本发明专利技术涉及一种纳米二氧化钛-聚氯乙烯复合材料及其制备方法。聚氯乙烯是综合性能优良的通用塑料，具有绝缘、阻燃和耐腐蚀等优点，原料来源丰富、价格低廉、加工简单、生产能耗低等优点，但其耐热性较差，热变形温度为70-80℃，连续使用温度仅为65℃，使其应用受到限制。本发明专利技术将改性纳米二氧化钛添加到聚氯乙烯聚合体系中，然后进行聚氯乙烯的原位聚合，使纳米二氧化钛均匀地分散在聚氯乙烯中，对于聚氯乙烯分子链的运动有阻碍作用，纳米二氧化钛与聚氯乙烯之间形成化学键的连接，可以增加聚氯乙烯的刚性，提高聚氯乙烯的维卡软化温度，扩大了聚氯乙烯的使用范围，充分发挥了聚氯乙烯低成本优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体的说是采 用表面处理的纳米二氧化钛原位聚合的改性聚氯乙烯及其制备方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，排水，采暖用到的金属管材由于种种弊端而受到限制， 硬质塑料管材受到越来越多的重视。目前耐热管材主要有交联聚乙烯(PE-X)、氯化聚氯乙 烯(CPVC)、聚丁烯(PB)和聚丙烯(PP-R)。PEX无毒，耐热，但PEX连接件成本高，热膨胀系 数大，不能回收；CPVC耐热，耐腐蚀，但加工困难，易分解，脆性较大；PB性能优良，具有很 高的耐温性，持久性、化学稳定性和可塑性，无味、无毒、无嗅，温度适用范围广，但原料来源 少，成本高(约为其他产品的两倍)。聚氯乙烯(PVC)是综合性能优良的通用塑料之一，具 有绝缘、阻燃和耐腐蚀等优点，原料来源丰富、价格低廉、加工简单、生产能耗低，可通过添 加各种助剂和运用多种成型方法制得性能各异、用途广泛的软质或硬质制品，已经成为人 类不可缺少的一类重要化工原料。但其耐热性较差，热变形温度为70-80°C，连续使用温度 仅为65°C，使其应用受到限制。因此，如果提高PVC的耐热性，使其可以经受长期的高温，可 以用于热水管材，将大大降低热水管材的成本，具有良好的市场前景。目前对于PVC的耐热改性研究主要有添加高玻璃化温度共聚物改性剂、共聚改 性、交联改性及添加无机填料改性。改性剂可以明显提高PVC的软化温度，但所需的耐热改 性剂用量较大，成本高；将玻璃化温度较高或位阻较大的单体与氯乙烯共聚，可以提高PVC 的耐热温度，但所需改性单体量较大，成本高；PVC交联技术可以提高PVC的耐热变形性及 提高PVC的分解温度，但需要的凝胶含量较高，且不利于PVC的加工；无机填料一般很硬，添 加无机填料可以提高塑料的耐热性早已经为人所熟知，而且在填料量达到一定程度后维卡 软化点的提高很可观。但无机填料的添加多为降低成本和调节密度，无机填料一般未经过 表面处理，和PVC的结合力不强，而且分散尺度一般较大，很容易影响PVC的机械强度和使 用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，可以 扩大聚氯乙烯(PVC)的使用范围，充分发挥聚氯乙烯(PVC)低成本优势。本专利技术的技术方案是复合材料按质量份数计聚氯乙烯(PVC)90 99. 9份纳米二氧化钛(TiO2)0. 1 10份纳米二氧化钛(TiO2)在聚氯乙烯(PVC)树脂基体中尺度为20-200纳米；所述的 纳米二氧化钛是表面包覆有SiO2的亲水纳米二氧化钛或是表面包覆有偶联剂的改性纳米 二氧化钛，复合材料通过原位悬浮聚合法制备而成。本专利技术提供的纳米二氧化钛_聚氯乙烯复合材料的制备方法是将纳米二氧化钛(TiO2)添加到聚氯乙烯(PVC)聚合体系中，然后进行聚氯乙烯(PVC)的原位聚合；具体步骤如下第一步，纳米二氧化钛(TiO2)的表面处理(偶联剂包覆纳米二氧化钛(TiO2))将纳米二氧化钛(TiO2)加入到有机溶剂中，超声100W，处理30分钟，或高速搅拌 5000r/min 30分钟，其均勻分散，加入偶联剂在50_80°C下反应0. 5-5小时，过滤得到改性 纳米二氧化钛(TiO2)；第二步，纳米二氧化钛(TiO2)的原位聚合预处理将改性纳米二氧化钛(TiO2)、乳化剂加入到去离子水中，在25-60 °C乳化 IO-IOOmin得到改性纳米二氧化钛(TiO2)的悬浊液，或将亲水纳米二氧化钛(TiO2)加入到 去离子水中，在超声100W，处理30分钟，或高速搅拌5000r/min，30分钟下配制成亲水纳米 二氧化钛悬浊液；第三步，原位聚合及塑料性能测试将纳米二氧化钛(TiO2)悬浊液或亲水纳米二氧化钛(TiO2)悬浊液添加到聚氯乙 烯悬浮聚合体系中，进行聚合，制得纳米二氧化钛-聚氯乙烯复合材料。上述第一步，纳米二氧化钛(TiO2)的表面处理中纳米二氧化钛(TiO2)、偶联剂与 有机溶剂的比例为 1 (0.01-1) (5-100)，优选为 1 (0.05-0.2) (15-30)。所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，分别是KH-550、KH-570、KH-792、 DL-602、DL-171、NDZ-101、NDZ-102、NDZ-105 ；有机溶剂为 C1-C6 脂肪族一元醇(如甲醇、无 水乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇等)，丙酮，丁酮，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲亚砜(DMSO)， 己烷，甲苯或二甲苯其中的一种。第二步，纳米二氧化钛(TiO2)的原位聚合预处理中纳米二氧化钛(TiO2)、去离子 水、乳化剂的比例为1 (5-50) (0.02-0. 5)，优选为1 (10-20) (0.05-0.2) ；IL 化剂为乳液聚合常用的阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、阴离子-非离子复合型乳化剂， 分别如十二烷基磺酸钠(SDS)、烷基酚聚氧乙烯醚系列(如0P-10)、SDS/0P-10复合型。纳米二氧化钛(TiO2)的添加对于聚氯乙烯(PVC)悬浮聚合体系是有一定影响的， 所以对于纳米二氧化钛(TiO2)要进行预处理。亲水纳米二氧化钛(TiO2)或经偶联剂包覆后的纳米二氧化钛，在超声或高速搅拌 条件下配制成悬浊液，才能添加到悬浮聚合体系中。本专利技术的优点是将纳米二氧化钛(TiO2)通过原位聚合的方法添加到聚氯乙烯中， 使纳米二氧化钛(TiO2)均勻地分散在聚氯乙烯中，对于聚氯乙烯分子链的运动有阻碍作 用，纳米二氧化钛(TiO2)与聚氯乙烯之间形成化学键的连接，可以增加聚氯乙烯的刚性， 提高聚氯乙烯的维卡软化温度，扩大了聚氯乙烯(PVC)的使用范围，充分发挥了聚氯乙烯 (PVC)低成本优势。具体实施例方式本专利技术的复合材料按质量份数计聚氯乙烯(PVC)90 99. 9份纳米二氧化钛(TiO2)0. 1 10份纳米二氧化钛(TiO2)在聚氯乙烯(PVC)树脂基体中尺度为20-200纳米，所述的纳米二氧化钛是表面包覆有SiO2的亲水纳米二氧化钛或是表面包覆有偶联剂的改性纳米 二氧化钛，复合材料通过原位悬浮聚合法制备而成。本专利技术提供的纳米二氧化钛_聚氯乙烯复合材料的制备方法是将纳米二氧化钛 (TiO2)添加到聚氯乙烯(PVC)聚合体系中，然后进行聚氯乙烯(PVC)的原位聚合。具体步骤如下第一步，纳米二氧化钛(TiO2)的表面处理(偶联剂包覆纳米二氧化钛(TiO2))将纳米二氧化钛(TiO2)加入到有机溶剂中，超声100W，处理30分钟，或高速搅拌 5000r/min,30分钟，使其均勻分散，加入偶联剂在50_80°C下反应0. 5-5小时，过滤得到改 性纳米二氧化钛(TiO2)；第二步，纳米二氧化钛(TiO2)的原位聚合预处理将改性纳米二氧化钛(TiO2)、乳化剂加入到去离子水中，在25-60 °C乳化 IO-IOOmin得到改性纳米二氧化钛(TiO2)的悬浊液，或将亲水纳米二氧化钛(TiO2)加入到 去离子水中，在超声100W处理30分钟或高速搅拌5000r/min，30分钟，条件下配制成亲水 纳米二氧化钛悬浊液；第三步，原位聚合及塑料性能测试将纳米二氧化钛(TiO2)悬浊液或亲水纳米二氧化钛(TiO2)悬浊液添加到聚氯乙 烯悬浮聚合体系中，进行聚合，制得纳米二氧化钛-聚氯乙烯复合材料。具体步骤如下(1)聚合前准备工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米二氧化钛－聚氯乙烯复合材料，其特征在于该复合材料含有如下质量份数的聚氯乙烯９０～９９．９份，纳米二氧化钛０．１～１０份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马玉莲，刘亚康，张智永，王建红，都魁林，付树海，郭桂花，王强，宋晓明，张兰华，
申请(专利权)人：河北盛华化工有限公司，北京化工大学，
类型：发明
国别省市：13
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