本發(fā)明屬于聚氯乙烯復合材料制備，具體涉及一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料及其制造方法。

背景技術：

1、目前礦產資源因其不可再生、短時間內難以替代及特殊應用性，成為人們社會生活與科技進步的重要生產資料。隨著對礦產資源不斷的開發(fā)利用以滿足社會發(fā)展的同時，尾礦問題逐漸嚴重，大量尾礦可直接給周圍環(huán)境造成嚴重的污染。尾礦中殘留的選礦藥劑、超標的重金屬和砷化物等，經雨水侵蝕及風化后可滲透至土壤引起污染，且堆積的尾礦資源勢能較高，遇極端天氣更易發(fā)生泥石流現象。在碳達峰和碳中和的目標背景下，尾礦資源的合理再利用不僅可提高礦產資源綜合利用率，且能間接降低礦產資源開采過程中的能源消耗及二氧化碳排放。目前國內尾礦主要利用方式有充填地下采礦區(qū)、有價元素再選及土地復墾等。而其中尾礦再選回收率較低且尾礦消耗量小，充填采空區(qū)需耗用大量水泥導致成本較高。因此需要尋求利用率高、可行性強且成本低廉的尾礦處理方法。

2、聚氯乙烯作為全球五大通用塑料之一，目前廣泛應用于包裝材料、電線電纜、管材和建筑材料等領域。但聚氯乙烯的抗蠕變性欠佳，長時間戶外使用易產生蠕變形變，且其耐熱性不高，極易燃燒，燃燒時易熔滴，這阻礙了聚氯乙烯在高要求場景的開發(fā)應用。石墨尾礦屬于無機剛性材料，其本身強度高、耐熱性強，可用作聚氯乙烯的改性材料，豐富其使用性能。但石墨尾礦是由sio2和al2o3等無機氧化物組成，其與聚氯乙烯存在較大的極性差異，簡單的填充共混難以達到理想的界面層強度，這會直接影響復合材料的使用性能。

技術實現思路

1、本發(fā)明要解決的問題是為了提高聚氯乙烯復合材料的使用性能，提出一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料及其制造方法。

2、為實現上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現：

3、一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，包括如下步驟：

4、s1.按照重量份數分別稱量2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶、六亞甲基二異氰酸酯和n-甲基吡咯烷酮，混合均勻后加入反應釜中，在氮氣保護下進行反應，反應結束后加入二氯甲烷，混合后緩慢加入正庚烷溶液，進行多次沉淀過濾，得到的固體進行真空干燥，得到異氰酸酯封端的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶，待用；

5、s2.按照重量份數分別稱量己內酯、1,3-丙二醇和辛酸亞錫，混合均勻后在氮氣保護下進行聚合反應，聚合反應完成后加入二氯甲烷，混合后加入無水乙醇進行多次沉淀過濾，得到的固體進行真空干燥，得到羥基封端的聚己內酯，待用；

6、s3.按照重量份數分別稱量步驟s1得到的異氰酸酯封端的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶、步驟s2得到的羥基封端的聚己內酯，混合均勻后加入甲苯中在氮氣氛圍保護下進行置換反應，反應結束后加入乙醚進行多次沉淀洗滌，得到的固體進行真空干燥，得到2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯，待用；

7、s4.按照重量份數分別稱量石墨尾礦粉、聚氯乙烯粉、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和步驟s3得到的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯，在混料機中進行混合均勻，得到混合料，待用；

8、s5.將步驟s4得到的混合料進行鋪裝成板坯，然后進行預壓，預壓完成后進行熱壓，熱壓結束后保持壓力自然冷卻定型，得到基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料。

9、進一步的，步驟s1中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶為4～80份，六亞甲基二異氰酸酯為10～200份，n-甲基吡咯烷酮為1～20份，二氯甲烷為20～400份，正庚烷為200～5000份；在氮氣保護下進行反應的反應溫度為90～110℃，反應時間為8～12h。

10、進一步的，步驟s2中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：己內酯為5～120份，1,3-丙二醇為1～5份，辛酸亞錫為1～6份，二氯甲烷為20～300份，無水乙醇為300～5000份；所述聚合反應的反應溫度為120～140℃，反應時間為4～10h。

11、進一步的，步驟s3中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：異氰酸酯封端的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶為10～200份，羥基封端的聚己內酯為5～50份，甲苯為30～500份，乙醚為200～5000份；所述置換反應的反應溫度為100～120℃，反應時間為10～16h。

12、進一步的，步驟s4中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：石墨尾礦粉為50～500份，聚氯乙烯粉為20～200份，鈣鋅穩(wěn)定劑為2～40份，增塑劑為2～60份，2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯為2～30份；在混料機中的混合時間為1～2h。

13、進一步的，步驟s4中所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、對苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二壬酯中的一種。

14、進一步的，步驟s4中聚氯乙烯粉的粒徑為60～200目，石墨尾礦粉的粒徑為100～400目。

15、進一步的，步驟s5中鋪裝成板坯的厚度為1～10mm，在室溫下進行預壓的壓力為1～2mpa，預壓的時間為10～20min；設置熱壓的溫度為140～180℃，熱壓的壓力為5～10mpa，熱壓的時間為10～30min。

16、進一步的，所述真空干燥的溫度為50～80℃，所述真空干燥的時間為8～12h。

17、一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法制造的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料，所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的厚度為4mm。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、本發(fā)明所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，利用一種2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯來改性基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料。一方面，聚己內酯端部的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶屬于極性氫鍵位點，可與石墨尾礦的極性表面形成多重氫鍵；另一方面，聚酯內酯分子鏈本身極性較弱與聚氯乙烯的極性相近，兩者相容性較好，且長鏈的聚己內酯可與聚氯乙烯形成物理交聯點，這是小分子界面增容劑所不具備的。綜上所述，這種2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯可作為一種界面增容劑來改善石墨尾礦與聚氯乙烯之間的界面相容性問題。

20、本發(fā)明所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯使得復合材料的界面相容性提升，可顯著提高復合材料的力學性能。

21、本發(fā)明所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，采用熱壓成型工藝能夠進一步提高固體石墨尾礦的含量，并且熱壓工藝對機器的磨損更少，可生產規(guī)格尺寸更大的板材。

技術特征：

1.一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s1中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶為4～80份，六亞甲基二異氰酸酯為10～200份，n-甲基吡咯烷酮為1～20份，二氯甲烷為20～400份，正庚烷為200～5000份；在氮氣保護下進行反應的反應溫度為90～110℃，反應時間為8～12h。

3.根據權利要求2所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s2中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：己內酯為5～120份，1,3-丙二醇為1～5份，辛酸亞錫為1～6份，二氯甲烷為20～300份，無水乙醇為300～5000份；所述聚合反應的反應溫度為120～140℃，反應時間為4～10h。

4.根據權利要求3所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s3中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：異氰酸酯封端的2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶為10～200份，羥基封端的聚己內酯為5～50份，甲苯為30～500份，乙醚為200～5000份；所述置換反應的反應溫度為100～120℃，反應時間為10～16h。

5.根據權利要求4所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s4中物料的加入量按以下重量份數進行稱量：石墨尾礦粉為50～500份，聚氯乙烯粉為20～200份，鈣鋅穩(wěn)定劑為2～40份，增塑劑為2～60份，2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶封端的聚己內酯為2～30份；在混料機中的混合時間為1～2h。

6.根據權利要求5所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s4中所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、對苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二壬酯中的一種。

7.根據權利要求6所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s4中聚氯乙烯粉的粒徑為60～200目，石墨尾礦粉的粒徑為100～400目。

8.根據權利要求7所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，步驟s5中鋪裝成板坯的厚度為1～10mm，在室溫下進行預壓的壓力為1～2mpa，預壓的時間為10～20min；設置熱壓的溫度為140～180℃，熱壓的壓力為5～10mpa，熱壓的時間為10～30min。

9.根據權利要求1所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法，其特征在于，所述真空干燥的溫度為50～80℃，所述真空干燥的時間為8～12h。

10.一種權利要求1-9之一所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的制造方法制造的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料，其特征在于，所述的一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料的厚度為4mm。

技術總結
一種基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料及其制造方法，屬于聚氯乙烯復合材料制備技術領域。為提高聚氯乙烯復合材料的使用性能，本發(fā)明包括按照重量份數分別稱量異氰酸酯封端的2?氨基?4?羥基?6?甲基嘧啶、羥基封端的聚己內酯，混合均勻后加入甲苯中在氮氣氛圍保護下進行置換反應，反應結束后加入乙醚進行多次沉淀洗滌，得到的固體進行真空干燥，得到2?氨基?4?羥基?6?甲基嘧啶封端的聚己內酯；按照重量份數分別稱量石墨尾礦粉、聚氯乙烯粉、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和2?氨基?4?羥基?6?甲基嘧啶封端的聚己內酯，在混料機中進行混合均勻，得到混合料進行熱壓，熱壓結束后保持壓力自然冷卻定型，得到基于石墨尾礦的聚氯乙烯復合材料。

技術研發(fā)人員：滕秋麗,喬樹海
受保護的技術使用者：黑龍江省樸澍科技有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/18