20份改性纳米纤维素晶须、8～10份硬脂酸钠、4～5份丙三醇、0.4～0.5份抗氧剂1010。步骤（2）所述的打三角包的次数为6～8次。步骤（1）所述的改性纳米纤维素晶须的具体制备步骤为：（1）将脱脂棉、乙烯基三甲氧基硅烷加入硫酸中，在60～70℃的水浴条件下以160～180r/min转速搅拌30～40min，加入去离子水，并调节pH至7，得混合悬浮液；（2）将混合悬浮液置于离心机将中，常温下以5000～6000r/min转速离心分离10～20min，取下层固体，用去离子水离心洗涤3～5次，得改性纳米纤维素晶须。所述的脱脂棉、硫酸、乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水的10～20份脱脂棉、100～200份质量分数40%的硫酸、4～8份乙烯基三甲氧基硅烷、100～200份去离子水。步骤（1）所述的pH调节采用的是质量分数1%的氢氧化钠溶液。步骤（1）所述的相变微胶囊的具体制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：/n（1）将聚氯乙烯粉末、相变微胶囊、改性纳米纤维素晶须、硬脂酸钠、丙三醇、抗氧剂1010置于高速搅拌机中，常温下以800～1000r/min转速搅拌20～30min，得混合料；/n（2）将混合料置于双辊开炼机中，在160～170℃的条件下打三角包，混炼10～15min，常温冷却，得低温聚氯乙烯复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将聚氯乙烯粉末、相变微胶囊、改性纳米纤维素晶须、硬脂酸钠、丙三醇、抗氧剂1010置于高速搅拌机中，常温下以800～1000r/min转速搅拌20～30min，得混合料；
（2）将混合料置于双辊开炼机中，在160～170℃的条件下打三角包，混炼10～15min，常温冷却，得低温聚氯乙烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的聚氯乙烯粉末、相变微胶囊、改性纳米纤维素晶须、硬脂酸钠、丙三醇、抗氧剂1010的重量份为80～100份聚氯乙烯粉末、20～25份相变微胶囊、16～20份改性纳米纤维素晶须、8～10份硬脂酸钠、4～5份丙三醇、0.4～0.5份抗氧剂1010。


3.根据权利要求1所述的一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的打三角包的次数为6～8次。


4.根据权利要求1所述的一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的改性纳米纤维素晶须的具体制备步骤为：
（1）将脱脂棉、乙烯基三甲氧基硅烷加入硫酸中，在60～70℃的水浴条件下以160～180r/min转速搅拌30～40min，加入去离子水，并调节pH至7，得混合悬浮液；
（2）将混合悬浮液置于离心机将中，常温下以5000～6000r/min转速离心分离10～20min，取下层固体，用去离子水离心洗涤3～5次，得改性纳米纤维素晶须。


5.根据权利要求4所述的一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的脱脂棉、硫酸、乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水的10～20份脱脂棉、100～200份质量分数40%的硫酸、4～8份乙烯基三甲氧基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，
申请(专利权)人：刘涛，
类型：发明
国别省市：湖南;43