一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于復合材料制備領域，具體涉及一種氯化聚乙稀/二氧化娃納米復合材 料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，無機納米粒子作為聚合物改性填料越來越引起人們的重視。然而，無機納 米粒子粒徑小、比表面積大，彼此之間會因巨大的表面能而團聚并形成粒徑較大的二次粒 子。若將這種無機粒子直接添加到聚合物中，不僅不能起到對聚合物增韌增強的作用，反而 會使材料性能下降。
[0003] 另外，無機納米粒子改性聚合物通常采用傳統的共混方法制備，在納米復合材料 制備過程中，會產生嚴重的粉體飛揚，并造成環境污染。
[0004] 因此，發展納米復合新技術，對于聚合物/無機納米復合材料的開發和應用具有重 要意義。

【發明內容】

[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，其拉 伸強度高于普通的氯化聚乙烯彈性體，性能優良。
[0006] 本發明還提供了一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，先將氯化 聚乙烯與有機硅烷進行復合，然后將其置于酸性水懸浮液中，原位合成氯化聚乙烯/二氧化 硅納米復合材料，消除現有技術中粉塵污染現象。
[0007] 本發明提供的一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，包括以下重量份的原料： 氯化聚乙烯粉體 100 有機桂烷 1-10
[0008] 上離了水 600-1000 乳化劑 0.1-0.5。
[0009]所述氯化聚乙烯粉體氯含量為30-42%;
[0010] 所述有機硅烷是四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷組成的混合物或四乙氧 基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷組成的混合物。
[0011] 進一步的，所述四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比、四乙氧基硅烷 與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比均為4:1。
[0012] 所述乳化劑選自十二烷基苯磺酸鈉。
[0013] 本發明提供的一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下步 驟：
[0014] (1)在反應釜中，加入配方量的去離子水和乳化劑;攪拌下加入配方量氯化聚乙烯 粉體，攪拌乳化混勻，得到均勻分散液；
[0015] (2)攪拌下，向均勻分散液中勻速滴加(滴加速率未計算，總滴加時間統一為2h)配 方量的有機硅烷;滴加完畢后繼續攪拌反應；
[0016] (3)然后滴加鹽酸，調節其pH值為2-3;
[0017] ⑷加熱反應，反應結束后，降溫出料，得混合衆料；
[0018] (5)將所得混合漿料經過濾、洗滌脫酸、離心、干燥得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復 合材料。
[0019]進一步的，步驟⑴中攪拌時間為30min;
[0020]進一步的，步驟(2)中所述攪拌反應時間為2_3h;配方量的有機硅烷滴加完的時間 為2h。
[0021 ]進一步的，步驟(3)中所述鹽酸的濃度為1M;
[0022]進一步的，步驟(4)中所述加熱反應具體為:加熱后，物料達到80°C后，繼續反應2-3h〇
[0023] 進一步的，步驟(4)中，降溫至50°C出料。
[0024] 與現有技術相比，本發明先將氯化聚乙烯與有機硅烷進行復合，然后將其置于酸 性水懸浮液中，原位合成氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。該納米復合材料的拉伸強度 高，且可消除共混法納米復合材料制備過程中的粉塵污染現象。
【具體實施方式】 [0025] 實施例1
[0026] 一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0027] (1)在50L搪瓷反應釜中加入30kg去離子水和十二烷基苯磺酸鈉5g，攪拌下加入氯 化聚乙烯粉體(氯含量41.8%，拉伸強度8.2MPa，斷裂伸長率650%，邵氏硬度A 72)5kg，攪 拌30min，使氯化聚乙烯乳化分散于水中，形成均勻分散液；
[0028] (2)稱取四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量配比為4:1的混合物50g， 將其置于滴液漏斗中，勻速滴加至氯化聚乙烯的水分散液中，滴加時間為2h;滴完之后，繼 續攪拌2h;
[0029] (3)然后向上述反應物中滴加1M鹽酸，調節其pH值為3;
[0030] (4)升溫使物料溫度達到80°C，繼續反應2h;降溫至50°C，出料，得混合漿料；
[0031] (5)將所得混合漿料過濾，再用蒸餾水反復洗滌脫酸、直至濾液呈中性，離心，所得 物料置于60°C真空干燥箱干燥至恒重;得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。
[0032]按HG/T2704-2010規定的方法制樣、測定，樣品的指標如下:氯含量為41.7%，拉伸 強度8.8MPa，斷裂伸長率690%，邵氏硬度A 72。
[0033] 實施例2
[0034] 一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0035] (1)在50L搪瓷反應釜中加入30kg去離子水和十二烷基苯磺酸鈉8g，攪拌下加入氯 化聚乙烯粉體(氯含量35.8 %，拉伸強度7.2MPa，斷裂伸長率820 %，邵氏硬度A 66)4kg，攪 拌30min，使氯化聚乙烯乳化分散于水中，形成均勻分散液；
[0036] (2)稱取四乙氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量配比為4:1的混合物100g， 將其置于滴液漏斗中，勻速滴加至氯化聚乙烯的水分散液中，滴加時間為2h;之后，繼續攪 拌2h;
[0037] (3)然后向上述反應物中滴加1M鹽酸，調節其pH值為2;
[0038] (4)升溫使物料溫度達到80°C，繼續反應2.5h;降溫至50°C，出料，得到混合漿料；
[0039] (5)將所得混合漿料過濾，再用蒸餾水反復洗滌脫酸、直至濾液呈中性，離心，所得 物料置于60°C真空干燥箱干燥至恒重，得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。
[0040] 按HG/T2704-2010規定的方法制樣、測定，樣品的指標如下:氯含量為35.5%，拉伸 強度8.OMPa，斷裂伸長率840%，邵氏硬度A 66。
[0041 ] 實施例3
[0042] 一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0043] (1)在50L搪瓷反應釜中加入30kg去離子水和十二烷基苯磺酸鈉10g，攪拌下加入 氯化聚乙烯粉體（氯含量36.2%，拉伸強度6.2MPa，斷裂伸長率750%，邵氏硬度A 62) 3.5kg，攪拌30min，使氯化聚乙稀乳化分散于水中，形成均勾分散液；
[0044] (2)稱取四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量配比為4:1的混合物200g， 將其置于滴液漏斗中，勻速滴加至氯化聚乙烯的水分散液中，滴加時間約2h;之后，繼續攪 拌2h;
[0045] (3)然后向上述反應物中滴加1M鹽酸，調節其pH值為2;
[0046] (4)升溫使物料溫度達到80°C，繼續反應3h;降溫至50°C，出料，得混合漿料
[0047] (5)將所得混合漿料過濾，再用蒸餾水反復洗滌脫酸、直至濾液呈中性，離心，所得 物料置于60°C真空干燥箱干燥至恒重;得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。
[0048]按HG/T2704-2010規定的方法制樣、測定，樣品的指標如下:氯含量為35.6%，拉伸 強度7.2MPa，斷裂伸長率810%，邵氏硬度A 63。
[0049] 實施例4
[0050] -種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[00511 (1)在50L搪瓷反應釜中加入30kg去離子水和十二烷基苯磺酸鈉15g，攪拌下加入 氯化聚乙烯粉體(氯含量30.6%，拉伸強度6.6MPa，斷裂伸長率690%，邵氏硬度A 68)3kg， 攪拌30min，使氯化聚乙稀乳化分散于水中，形成均勾分散液；
[0052] (2)稱取四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量配比為4:1的混合物300g， 將其置于滴液漏斗中，勻速滴加至氯化聚乙烯的水分散液中，滴加時間為2h;之后，繼續攪 拌2h;
[0053] (3)然后向上述反應物中滴加1M鹽酸，調節其pH值為2;
[0054] (4)升溫使物料溫度達到80°C，繼續反應3h，降溫至50°C，出料，得到混合漿料；
[0055] (5)將所得混合漿料過濾，再用蒸餾水反復洗滌脫酸、直至濾液呈中性，離心，所得 物料置于60°C真空干燥箱干燥至恒重，得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。
[0056]按HG/T2704-2010規定的方法制樣、測定，樣品的指標如下:氯含量為29.8%，拉伸 強度8.2MPa，斷裂伸長率720%，邵氏硬度A69。
【主權項】
1. 一種氯化聚乙稀/二氧化娃納米復合材料，其特征在于，所述氯化聚乙稀/二氧化娃 納米復合材料包括以下重量份的原料： 氯化聚乙烯粉體 100 有機硅烷 1-10 去離子水 ⑷0-1000 乳化劑 0. 1-Q..5。2. 根據權利要求1所述的氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，其特征在于，所述氯化 聚乙烯粉體氯含量為30-42 %。3. 根據權利要求1或2所述的氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，其特征在于，所述有 機硅烷是四甲氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷組成的混合物或四乙氧基硅烷與3-氨丙 基三乙氧基硅烷組成的混合物。4. 根據權利要求3所述的氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，其特征在于，所述四甲 氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比、四乙氧基硅烷與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質 量比均為4:1。5. 根據權利要求1-4任一項所述的氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料，其特征在于， 所述乳化劑選自十二烷基苯磺酸鈉。6. -種權利要求1-5任一項氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料的制備方法，包括以下 步驟： (1) 在反應釜中，加入配方量的去離子水和乳化劑；攪拌下加入配方量氯化聚乙烯粉 體，攪拌乳化混勻，得到均勻分散液； (2) 攪拌下，向均勻分散液中勻速滴加(滴加速率未計算，總滴加時間統一為2h)配方量 的有機硅烷;滴加完畢后繼續攪拌反應； (3) 然后滴加鹽酸，調節其pH值為2-3; (4) 加熱反應，反應結束后，降溫出料，得混合漿料； (5) 將所得混合漿料經過濾、洗滌脫酸、離心、干燥得氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材 料。7. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述攪拌反應時間為2-3h。8. 根據權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述鹽酸的濃度為1M。9. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述加熱反應具體為:加熱 后，物料達到80°C后，繼續反應2-3h。
【專利摘要】本發明提供了一種氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料及其制備方法，復合材料包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯粉體100、有機硅烷1-10、去離子水600-1000和乳化劑0.1-0.5。與現有技術相比，本發明先將氯化聚乙烯與有機硅烷進行復合，然后將其置于酸性水懸浮液中，原位合成氯化聚乙烯/二氧化硅納米復合材料。該納米復合材料的拉伸強度高，且可消除共混法納米復合材料制備過程中的粉塵污染現象。
【IPC分類】C08L23/28, C08K3/36
【公開號】CN105623130
【申請號】CN201610096588
【發明人】宋秋生, 宋永海, 章斯淇, 吳凡, 吳新民, 張兵
【申請人】蕪湖融匯化工有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月22日