[发明专利]改性纳米SiO2的制备方法和聚氯乙烯组合物

说明书

技术领域

本发明涉及工业用高分子材料技术领域，尤其涉及一种改性纳米SiO₂的制备方法和聚氯乙烯组合物。 

背景技术

软质聚氯乙烯(PVC)塑料因其良好的物理性能、机械性能以及电气性能，已广泛用作低压电线电缆的绝缘和护套材料。在很多应用场合，如汽车电缆，厂房、机房等，对电线电缆要求有较高的阻燃低烟和抗老化性能。聚氯乙烯本身具有高阻燃性，氧指数可达45，电线电缆用软质PVC为提高树脂柔软度，在加工过程加入大量增塑剂，使树脂的阻燃性大为降低。如若着火，聚氯乙烯将产生大量浓烟，危难生命财产安全。因此，开发阻燃抑烟抗老化性能的电线电缆用PVC材料具重要的现实意义。 

PVC含有大量的氯元素，而三氧化二锑是优良的卤素协效剂，已被应用于很多PVC阻燃配方中。例如，公开号为CN1676546A的中国专利文献提出阻燃剂为三氧化二锑和氧化钼的配方。公开号为CN1752133A的中国专利文献报道了一种阻燃绝缘聚氯乙烯塑料，其阻燃剂为三氧化二锑，硼酸锌和四溴双酚，但三氧化二锑抑烟效果差，且锑对加工环境毒副作用大，国际癌症研究机构(IARC)已经其归类为对人的致癌分类中的2B(潜在致癌物)。专利号为US5008323的美国专利文献采用多溴烷基苯阻燃改性聚氯乙烯，但燃烧会产生大量有害气体，而溴代阻燃剂对环境和人体毒害的作用已被证实。专利EP90451和CN00100709.2分别介绍了利用锡，钼，锑等盐类或氧化物组成的改性剂，此类金属价格贵且重金属含量高。因此，现有软质PVC电线电缆材料在阻燃抑烟抗老化性能方面存在阻燃效果和抑烟抗老化不能两全，且多使用对环境造成二次污染的有机物类阻燃剂和重金属元素。 

 白炭黑作为一种人工合成的水合SiO₂，是一种优良的浅颜色补强剂，具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能。目前白炭黑主要用于橡胶产品特别是轮胎的填料。由于SiO₂表面极性和亲水性较强，与树脂相容性不好，表面程微酸性，会消耗做为稳定剂抗老剂的过氧化物，使得树脂的机械性能受到很大影响。 

本发明人考虑，对纳米SiO₂进行改性，从而作为聚氯乙烯组合物的阻燃剂，并与其他无机阻燃剂配合使用，使得PVC的阻燃抗老化效果显著提升，并且具有良好的机械性能。 

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种改性纳米SiO₂的制备方法，本发明解决的技术问题还在于提供一种聚氯乙烯组合物，以制备的改性纳米SiO₂为阻燃剂，该聚氯乙烯组合物具有良好的阻燃抗老化性能和机械性能。 

有鉴于此，本发明提供了一种改性纳米SiO₂的制备方法，包括以下步骤： 

步骤a）将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与HCl水溶液混合，得到混合溶液；

步骤b）向所述混合溶液中加入正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌，陈化后收集固体；

步骤c）将所述固体进行回流反应，过滤，洗涤，干燥后得到改性纳米SiO₂。

优选的，所述步骤b）具体为： 

步骤b1）将混合溶液倒入装有两个恒压滴液漏斗的三口瓶中；

步骤b2）将正硅酸乙酯从第一恒压滴液漏斗中滴入所述三口瓶中，滴完后置于40℃油浴中机械搅拌水解1小时；

步骤b3）将γ-氨丙基三乙氧基硅烷从第二恒压滴液漏斗中加入所述三口瓶中，在40℃油浴中搅拌，在90℃陈化24 h，收集固体。

优选的，所述步骤c）具体为： 

步骤c1）将所述固体在乙醇中加热回流20小时，过滤；

步骤c2）利用水和乙醇洗涤对所述固体进行洗涤，在50℃下真空干燥6小时后得到改性纳米SiO₂。

相应的，本发明还提供一种聚氯乙烯组合物，包括以下成分： 

100重量份的聚氯乙烯；10~40重量份的第一阻燃剂；10~30重量份的第二阻燃剂，所述第二阻燃剂为含硼阻燃剂、氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或几种；10~50重量份的增塑剂；1~5重量份的稳定剂；                        

所述第一阻燃剂按照如下方法制备：

步骤a）将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与HCl水溶液混合，得到混合溶液；

步骤b）向所述混合溶液中加入正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌，陈化后收集固体；