本發明屬于復合材料技術領域，尤其涉及一種聚氯乙烯復合材料的制備方法。
背景技術：
聚氯乙烯(pvc)曾是世界上產量最大的通用塑料，應用非常廣泛。在建筑材料、工業制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應用。聚氯乙烯在燃燒過程中會釋放出氯化氫和其他有毒氣體，例如二惡英。聚氯乙烯的燃燒分為兩步。先在240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴，然后在400-470℃發生碳的燃燒。目前常用的阻燃劑為鹵系阻燃劑，由于其高效的阻燃效果，被廣泛用于阻燃聚合物改性材料中。但是，該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的有毒有害的氣體，例如鹵化氫、二噁英等氣體，造成二次污染，嚴重危害生命安全和環境安全。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種不采用鹵系阻燃劑且具有良好的阻燃性能的聚氯乙烯復合材料的制備方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
本發明的一種聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將干燥的秸稈粉碎加入質量分數為5-6％的氫氧化鈉溶液中，在50-60℃浸泡10-15h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為1.0-3.0mol·l-1的鋁鹽溶液中真空浸注，然后將真空浸注后的秸稈于120-150℃下，在水熱反應釜中恒溫5-10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于醇溶劑中，再加入鈦酸酯偶聯劑，攪拌20-30min，過濾干燥，得偶聯劑改性的納米秸稈；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12-15份潤滑劑、10-20份偶聯劑改性的秸稈、40-50份增塑劑、1-3份光穩定劑、1-2份抗氧劑，加入到高混機中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機中，在120-140℃擠出造粒。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，其中步驟(1)所述秸稈為玉米秸稈或小麥秸稈。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，其中步驟(2)所述鋁鹽溶液為硫酸鋁溶液、硝酸鋁溶液或氯化鋁溶液。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，其中步驟(2)所述真空浸注處理時間為5-8h，真空度0.1mpa。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(3)所述醇溶劑為異丙醇、乙醇或甲醇。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(3)所述鈦酸酯偶聯劑的用量為納米秸稈質量的2-5％。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(4)所述高混機的溫度為40℃-50℃、轉速為500-800r/min。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(4)所述潤滑劑選自硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、芥酸酰胺、聚丙烯蠟、聚乙烯蠟、油酸酰胺中的一種或幾種。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(4)所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類；所述光穩定劑為受阻胺類光穩定劑zx-70。
上述所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，步驟(4)所述抗氧劑為抗氧劑1010與抗氧劑168按質量比1:1的復合。
本發明采用經過偶聯劑改性的納米秸稈替代了有毒有害的鹵系阻燃劑，制得阻燃聚氯乙烯復合材料，其中納米改性秸稈是通過納米氫氧化鋁改性再經過偶聯劑偶聯得到三維網狀結構的秸稈結構，由于偶聯劑處理的納米改性秸稈是以納米顆粒狀態分散在聚氯乙烯基體中，其在遇熱分解時會生成氧化物和水蒸氣，水蒸氣沖淡稀釋了可燃性氣體，而氧化物的生成有助于使燃燒中斷，起到了抑制燃燒的作用，生成了保護層覆蓋于聚合物本體表面(偶聯劑的使用使覆蓋更牢固)，從而隔離了火源和氧氣，因此使復合材料具有了良好的阻燃性能，根據gb/t2406標準測試氧指數均在35以上，阻燃性能好。同時本發明有效利用了農業廢棄物秸稈，使其變廢為寶，創造了新的應用價值。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例所用試劑僅為舉例說明，并不用于限制本發明的保護范圍，本發明其他實施例仍可選擇權利要求范圍內的所有可選試劑。如無特別說明，所述份數均為質量份。
實施例1
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質量分數為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡10h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于150℃下，在水熱反應釜中恒溫5h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯劑的用量為納米秸稈質量的2％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12份潤滑劑、10份偶聯劑改性的秸稈、50份增塑劑、1份光穩定劑、1份抗氧劑，加入到高混機中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數36，阻燃性能好。
實施例2
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質量分數為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡12h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于150℃下，在水熱反應釜中恒溫5h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯劑的用量為納米秸稈質量的2％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、12份潤滑劑、20份偶聯劑改性的秸稈、50份增塑劑、1份光穩定劑、1份抗氧劑，加入到高混機中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數38，阻燃性能好。
實施例3
(1)將干燥的玉米秸稈粉碎加入質量分數為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡15h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硝酸鋁溶液中真空浸注處理5h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于130℃下，在水熱反應釜中恒溫10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于乙醇中，再加入鈦酸酯偶聯劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯劑的用量為納米秸稈質量的3％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、15份潤滑劑、20份偶聯劑改性的秸稈、50份增塑劑、3份光穩定劑、1份抗氧劑，加入到高混機中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數39，阻燃性能好。
實施例4
(1)將干燥的小麥秸稈粉碎加入質量分數為5％的氫氧化鈉溶液中，在55℃浸泡10h后過濾烘干；
(2)將烘干后的秸稈置于濃度為2.0mol·l-1的硫酸鋁溶液中真空浸注處理8h，真空度0.1mpa；然后將真空浸注后的秸稈于130℃下，在水熱反應釜中恒溫8h，冷卻至室溫，取出水洗，真空干燥粉碎得納米秸稈；
(3)取納米秸稈置于異丙醇中，再加入鈦酸酯偶聯劑kr-tts，攪拌30min，過濾干燥，得偶聯劑改性的納米秸稈；鈦酸酯偶聯劑的用量為納米秸稈質量的5％；
(4)稱取100份聚氯乙烯、15份潤滑劑、10份偶聯劑改性的秸稈、50份增塑劑、3份光穩定劑、1份抗氧劑，加入到高混機中高混5-6分鐘，取出備用；
(5)將步驟(6)所得物料加入雙螺桿擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數37，阻燃性能好。