[发明专利]一种聚氯乙烯炭化剂及其制备方法

说明书

技术领域

该发明涉及一种聚氯乙烯炭化剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是五大热塑性合成树脂之一，具有耐腐蚀、绝缘、阻燃、易加工成型、高机械强度等优势，聚氯乙烯被广泛应用于农业、交通运输、薄膜、包装、管道、交通运输、电线电缆等领域。

目前，聚氯乙烯材料在炭化性能需要进一步提升。该发明采用硅酸铵改性聚氯乙烯、沸石分子筛、草酸脲、硅胶改性二氧化硅气凝胶、焦磷酸亚锡制备了聚氯乙烯炭化剂，该方法制备的聚氯乙烯炭化剂具有优异的炭化性能。

发明内容

该发明的目的在于提供一种聚氯乙烯炭化剂的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的炭化性能。

为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。

一种聚氯乙烯炭化剂及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将硅胶、硅酸四乙酯、硅酸钠、十二烷基磺酸钠、水和乙醇按照质量份数比为5：45～63：39～56：7～13：64～80：123～140加入到水热反应釜中，维持体系温度168～185 ℃条件下反应6～13h，产物经1000mL水洗涤3次、1000mL乙醇洗涤3次，55℃、-0.09MPa真空干燥18min，得到硅胶改性二氧化硅气凝胶；(2)、将草酸铵、盐酸脲、异丙醇和乙醇按照质量份数比40：11～21：59～71：58～70加入到反应器中，搅拌速度为97～117r/min，维持体系温度93～100 ℃、-0.04MPa条件下反应0.5～1h，产物经100℃、-0.05MPa减压蒸馏0.5h，得到草酸脲；(3)、将沸石粉、硅酸钠、磷酸二氢钙、酚醛树脂和氧化铜按照质量份数比60：8～17：10～21：16～27：5～12加入到球磨机中，筒体转速为30～36r/min，维持体系温度35～51 ℃条件下反应0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，700℃焙烧3h，即得到沸石分子筛；(4)、将聚氯乙烯、硅酸铵、十二烷基苯磺酸钠、OP10和聚甲醛按照质量份数比60：35～52：9～18：7～14：12～20加入到高速混合机中，混合速度为900r/min，维持体系温度173 ℃条件下反应2～7min，用挤出机在温度175℃挤出造粒，即得到硅酸铵改性聚氯乙烯；(5)、将硅酸铵改性聚氯乙烯、沸石分子筛、草酸脲、硅胶改性二氧化硅气凝胶、焦磷酸亚锡、硬脂酸铁按照质量份数比70：19～32：34～46：29～45：13～25：2～7加入到高速混合机中，用高速混合机在温度175℃、950 r/min混合反应3～8min，用挤出机在温度174～185℃挤出造粒，即得到聚氯乙烯炭化剂。

该发明所述的聚氯乙烯炭化剂的制备方法，包括下列步骤：

(1)、将硅胶、硅酸四乙酯、硅酸钠、十二烷基磺酸钠、水和乙醇按照质量份数比为5：45～63：39～56：7～13：64～80：123～140加入到水热反应釜中，维持体系温度168～185 ℃条件下反应6～13h，产物经1000mL水洗涤3次、1000mL乙醇洗涤3次，55℃、-0.09MPa真空干燥18min，得到硅胶改性二氧化硅气凝胶；所述的十二烷基磺酸钠的目的为了提高二氧化硅气凝胶的孔隙率。

(2)、将草酸铵、盐酸脲、异丙醇和乙醇按照质量份数比40：11～21：59～71：58～70加入到反应器中，搅拌速度为97～117r/min，维持体系温度93～100 ℃、-0.04MPa条件下反应0.5～1h，产物经100℃、-0.05MPa减压蒸馏0.5h，得到草酸脲；所述的异丙醇和乙醇的目的为了提高反应速率。

(3)、将沸石粉、硅酸钠、磷酸二氢钙、酚醛树脂和氧化铜按照质量份数比60：8～17：10～21：16～27：5～12加入到球磨机中，筒体转速为30～36r/min，维持体系温度35～51 ℃条件下反应0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，700℃焙烧3h，即得到沸石分子筛；所述的硅酸钠、磷酸二氢钙、酚醛树脂和氧化铜的目的为了提高分子筛的力学强度。

(4)、将聚氯乙烯、硅酸铵、十二烷基苯磺酸钠、OP10和聚甲醛按照质量份数比60：35～52：9～18：7～14：12～20加入到高速混合机中，混合速度为900r/min，维持体系温度173 ℃条件下反应2～7min，用挤出机在温度175℃挤出造粒，即得到硅酸铵改性聚氯乙烯；所述的硅酸铵的目的为了降低聚氯乙烯表面氧含量及提高聚氯乙烯的成炭性。