[发明专利]一种纳米ZnO/PVC复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米ZnO/PVC复合材料，包括以下重量份数的原料：1‑10份ZnO纳米阵列，100份PVC，1‑5份稳定剂，1‑5份润滑剂，1‑5份ACR，1‑5份MBS。本发明还涉及以上纳米ZnO/PVC复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)ZnO前驱体溶液的配制；(2)FTO导电玻璃衬底的准备；(3)ZnO种子层的制备；(4)退火晶化；(5)ZnO纳米阵列生长溶液的配制；(6)ZnO纳米阵列的制备；(7)双辊混炼法合成ZnO/PVC复合材料。本发明通过双辊混炼法将改性后的一维ZnO纳米阵列成功引入到PVC材料中，明显提高了PVC基体的冲击强度、拉伸强度、软化温度以及硬度；ZnO还具有抗紫外光、抗菌和导热性能的作用，极大的提高了PVC材料的商业价值。

技术领域

本发明涉及一种纳米ZnO/PVC复合材料及其制备方法，属于PVC材料改性技术领域。

背景技术

作为一种用途广泛的商业热塑性塑料，PVC具有易于改性、耐磨、耐腐蚀、绝缘、强度高、生产成本低等的特点，在建筑型材管材、人造革、电线电缆、包材料等产品中广泛应用。但由于其脆性、热稳定性低、可加工性差、并且易老化等缺点，使其应用受到限制。为了提高PVC的性能，常用的手段是通过加入添加剂对PVC进行改性处理。近年来，由于耐酸性氧化锌(ZnO)作为一种多功能无机宽带隙半导体材料，由于其化学稳定性好，介电常数低，透光率高，并且抗菌和杀菌性能好而备受关注。将纳米ZnO分散到PVC中可能会由于其量子限制，大比表面积和强大的界面相互作用而使PVC的结构、机械和热机械性能得到改善。所以，制备纳米ZnO改性的PVC复合材料具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有PVC材料脆性、热稳定性低、可加工性差、并且易老化等缺点，提供一种纳米ZnO/PVC复合材料及其制备方法，通过软化学合成反应即水热法，合成形貌可控的一维ZnO钠米材料，再经过双辊混炼法将其引入到PVC材料中，改善PVC材料的结构，提高PVC材料的机械性能和热机械性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种纳米ZnO/PVC复合材料，包括以下重量份数的原料：

1-10份ZnO纳米阵列，100份PVC，1-5份稳定剂，1-5份润滑剂，1-5份ACR，1-5份MBS。

本发明还公开了以上纳米ZnO/PVC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)ZnO前驱体溶液的配制

配制乙酸乙二甲醇甲醚溶液，常温下搅拌，然后加入乙醇胺形成混合溶液，将乙酸锌加入到混合溶液中溶解，常温下搅拌，制得ZnO前驱体溶液；

(2)FTO导电玻璃衬底的准备

将FTO导电坡璃切割成长条状；清洁表面；烘干后备用；

(3)ZnO种子层的制备

将步骤(1)制得的ZnO前驱体溶液均匀涂覆在步骤(2)的FTO玻璃衬底上，制得湿润的ZnO种子层，然后将湿润的ZnO种子层放到预热好的电热板上烘干后取下，冷却至室温，制得ZnO种子层；

(4)高温退火晶化

将步骤(3)制备的ZnO种子层放入加热设备中，在不同气氛中完成退火晶化；

(5)ZnO纳米阵列生长溶液的配制

配制Zn(NO₃)₂溶液，加入六次甲基四胺(HMT)溶液，然后加入聚乙烯亚胺(PEI)于溶液中，常温下持续搅拌，制得ZnO纳米阵列生长溶液；

(6)ZnO纳米阵列的制备

将步骤(5)中配制的ZnO纳米阵列生长溶液倒入反应釜中预热，同时将高温退火晶化后的ZnO种子层放入热去离子水中预热；