[发明专利]一种聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机-有机复合材料类的制备，具体涉及一种聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

地质聚合物是一类以无机[SiO₄]^4-、[AlO₄ ]^5-四面体为主要骨架，由离子键、共价键键合而成的无机硅铝酸盐，其结构为不规则的三维网状结构，碱金属阳离子和碱土金属阳离子充填网络空隙而形成的非晶态至半晶态的固体材料。它具有抗压强度高、环保、耐高温、耐腐蚀、体积收缩小和导热率低等优异性能，但是它的抗拉、抗弯强度低，极限应变小，抗冲强度差，脆性大，易开裂，存在着严重的耐久性问题，限制了其应用范围。针对上述缺点，通常需要添加一些有机物或无机物来增加地质聚合物的力学和物理性能。目前，张耀君等人的发明专利（申请号200910022109.4、200910022112.6、200910022803.6、201010153097.1）报导了有机高分子与地质聚合物复合胶凝材料的制备方法。这四个专利中有机高分子分别指的是苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚乳液、苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚物乳液、二元复配的有机高分子醋酸乙烯酯乳胶粉和聚丙烯酸酯树脂乳液、丙烯酸丁酯-丙烯酸树脂乳液，通过添加以上有机高分子制备的复合材料抗折强度虽然得到提高，但是强度提高的幅度不是十分理想，其28d龄期的抗折强度最大为9.0Mpa，比无机硅铝酸盐聚合物提高了2.08倍。除此之外，以地质聚合物为基体，在制备过程中添加各种纤维改善地质聚合物的韧性及抗裂性，纤维的加入虽然可显著增强其强度，但存在价格昂贵、成型工艺复杂等缺点。

发明内容

针对现有碱激发地质聚合物胶凝材料普遍存在脆性大，韧性差的缺陷，本发明的目的在于，采用碱激发技术、有机高分子树脂增强技术、受压成型技术相结合的途径提供一种早强、高强、高韧，强度性能稳定，可替代陶瓷材料、有机以及木材等作板材、管材、棒材、绝缘材料、低温材料等，具有防水、耐腐蚀性、耐久性、耐候性、防火特性、抗裂性好等优点的聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料及其制备方法。

聚氯乙烯树脂增强的地质聚合物复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的：将偏高岭土、水玻璃溶液和水在室温下搅拌均匀后制得碱激发地质聚合物；将50-70%（质量百分数，后同）的碱激发地质聚合物、29.13-45.45%的聚氯乙烯树脂和0.87-4.55%的热稳定剂经高速混合机混合均匀、塑炼、受压成型、脱模获得聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料。

所述的碱激发地质聚合物由偏高岭土、水玻璃溶液和水组成，其基本组分为                                                ，， 。

所述的偏高岭土是由高岭土在500-800℃的条件下煅烧1.5-2.5h、粉磨成100-1000目细粉，其主要组分质量百分数含量分别为，Al₂O₃ 42-46%，SiO₂ 50-57%，其它1%-4%。

所述的水玻璃溶液由模数为1.5-3.2的水玻璃与NaOH配制成的水溶液，密封陈化12-48h备用。

所述的热稳定剂包括钙锌复合热稳定剂、硬脂酸钡、硬脂酸锌、稀土复合稳定剂、甲基有机锡、环氧大豆油等中的一种或一种以上的混合物。

所述塑炼其温度为140-180℃，时间为4-8min。

所述受压成型其压力为5-15Mpa，温度为160-180℃，时间为5-10min。

本发明的聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料及其制备方法，带来的技术效果是：采用有机高分子聚氯乙烯树脂对地质聚合物进行结构改性，有机聚合物与无机聚合物被均匀地混合在一起。聚氯乙烯树脂经过塑炼后聚氯乙烯分子链则与地质聚合物的Si-O-Al网络形成新的无机-有机穿插的三维网络结构，改善地质聚合物的微观结构，而且聚氯乙烯树脂的加入量较大，从而大幅提高了复合材料的韧性，该复合材料抗折强度均高于地质聚合物，最高抗折强度达到78.5Mpa以上；解决了偏高岭土制备的地质聚合物存在脆性大、韧性差的关键技术问题。另外，本发明的产品聚氯乙烯树脂增强地质聚合物复合材料不但具有地质聚合物的优良特性，还具有聚氯乙烯树脂的特性，可替代陶瓷材料、有机以及木材等作板材、管材、棒材、绝缘材料、低温材料等。同时，它制备工艺简单、具有很好的加工性，无需养护，生产周期短，产品质量稳定，具有产业的利用价值。