本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(pvc)曾是世界上產(chǎn)量最大的通用塑料，應(yīng)用非常廣泛。在建筑材料、工業(yè)制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發(fā)泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應(yīng)用。聚氯乙烯在燃燒過程中會(huì)釋放出氯化氫和其他有毒氣體，例如二惡英。聚氯乙烯的燃燒分為兩步。先在240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴，然后在400-470℃發(fā)生碳的燃燒。目前常用的阻燃劑為鹵系阻燃劑，由于其高效的阻燃效果，被廣泛用于阻燃聚合物改性材料中。但是，該類阻燃劑在燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量的有毒有害的氣體，例如鹵化氫、二噁英等氣體，造成二次污染，嚴(yán)重危害生命安全和環(huán)境安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種不采用鹵系阻燃劑且具有良好的阻燃性能的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明的一種聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將干燥的秸稈粉碎加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-6％的氫氧化鈉溶液中，在50-60℃浸泡10-15h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為1.0-3.0mol·l-1的鋁鹽溶液中真空浸注，然后將真空浸注后的秸稈于120-150℃下，在水熱反應(yīng)釜中恒溫5-10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于醇溶劑中，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，攪拌20-30min，過濾干燥，得偶聯(lián)劑改性的納米秸稈；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12-15份潤(rùn)滑劑、10-20份偶聯(lián)劑改性的秸稈、40-50份增塑劑、1-3份光穩(wěn)定劑、1-2份抗氧劑，加入到高混機(jī)中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在120-140℃擠出造粒。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟(1)所述秸稈為玉米秸稈或小麥秸稈。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟(2)所述鋁鹽溶液為硫酸鋁溶液、硝酸鋁溶液或氯化鋁溶液。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟(2)所述真空浸注處理時(shí)間為5-8h，真空度0.1mpa。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(3)所述醇溶劑為異丙醇、乙醇或甲醇。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(3)所述鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米秸稈質(zhì)量的2-5％。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(4)所述高混機(jī)的溫度為40℃-50℃、轉(zhuǎn)速為500-800r/min。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(4)所述潤(rùn)滑劑選自硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、芥酸酰胺、聚丙烯蠟、聚乙烯蠟、油酸酰胺中的一種或幾種。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(4)所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑zx-70。
上述所述的聚氯乙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟(4)所述抗氧劑為抗氧劑1010與抗氧劑168按質(zhì)量比1:1的復(fù)合。
本發(fā)明采用經(jīng)過偶聯(lián)劑改性的納米秸稈替代了有毒有害的鹵系阻燃劑，制得阻燃聚氯乙烯復(fù)合材料，其中納米改性秸稈是通過納米氫氧化鋁改性再經(jīng)過偶聯(lián)劑偶聯(lián)得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的秸稈結(jié)構(gòu)，由于偶聯(lián)劑處理的納米改性秸稈是以納米顆粒狀態(tài)分散在聚氯乙烯基體中，其在遇熱分解時(shí)會(huì)生成氧化物和水蒸氣，水蒸氣沖淡稀釋了可燃性氣體，而氧化物的生成有助于使燃燒中斷，起到了抑制燃燒的作用，生成了保護(hù)層覆蓋于聚合物本體表面(偶聯(lián)劑的使用使覆蓋更牢固)，從而隔離了火源和氧氣，因此使復(fù)合材料具有了良好的阻燃性能，根據(jù)gb/t2406標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氧指數(shù)均在35以上，阻燃性能好。同時(shí)本發(fā)明有效利用了農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈，使其變廢為寶，創(chuàng)造了新的應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例所用試劑僅為舉例說明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明其他實(shí)施例仍可選擇權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有可選試劑。如無特別說明，所述份數(shù)均為質(zhì)量份。
實(shí)施例1
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡10h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于150℃下，在水熱反應(yīng)釜中恒溫5h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯(lián)劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米秸稈質(zhì)量的2％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12份潤(rùn)滑劑、10份偶聯(lián)劑改性的秸稈、50份增塑劑、1份光穩(wěn)定劑、1份抗氧劑，加入到高混機(jī)中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在120-140℃擠出造粒。根據(jù)gb/t2406標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氧指數(shù)36，阻燃性能好。
實(shí)施例2
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡12h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于150℃下，在水熱反應(yīng)釜中恒溫5h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯(lián)劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米秸稈質(zhì)量的2％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12份潤(rùn)滑劑、20份偶聯(lián)劑改性的秸稈、50份增塑劑、1份光穩(wěn)定劑、1份抗氧劑，加入到高混機(jī)中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在120-140℃擠出造粒。根據(jù)gb/t2406標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氧指數(shù)38，阻燃性能好。
實(shí)施例3
(1)將干燥的玉米秸稈粉碎加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡15h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硝酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于130℃下，在水熱反應(yīng)釜中恒溫10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于乙醇中，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯(lián)劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米秸稈質(zhì)量的3％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、15份潤(rùn)滑劑、20份偶聯(lián)劑改性的秸稈、50份增塑劑、3份光穩(wěn)定劑、1份抗氧劑，加入到高混機(jī)中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在120-140℃擠出造粒。根據(jù)gb/t2406標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氧指數(shù)39，阻燃性能好。
實(shí)施例4
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡10h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理8h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于130℃下，在水熱反應(yīng)釜中恒溫8h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯(lián)劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米秸稈質(zhì)量的5％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、15份潤(rùn)滑劑、10份偶聯(lián)劑改性的秸稈、50份增塑劑、3份光穩(wěn)定劑、1份抗氧劑，加入到高混機(jī)中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在120-140℃擠出造粒。根據(jù)gb/t2406標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氧指數(shù)37，阻燃性能好。