一种高强高韧复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高强高韧复合材料，其原料包括以下组分：聚氯乙烯、聚氨酯弹性体、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶、有机硅‑丙烯酸酯共聚物、α‑甲基苯乙烯‑丙烯腈、四针状氧化锌晶须、植物纤维、玄武岩纤维、纳米碳酸钙、硅藻土、有机改性蒙脱土、氢氧化锡酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锌、三氧化钼、乙酰柠檬酸三丁酯、大豆油、聚环氧氯丙烷、偶联剂、癸二酸二辛酯、氧化聚乙烯蜡、羟丙基甲基纤维素、三乙醇胺。本发明专利技术所述高强高韧复合材料，其强度高，韧性好，耐热性好，耐老化性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种高强高韧复合材料。
技术介绍
聚氯乙烯是世界上最早实现工业化的塑料品种之一，作为一种广泛应用的通用型热塑性塑料，其具有阻燃性能优良、耐腐蚀、耐磨损、摩擦系数小、导热率低、密封性能好、防尘、隔音、抗震、耐候等优点，在建筑、轻工、农用、包装、日用等领域有着广泛的应用。但是聚氯乙烯分子中含有大量的C-Cl键，分子之间存在着较大的作用力，因此比较坚硬，对外显示一定的脆性，其抗冲击强度差，限制了其应用，需要对其进行改性。在聚氯乙烯改性的过程中，韧性的增加往往会导致强度的降低，因此现存的聚氯乙烯材料其韧性和强度不能满足社会的要求，需要进一步研究和开发。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高强高韧复合材料，其强度高，韧性好，耐热性好，耐老化性强。本专利技术提出了一种高强高韧复合材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯60-80份、聚氨酯弹性体5-18份、氯化聚乙烯3-8份、三元乙丙橡胶5-10份、有机硅-丙烯酸酯共聚物2-3.5份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈3-4.5份、四针状氧化锌晶须5-15份、植物纤维5-18份、玄武岩纤维3-12份、纳米碳酸钙5-15份、硅藻土5-10份、有机改性蒙脱土5-13份、氢氧化锡酸锌0.8-1.5份、硬脂酸钙0.9-1.5份、硬脂酸锌0.5-1.3份、三氧化钼0.3-0.9份、乙酰柠檬酸三丁酯0.8-1.5份、大豆油0.3-1份、聚环氧氯丙烷0.5-1.2份、偶联剂0.3-1.5份、癸二酸二辛酯0.8-1.5份、氧化聚乙烯蜡0.5-1.3份、羟丙基甲基纤维素0.3-0.9份、三乙醇
胺0.3-0.9份。优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯70-76份、聚氨酯弹性体10-15份、氯化聚乙烯5-6.8份、三元乙丙橡胶8-9.5份、有机硅-丙烯酸酯共聚物2.9-3.2份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈3.9-4.3份、四针状氧化锌晶须9-13份、植物纤维10-15份、玄武岩纤维9-11份、纳米碳酸钙8-12份、硅藻土7-8.3份、有机改性蒙脱土9-11份、氢氧化锡酸锌1.2-1.35份、硬脂酸钙0.99-1.26份、硬脂酸锌0.9-1.2份、三氧化钼0.6-0.75份、乙酰柠檬酸三丁酯1.2-1.35份、大豆油0.6-0.83份、聚环氧氯丙烷0.8-1.06份、偶联剂0.8-1.2份、癸二酸二辛酯0.95-1.3份、氧化聚乙烯蜡0.9-1.2份、羟丙基甲基纤维素0.5-0.63份、三乙醇胺0.5-0.6份。优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯75份、聚氨酯弹性体13份、氯化聚乙烯6.3份、三元乙丙橡胶8.7份、有机硅-丙烯酸酯共聚物3.1份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈4.2份、四针状氧化锌晶须10份、植物纤维13份、玄武岩纤维10份、纳米碳酸钙10份、硅藻土7.6份、有机改性蒙脱土9.7份、氢氧化锡酸锌1.32份、硬脂酸钙1.2份、硬脂酸锌1.1份、三氧化钼0.73份、乙酰柠檬酸三丁酯1.26份、大豆油0.65份、聚环氧氯丙烷0.95份、偶联剂1.1份、癸二酸二辛酯1.2份、氧化聚乙烯蜡1.15份、羟丙基甲基纤维素0.6份、三乙醇胺0.55份。优选地，所述植物纤维为亚麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、大麻纤维、棉纤维、椰纤维、竹纤维中的一种或者多种的组合。优选地，所述有机改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将3-8份蒙脱土加入到200-280份去离子水中，调节pH为5-7，搅拌20-50min，加入5-13份表面活性剂，搅拌升温至65-75℃，搅拌保温2-3.5h，降温后离心分离，在
100-115℃下烘干，冷却后粉碎过筛得到插层改性蒙脱土；将得到的插层改性蒙脱土加入到装有1-1.8份偶联剂和10-30份丙酮的烧瓶中，加热至50-65℃，搅拌反应0.8-1.5h，挥发丙酮、冷却、干燥、过筛得到所述有机改性蒙脱土。优选地，所述有机改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将5-6.5份蒙脱土加入到230-250份去离子水中，调节pH为5-6，搅拌30-45min，加入7-10份表面活性剂，搅拌升温至70-73℃，搅拌保温2.9-3.2h，降温后离心分离，在109-112℃下烘干，冷却后粉碎过筛得到插层改性蒙脱土；将得到的插层改性蒙脱土加入到装有1.5-1.7份偶联剂和19-23份丙酮的烧瓶中，加热至58-62℃，搅拌反应1.2-1.35h，挥发丙酮、冷却、干燥、过筛得到所述有机改性蒙脱土。优选地，所述有机改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将6份蒙脱土加入到240份去离子水中，调节pH为6，搅拌40min，加入9份表面活性剂，搅拌升温至72℃，搅拌保温3h，降温后离心分离，在110℃下烘干，冷却后粉碎过筛得到插层改性蒙脱土；将得到的插层改性蒙脱土加入到装有1.6份偶联剂和22份丙酮的烧瓶中，加热至60℃，搅拌反应1.3h，挥发丙酮、冷却、干燥、过筛得到所述有机改性蒙脱土。优选地，在有机改性蒙脱土的制备过程中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合。优选地，在有机改性蒙脱土的制备过程中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者多种的组合。本专利技术中，聚氨酯弹性体加入到复合材料中，聚氯乙烯破坏了聚氨酯弹性体中的氢键，并且聚氨酯弹性体中的羰基与聚氯乙烯中的α-H形成了新的氢键，而且聚氯乙烯分子链中大量的氯原子也和聚氨酯分子结构中氨基中氢原子形成了氢键，增强了聚氨酯弹性体和聚氯乙烯之间的结合力，使两者具有很好的相
容性，与氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶配合，在不降低聚氯乙烯各项性能的基础上提高了复合材料的冲击性能、加工性、耐药品性、热稳定性、耐老化性和低温柔顺性；有机硅-丙烯酸酯共聚物为交联结构，由于存在Si-O键其耐热氧老化性好，力学性能优异，耐水性好，耐沾污性好，α-甲基苯乙烯-丙烯腈呈刚性，其中的氰基可以与聚氯乙烯中的α氢形成氢键，且苯环与氯基也存在相互作用，加入到复合材料中，与聚氯乙烯完全相容，与有机硅-丙烯酸酯共聚物配合，提高复合材料韧性的同时改善了复合材料的耐热性、弹性和耐老化性；四针状氧化锌晶须具有特殊的三维四针状结构，具有高的强度和模量，加入到复合材料中，与植物纤维、纳米碳酸钙、硅藻土配合，改善了复合材料的抗静电性能和强度；玄武岩纤维是一种新型的高性能无机纤维，具有不燃、质轻、导热系数小、强度高、吸音性能好、绝缘、化学稳定性好的特点，加入到复合材料中提高了复合材料的强度、阻燃性和吸音性；有机改性蒙脱土层间距大，进入层间的聚氯乙烯分子链多，有机改性蒙脱土被解离成片状分布在了聚氯乙烯基体中，两者的接触面积大，作用力强，易于在基体传递拉伸能量，且表面能减小，提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度；三氧化钼使聚氯乙烯的热解温度升高，起始脱HCl时间延长，对HCl的脱出反应有较强的抑制作用，与硬脂酸锌、硬脂酸钙配合作为稳定剂，使其性能协同促进，提高了复合材料的稳定性，并同时减少了润滑剂大豆油、氧化聚乙烯蜡的用量；氢氧化锡酸锌的热稳定性好且无毒，加入到复合材料中与癸二酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯配合，减少了因有机硅-丙烯酸酯共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈的加入引起的阻燃性能的降低，起到阻燃抑烟的作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强高韧复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯60‑80份、聚氨酯弹性体5‑18份、氯化聚乙烯3‑8份、三元乙丙橡胶5‑10份、有机硅‑丙烯酸酯共聚物2‑3.5份、α‑甲基苯乙烯‑丙烯腈3‑4.5份、四针状氧化锌晶须5‑15份、植物纤维5‑18份、玄武岩纤维3‑12份、纳米碳酸钙5‑15份、硅藻土5‑10份、有机改性蒙脱土5‑13份、氢氧化锡酸锌0.8‑1.5份、硬脂酸钙0.9‑1.5份、硬脂酸锌0.5‑1.3份、三氧化钼0.3‑0.9份、乙酰柠檬酸三丁酯0.8‑1.5份、大豆油0.3‑1份、聚环氧氯丙烷0.5‑1.2份、偶联剂0.3‑1.5份、癸二酸二辛酯0.8‑1.5份、氧化聚乙烯蜡0.5‑1.3份、羟丙基甲基纤维素0.3‑0.9份、三乙醇胺0.3‑0.9份。

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯60-80份、聚氨酯弹性体5-18份、氯化聚乙烯3-8份、三元乙丙橡胶5-10份、有机硅-丙烯酸酯共聚物2-3.5份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈3-4.5份、四针状氧化锌晶须5-15份、植物纤维5-18份、玄武岩纤维3-12份、纳米碳酸钙5-15份、硅藻土5-10份、有机改性蒙脱土5-13份、氢氧化锡酸锌0.8-1.5份、硬脂酸钙0.9-1.5份、硬脂酸锌0.5-1.3份、三氧化钼0.3-0.9份、乙酰柠檬酸三丁酯0.8-1.5份、大豆油0.3-1份、聚环氧氯丙烷0.5-1.2份、偶联剂0.3-1.5份、癸二酸二辛酯0.8-1.5份、氧化聚乙烯蜡0.5-1.3份、羟丙基甲基纤维素0.3-0.9份、三乙醇胺0.3-0.9份。2.根据权利要求1所述高强高韧复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯70-76份、聚氨酯弹性体10-15份、氯化聚乙烯5-6.8份、三元乙丙橡胶8-9.5份、有机硅-丙烯酸酯共聚物2.9-3.2份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈3.9-4.3份、四针状氧化锌晶须9-13份、植物纤维10-15份、玄武岩纤维9-11份、纳米碳酸钙8-12份、硅藻土7-8.3份、有机改性蒙脱土9-11份、氢氧化锡酸锌1.2-1.35份、硬脂酸钙0.99-1.26份、硬脂酸锌0.9-1.2份、三氧化钼0.6-0.75份、乙酰柠檬酸三丁酯1.2-1.35份、大豆油0.6-0.83份、聚环氧氯丙烷0.8-1.06份、偶联剂0.8-1.2份、癸二酸二辛酯0.95-1.3份、氧化聚乙烯蜡0.9-1.2份、羟丙基甲基纤维素0.5-0.63份、三乙醇胺0.5-0.6份。3.根据权利要求1或2所述高强高韧复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯75份、聚氨酯弹性体13份、氯化聚乙烯6.3份、三元乙丙橡胶8.7份、有机硅-丙烯酸酯共聚物3.1份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈4.2份、四针状氧化锌晶须10份、植物纤维13份、玄武岩纤维10份、纳米碳酸钙10份、硅藻土7.6份、有机改性蒙脱土9.7份、氢氧化锡酸锌1.32份、硬脂酸
\t钙1.2份、硬脂酸锌1.1份、三氧化钼0.73份、乙酰柠檬酸三丁酯1.26份、大豆油0.65份、聚环氧氯丙烷0.95份、偶联剂1.1份、癸二酸二辛酯1.2份、氧化聚乙烯蜡1.15份、羟丙基...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凤谊，
申请(专利权)人：安徽瑞鑫自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34