[发明专利]一种改性石膏基晶须增强增韧塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性石膏基晶须增强增韧塑料及其制备方法，磷化工制备技术领域。

背景技术

聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)树脂是由氯乙烯(Vinyl Chloride，简称VC)单体聚合而成的热塑性高分子化合物。

由Vincent的聚合物脆性—韧性断裂理论可以判定，PVC属于脆性材料范畴，而且PVC材料的脆性严重制约了其生产和应用，所以对PVC材料的增韧改性研究是工业应用领域亟待解决的问题，也是制备高性能PVC复合材料的必然要求。另外，由于PVC树脂存在一些缺陷，一般不能直接将其用于生产，必须添加相应的稳定剂、改性剂和助剂等才能大量投产。同时硬质PVC在生产过程中熔体流动性差，加工困难，其制品抗冲击性、热稳定性、耐候性不佳，如果不对硬质PVC材料进行改性处理，只能用其来生产低性能要求的型材、管材，应用范围比较狭窄。在不以损害材料强度和其它物性的基础上，同时提高PVC制品的韧性，对拓宽PVC的工程应用领域具有极其重要的意义。

1939年，人类第一次制得玻璃纤维(简称玻纤GF)，玻纤开始进入工程应用领域。用玻纤增强改性PVC，可提高PVC复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度。在一定范围内，随着玻纤含量的增加，弯曲强度、拉伸强度、冲击强度随之增加。由于玻纤增强PVC具有良好的力学性能，因而可以广泛地用作结构材料。但是玻纤增强PVC材料的加工难度大，制品耐热性差，分散性、均匀性难以控制，因此玻纤增强材料难以成为塑料加工业的主要材料，不能进行大规模生产应用，尤其在大型件的生产领域受到限制。

氯化聚乙烯(CPE)是一种高分子弹性体材料，是由高密度聚乙烯(HDPE)经氯化而制得。美国陶氏化学公司研发的新型改性剂CPE Tyrim2500p，能显著改善硬质PVC制品的低温冲击性能。但就目前看，国内CPE较之其他功能填料，CPE的改性效果比较差，成本高，其抗冲性能差，并且会降低PVC制品强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种改性石膏基晶须增强增韧塑料及其制备方法，有效提高塑料材料的强度、韧性及尺寸稳定性。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种改性石膏基晶须增强增韧塑料，是塑料为基体，采用以硫酸钙晶须为内核、弹性体为外层包覆材料所形成的核壳结构对所述塑料进行功能化改性。

按上述方案，所述塑料为硬质塑料。

按上述方案，所述弹性体为聚甲基丙烯酸丁酯、聚氨酯、丁腈橡胶等中的一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述硫酸钙晶须直径在1-10μm范围内，长径比不超过10。该硫酸钙晶须可以为无水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须、二水硫酸钙晶须，半水硫酸钙晶须可以为α-半水硫酸钙晶须。

按上述方案，α-半水硫酸钙晶须的直径在1-10μm范围内，长径比不超过10，可以采用如下方法制备：配制浓度范围在20％-30％(质量分数)的热稳定剂溶液，加入磷石膏和晶型调控剂在常压80-95℃条件下反应4-6小时，然后趁热抽滤，将滤饼放在真空干燥箱干燥，干燥后即为α-半水硫酸钙晶须。其中，磷石膏与热稳定剂溶液的固液质量比为1:(4～8)；晶型调控剂的加入量为磷石膏质量的0.05-0.10％。

具体地，所述磷石膏为提纯后的磷石膏，可以采用固体废渣磷石膏为原料，经合成反应、过滤、加热溶解、热过滤和冷却结晶得到。

具体地，所述晶须热稳定剂溶液为质量分数均为20％-30％的NaCl溶液和K₂SO₄溶液按1:(0.1-10)体积混合配制而成；或者所述晶须热稳定剂溶液为质量分数均为20％-30％的NaCl溶液和CaCl₂溶液按1:(0.1-10)体积混合配制而成。

具体地，所述晶型调控剂为柠檬酸钠和葡萄酸钠的混合物，柠檬酸钠和葡萄酸钠质量配比范围控制在1：(0.1～10)。

上述改性石膏基晶须增强增韧塑料的制备方法，包括如下步骤：

(1)选取硫酸钙晶须，直径在1-10μm范围内，长径比不超过10；按质量百分比计，称取弹性前驱体10％～20％、硫酸钙晶须10％～20％、塑料粒子60％～70％和余量的抗氧剂；

(2)配制质量分数3％-5％的KH-550乙醇溶液，将硫酸钙晶须加入其中混合后出料，得到改性后的硫酸钙晶须溶液；