[发明专利]聚氯乙烯光降解纳米催化剂及制备方法和光降解速度可控型聚氯乙烯

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂制备，特别是一种用来添加在聚氯乙烯(PVC)包装材料中降解PVC的光降解纳米催化剂的配方，以及采用哪此光降解剂制备的光降解速度可控型聚氯乙烯，这种可降解聚氯乙烯在包装材料中具有很好的前景。

背景技术

聚氯乙烯由于其有优良的性质，得到了广泛的使用，但是它的稳定性带来的环境压力持续增大，聚氯乙烯的后处理带来的问题尤其棘手。虽然可以采取填埋，燃烧和回收等方法，但是研究结果证明了，这几种方法均有不同程度的弊端。聚氯乙烯由于其有优良的性质，在药品包装领域得到了广泛的应用，但是聚氯乙烯不可降解性带来的问题也是显而易见的。为解决聚氯乙烯不可降解问题，中国专利CN200710173059.0提供了一种改性聚氯乙烯树脂，其主要由聚氯乙烯和改性纳米二氧化钛组成；所说的改性纳米二氧化钛主要由纳米二氧化钛与硅烷偶联剂混合而得，其与聚氯乙烯的重量比为1∶(5～500)。该发明所制备的改性聚氯乙烯树脂既具有良好光(紫外光或日光)降解性、又具有较高透光率，可用于制备环保型塑料制品。尽管也实现了聚氯乙烯的可降解，但是不可以实现降解时间和速度的控制，另外制造成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的存在的问题，提供了成本低廉制备简便的一种光降解催化剂，同时提供该催化剂制备方法和光降解速度可控型聚氯乙烯。

具体地说，聚氯乙烯光降解纳米催化剂，其组成为三元体系的纳米催化剂Ti-F-Co和Ti-N-Co体系，且其中的元素质量比为：Ti-F-Co：100∶50∶0.1--100∶100∶2；Ti-N-Co：100∶50∶0.1--100∶100∶2。

所述的聚氯乙烯光降解纳米催化剂的制备方法，其特征是按照如下步骤实施：

将制好的TiCl₄无水乙醇溶液及NH4F溶液同时缓慢滴加到硝酸钴溶液中，其控制各元素质量比为：Ti-F-Co：100∶50∶0.1--100∶100∶2；Ti-N-Co：100∶50∶0.1--100∶100∶2；加入等量活性炭，制备好后在室温下放置陈化后于30-60℃干燥箱中烘干，研磨后置于马弗炉450-550℃烧6-20h。

利用聚氯乙烯光降解纳米催化剂制备的光降解速度可控型聚氯乙烯，其特征是在聚氯乙烯中加入占总重量2-3％的光降解纳米催化剂制成。

本发明在聚氯乙烯(PVC)中添加了纳米Ti-F-Co和Ti-N-Co材料作为光降解剂，光催化剂可以在一定的时间内使得PVC实现可降解，解决了自然条件下聚氯乙烯包装材料的光降解和光降解速度问题，解决了在自然环境下其不降解带来的环境负荷问题。

具体实施方式

聚氯乙烯光降解纳米催化剂，其组成为三元体系的纳米催化剂Ti-F-Co和Ti-N-Co体系，且其中的元素质量比为：Ti-F-Co：100∶100∶2；Ti-N-Co：100∶100∶2。

催化剂中的元素质量比也可以为：Ti-F-Co：100∶50∶0.1；Ti-N-Co：100∶50∶0.1。

催化剂中元素质量比还可以为：Ti-F-Co：100∶70∶1；Ti-N-Co：100∶70∶1。

上述催化剂制备方法作进一步详细说明：

配置四氯化钛的乙醇溶液，再配制硝酸钴的乙醇溶液，然后将两种溶液和氟化铵的溶液混合，元素间的比例控制在Ti-F-Co：100∶100∶2(100∶50∶0.1---100∶100∶2)，Ti-N-Co：100∶100∶2(100∶50∶0.1---100∶100∶2)范围内，加入等量的活性炭，制备好后在室温下放置陈化后于30-60℃干燥箱中烘干，研磨后置于马弗炉450-550℃烧6-20h。

将PVC和纳米光催化剂按97.2∶2.8的质量比混合，在其熔融温度下，以双螺杆混炼机为混合手段得到光降解速度可控制型的聚氯乙烯包装材料。

将添加催化剂的聚氯乙烯样品放在紫外光源下照射，600瓦的紫外光源下连续照射12个小时，表面出现了大小不一的小孔，作为包装材料使用，基本失去了使用功能。在阳光下暴晒1个月，降解情况一样。在阳光下的降解速度为在正常使用状态下的5％。据估算在正常状态下可以使用5年左右。

实验证明本发明制得的催化剂具有良好的光催化效果。