本發(fā)明涉及板材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)自潔型塑料板材及其制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦是一種過渡金屬氧化物同時也是一種半導(dǎo)體材料,由于其具有較好的生物相容性，可抵抗化學(xué)腐蝕，對人體無害等優(yōu)點，同時，鈦源含量的物質(zhì)豐富使二氧化鈦物產(chǎn)豐富且價格低廉，因此得到了人們廣泛的關(guān)注，二氧化鈦的應(yīng)用體現(xiàn)在人們生活的各個方面，目前二氧化鈦的無機(jī)制品使用量已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。由于二氧化鈦的特性，可以作為非常重要的無機(jī)化工材料，故其在國防航空事業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)，尖端科技等眾多領(lǐng)域有著巨大的影響力與應(yīng)用。二氧化鈦又可以作為白色顏料，使用鈦白粉生產(chǎn)出來的涂料擁有色彩鮮艷，著色能力強(qiáng)，遮蓋力高等優(yōu)點，并且其使用壽命較其他顏料較長，故其使用量占到所有白色顏料的 80%。而非顏料級別的二氧化鈦依然擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中在冶金、陶瓷、玻璃、板材等領(lǐng)域；由于二氧化鈦具有吸收紫外線的能力和較高的光催化活性，故可以利用此特性來制備催化劑，吸附劑，殺菌劑等，在上個世紀(jì)的 70 年代，人們就發(fā)現(xiàn)向水中添加二氧化鈦，在可見光的照射下，水可以分解成氧氣和氫氣。隨后，又因為二氧化鈦特有的物理化學(xué)性質(zhì)和各項優(yōu)異性能，所以被廣泛應(yīng)用在眾多的領(lǐng)域，包括環(huán)境、能源、信息、材料、衛(wèi)生、建筑、醫(yī)療等，尤其在光催化、太陽能電池、氣體傳感器、殺菌等領(lǐng)域，體現(xiàn)出很大的研究價值；

納米二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化活性，有著十分廣泛的應(yīng)用前景，然而，也存在著一些不足之處，納米二氧化鈦必須在紫外光的促進(jìn)下，才能起到催化劑的作用，對太陽光能產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)，這在很大程度上限制了納米二氧化鈦的使用。所以我們需要通過改性這種方法提高納米二氧化鈦對太陽能的利用，使它可以充分利用可見光區(qū)的光。研究表明，當(dāng)減小納米二氧化鈦顆粒的尺寸時，其表面積，表面張力與表面能會隨之增強(qiáng)。相應(yīng)具有了小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)等特性，這些特質(zhì)也使得二氧化鈦成為了應(yīng)用廣泛的各種無機(jī)材料制品；

光催化材料改善了人們的生存環(huán)境，我們利用光催化材料的光電特性，不僅可以用于制備太陽能電池，還可以降解污染物，維護(hù)生態(tài)平衡。然而需要解決的問題是，光催化材料還不能較為高效的利用太陽能，這導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)換率低或光催化降解效率差等缺點；一方面資源短缺，一方面不能有效利用有效能源（可見光部分），都將會造成資源的極大損失。因此，針對如何提高二氧化鈦作為光催化效率的問題，仍需進(jìn)一步研究及改進(jìn)；

聚丙烯酸酯具有無污染、成本低等優(yōu)點，在建筑、汽車、包裝、印刷等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，但也存在耐熱性、硬度等較差等問題，在一定程度上限制其應(yīng)用，采用無機(jī)納米二氧化鈦改性聚丙烯酸酯，可以顯著提高聚丙烯酸酯的硬度、耐熱性、沖擊強(qiáng)度等性能，從而進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍；

然而，由于納米二氧化鈦的比表面積大、表面能高，處于非熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)，所制備的復(fù)合材料易存在納米粒子團(tuán)聚、復(fù)合材料儲存穩(wěn)定性差、制備工藝復(fù)雜等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種輕質(zhì)自潔型塑料板材及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種輕質(zhì)自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

輕質(zhì)碳酸鈣7-9、四氯化鈦10-14、氯化鐵3.7-4、25-30%的過氧化氫6-8、甲基丙烯酸甲酯6-8、偶氮二異丁腈0.1-0.2、聚氯乙烯100-130、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7-1、1-羥乙基-2-油基咪唑啉0.6-1、聚醚二元醇2-4、雙咪唑烷基脲0.4-1、氨基磺酸鎳1-2、聚乙烯苯磺酸2-3、乙撐雙硬脂酰胺0.7-1、苯二甲酸二丁酯3-4。

一種所述的輕質(zhì)自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述雙咪唑烷基脲加入到其重量10-13倍的去離子水中，升高溫度為60-67℃，保溫攪拌4-9分鐘，加入上述輕質(zhì)碳酸鈣，送入到86-90℃的恒溫水浴中，攪拌至水干，出料，得改性碳酸鈣；

（2）將上述四氯化鈦加入到其重量60-70倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鐵，滴加濃度為5.4-6%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH為8-9，抽濾，將沉淀加入到其重量40-50倍的去離子水中，超聲6-10分鐘，加入上述25-30%的過氧化氫，磁力攪拌20-30分鐘，在100-105℃下保溫攪拌4-5小時，送入57-60℃的烘箱中，烘干，出料，得鐵摻雜二氧化鈦；

（3）取上述1-羥乙基-2-油基咪唑啉，加入到其重量10-12倍的無水乙醇中，升高溫度為54-60℃，保溫攪拌8-10分鐘，加入上述改性碳酸鈣、鐵摻雜二氧化鈦，繼續(xù)保溫攪拌20-30分鐘，過濾，將沉淀水洗2-3次，常溫干燥，得復(fù)合摻雜二氧化鈦；

（4）將上述氨基磺酸鎳加入到其重量4-7倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為64-70℃，保溫攪拌20-30分鐘，冷卻至常溫，得醇分散液；

（5）取上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，加入到其重量50-60倍的丙酮中，滴加乙酸，調(diào)節(jié)pH為5-6，攪拌均勻，加入上述復(fù)合摻雜二氧化鈦，超聲20-30分鐘，加入上述醇分散液，攪拌均勻，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（6）取上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，加入到其重量37-40倍的二甲基亞砜中，超聲5-7分鐘，加入上述甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈，在57-60℃下保溫攪拌4-6小時，加入聚醚二元醇、乙撐雙硬脂酰胺，攪拌均勻，離心分離，將沉淀用無水乙醇洗滌3-4次，在50-60℃下真空干燥1-2小時，得摻雜二氧化鈦接枝聚合物；

（7）將上述摻雜二氧化鈦接枝聚合物與剩余各原料混合，在70-80℃下保溫攪拌1-2小時，送入雙螺桿擠出機(jī)，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明將硅烷偶聯(lián)劑錨固于較小的團(tuán)聚體表面，降低了摻雜二氧化鈦粒子的表面能和表面活性，阻止摻雜粒子自身發(fā)生軟團(tuán)聚現(xiàn)象，由于摻雜粒子粒徑很小，增強(qiáng)了覆蓋于摻雜粒子表面的偶聯(lián)劑分子之間的作用力以及由于偶聯(lián)劑吸附而產(chǎn)生的空間位阻排斥力，其次，在通過原位乳液接枝將聚甲基丙烯酸甲酯接枝于硅烷處理后的粒子表面，實現(xiàn)粒子表面的完全有機(jī)化，導(dǎo)致無機(jī)納米摻雜粒子表面的碳鏈被延長，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯的線性長鏈分子被乳液接枝引入后，明顯改善了無機(jī)/有機(jī)兩相的界面結(jié)構(gòu)，增加了相容性，提高了復(fù)合材料的穩(wěn)定性；本發(fā)明加入的摻雜二氧化鈦接枝聚合物會增加基體樹脂分子鏈段間的交聯(lián)密度，導(dǎo)致有機(jī)基體高分子鏈段間距離變短，分子間的作用力加強(qiáng)，其次，錨固接枝和乳液接枝的實現(xiàn)，使得兩相界面相容性被改善，界面粘接作用進(jìn)一步被加強(qiáng)，這些作用的最終結(jié)果都導(dǎo)致體系內(nèi)有機(jī)分子鏈運(yùn)動能力降低，提高了復(fù)合材料的耐熱性能，另外，本發(fā)明加入的鐵摻雜二氧化鈦具有很好的光催化能力，可以將板材表面附著的污染物降解去除，從而實現(xiàn)自清潔性能，本發(fā)明的塑料板材質(zhì)輕，便于運(yùn)輸和安裝，表面強(qiáng)度高，柔韌性好。

具體實施方式

一種輕質(zhì)自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

輕質(zhì)碳酸鈣7、四氯化鈦10、氯化鐵3.7、25%的過氧化氫6、甲基丙烯酸甲酯6、偶氮二異丁腈0.1、聚氯乙烯100、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.7、1羥乙基油基咪唑啉0.6、聚醚二元醇2、雙咪唑烷基脲0.4、氨基磺酸鎳1、聚乙烯苯磺酸2、乙撐雙硬脂酰胺0.7、苯二甲酸二丁酯3。

一種所述的輕質(zhì)自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述雙咪唑烷基脲加入到其重量10倍的去離子水中，升高溫度為60℃，保溫攪拌4分鐘，加入上述輕質(zhì)碳酸鈣，送入到86℃的恒溫水浴中，攪拌至水干，出料，得改性碳酸鈣；

（2）將上述四氯化鈦加入到其重量60倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鐵，滴加濃度為5.4%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH為8，抽濾，將沉淀加入到其重量40倍的去離子水中，超聲6分鐘，加入上述25%的過氧化氫，磁力攪拌20分鐘，在100℃下保溫攪拌4小時，送入57℃的烘箱中，烘干，出料，得鐵摻雜二氧化鈦；

（3）取上述1羥乙基油基咪唑啉，加入到其重量10倍的無水乙醇中，升高溫度為54℃，保溫攪拌8分鐘，加入上述改性碳酸鈣、鐵摻雜二氧化鈦，繼續(xù)保溫攪拌20分鐘，過濾，將沉淀水洗2次，常溫干燥，得復(fù)合摻雜二氧化鈦；

（4）將上述氨基磺酸鎳加入到其重量4倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為64℃，保溫攪拌20分鐘，冷卻至常溫，得醇分散液；

（5）取上述硅烷偶聯(lián)劑kh560，加入到其重量50倍的丙酮中，滴加乙酸，調(diào)節(jié)pH為5，攪拌均勻，加入上述復(fù)合摻雜二氧化鈦，超聲20分鐘，加入上述醇分散液，攪拌均勻，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（6）取上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，加入到其重量37倍的二甲基亞砜中，超聲5分鐘，加入上述甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈，在57℃下保溫攪拌4小時，加入聚醚二元醇、乙撐雙硬脂酰胺，攪拌均勻，離心分離，將沉淀用無水乙醇洗滌3次，在50℃下真空干燥1小時，得摻雜二氧化鈦接枝聚合物；

（7）將上述摻雜二氧化鈦接枝聚合物與剩余各原料混合，在70℃下保溫攪拌1小時，送入雙螺桿擠出機(jī)，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

性能測試：

拉伸強(qiáng)度： 47.3MPa；

彎曲強(qiáng)度： 72MPa；

阻燃性：離火即熄，沒有黑煙。