[发明专利]改性微晶白云母/丙烯酸酯橡胶/PVC复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以改性微晶白云母无机刚性粒子为填料，丙烯酸酯橡胶弹性粒子为抗冲改性剂，PVC（聚氯乙烯）为基体材料，采用熔融共混技术制备改性微晶白云母/丙烯酸酯橡胶/PVC复合材料的方法，属于复合材料领域。本发明制备的改性微晶白云母/丙烯酸酯橡胶/PVC复合材料具有优良的力学性能和热稳定性能，可广泛应用于轻工、机械、建筑、农业、医疗、电子、纺织及航空航天等领域。

背景技术

PVC是世界五大通用塑料之一，占合成树脂总量的30 %左右，具有不易燃烧、耐腐蚀、绝缘、隔离效果良好等特点，其产量仅次于聚乙烯而居于世界树脂产量的第二位，是应用领域最广的塑料品种之一【王澜,王佩璋,陆晓中.高分子材料[M].北京:中国轻工业出版社.2009】。但同时PVC属于脆性材料，其韧性差、耐热性低和热稳定性差等缺陷大大限制了它的进一步发展和应用。如何有效提高PVC材料的综合性能，开发具有高拉伸强度、高冲击强度、热稳定性能优良的PVC复合材料，拓宽其应用领域，是当今PVC材料研究中急需解决的重要问题之一。

已有研究表明，采用无机刚性粒子（如CaCO₃、SiO₂、Al(OH)₃、MgO、粘土等）和弹性粒子（如MBS、CPE、ABS、ACR等）改性高分子材料，不但能保持高分子材料自身的一些优异性能，还可有效提高高分子材料的强度和韧性，同时赋予高分子材料良好的耐热性，延缓高分子材料的松弛，延长使用寿命【权英,杨明山,严庆,等.纳米刚性粒子对硬质PVC的增韧增强效果[J].北京化工大学学报(自然科学版),2002,29(6)；熊英,陈光顺,郭少云.聚氯乙烯增韧改性研究进展[J].聚氯乙烯,2004,(2)；田满红,郭少云.纳米CaCO₃填充PVC复合材料的力化学增强增韧研究[J].聚氯乙烯, 2003,(6)；万超瑛,乔秀颖,张勇. 聚氯乙烯／蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能[J].上海交通大学学报, 2003,37(5)；潘明旺,张留成,袁金凤,等.ACR-g-PVC复合粒子结构与对PVC的增韧效率[J].高分子学报,2005,(1)】。但不同类型的无机刚性粒子和弹性粒子对提高高分子材料性能的程度存在一定的差异。

微晶白云母是近年来在川西地区发现的一种新型白云母类矿物资源，性能优良，储量丰富。呈无色、灰白色、浅绿色，透明，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，{001}解理极完全，{110}和{010}解理不完全；折光率Ng = 1.598，Nm = 1.592，Np = 1.564，硬度2.56，比重2.86；其结晶颗粒天然超细，粒径小于10 μm，一般1 μm ~5 μm，具有微米级的晶体或晶片（简称“微晶”）；主要化学成分(重量百分比)为：SiO₂45.7 %、A1₂O₃ 30.51 %、K₂O11.63 %、H₂O4.53 %。与其他常见的硅酸盐矿物相比，微晶白云母具有高强度、耐热、耐酸碱、绝缘、化学稳定、耐候性、防紫外线、抗老化等优异性能；与传统的白云母矿物相比，它具有天然粒度细、易磨碎、化学活性高的特性，是一种高品质的无机刚性粒子填料，在PVC基复合材料中具有广阔的应用前景【林金辉,汪灵,邓苗,等.川西地区微晶白云母的矿物学特征研究[J].矿物岩石,2005, 25(3)；毛玉元,候立玮.新的微晶白云母资源的开发及其粉体材料的应用[J].中国粉体技术,2002,8(4)】。但由于微晶白云母的亲水性，使之与高分子材料的界面性质不同，相容性差，难以在高分子材料基体中均匀分散，直接填充往往容易导致材料的某些力学性能下降，因此，必须对其进行表面改性，提高它在有机基质中的分散性。偶联剂是目前应用最广泛的表面改性剂，它适用于各种不同的有机高分子和无机矿物填料复合体系【马红霞,余万能,李耀仓,等. PVC改性体系中无机填充剂与偶联剂的应用发展[J].聚氯乙烯.2005 (9)；薛茹君,吴玉程.硅烷偶联剂修饰改性的机理及改性绢云母的性能[J].硅酸盐学报,2007,35(3)】。