本發明涉及板材技術領域，尤其涉及一種多磷化自潔型塑料板材及其制備方法。

背景技術：

二氧化鈦是一種過渡金屬氧化物同時也是一種半導體材料,由于其具有較好的生物相容性，可抵抗化學腐蝕，對人體無害等優點，同時，鈦源含量的物質豐富使二氧化鈦物產豐富且價格低廉，因此得到了人們廣泛的關注，二氧化鈦的應用體現在人們生活的各個方面，目前二氧化鈦的無機制品使用量已達到世界領先水平。由于二氧化鈦的特性，可以作為非常重要的無機化工材料，故其在國防航空事業，工業生產，尖端科技等眾多領域有著巨大的影響力與應用。二氧化鈦又可以作為白色顏料，使用鈦白粉生產出來的涂料擁有色彩鮮艷，著色能力強，遮蓋力高等優點，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用領域，主要集中在冶金、陶瓷、玻璃、板材等領域；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，在上個世紀的 70 年代，人們就發現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性質和各項優異性能，所以被廣泛應用在眾多的領域，包括環境、能源、信息、材料、衛生、建筑、醫療等，尤其在光催化、太陽能電池、氣體傳感器、殺菌等領域，體現出很大的研究價值；

納米二氧化鈦具有優異的光催化活性，有著十分廣泛的應用前景，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下，才能起到催化劑的作用，對太陽光能產生了極大的浪費，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的光。研究表明，當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。相應具有了小尺寸效應，量子尺寸效應，表面效應等特性，這些特質也使得二氧化鈦成為了應用廣泛的各種無機材料制品；

光催化材料改善了人們的生存環境，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，維護生態平衡。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，這導致能源轉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，仍需進一步研究及改進；

聚丙烯酸酯具有無污染、成本低等優點，在建筑、汽車、包裝、印刷等領域得到了較為廣泛的應用，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用，采用無機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、沖擊強度等性能，從而進一步擴大其使用范圍；

然而，由于納米二氧化鈦的比表面積大、表面能高，處于非熱力學穩定態，所制備的復合材料易存在納米粒子團聚、復合材料儲存穩定性差、制備工藝復雜等缺點。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種多磷化自潔型塑料板材及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種多磷化自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

三聚磷酸鋁1-2、硼砂3-4、雙酚a二縮水甘油醚0.3-1、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7-9、偶氮二異丁腈0.1-0.2、聚氯乙烯100-130、硅烷偶聯劑kh5600.7-1、磷酸二氫鉀1-2、2-氨乙基十七烯基咪唑啉0.8-1、二氧化硅氣凝膠7-9、乙?；蛎?-3、8-羥基喹啉銅0.6-1。

一種所述的多磷化自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述三聚磷酸鋁加入到其重量27-30倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為47-50℃，保溫攪拌5-10分鐘，加入上述二氧化硅氣凝膠，超聲3-4分鐘，得凝膠分散液；

（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，調節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）將上述8-羥基喹啉銅加入到其重量10-14倍的無水乙醇中，升高溫度為60-67℃，保溫攪拌6-9分鐘，加入上述硼砂，送入到80-90℃的水浴中，加入鐵摻雜二氧化鈦，保溫攪拌18-20分鐘，出料冷卻，與上述凝膠分散液混合，攪拌均勻，過濾，將沉淀水洗3-4次，真空50-60℃下干燥1-2小時，得復合鐵摻雜二氧化鈦；

（4）取上述硅烷偶聯劑kh560，加入到其重量50-60倍的丙酮中，滴加乙酸，調節pH為5-6，攪拌均勻，加入上述復合鐵摻雜二氧化鈦，超聲20-30分鐘，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（5）取上述2-氨乙基十七烯基咪唑啉，加入到其重量10-13倍的無水乙醇中，在60-70℃下保溫攪拌4-8分鐘，加入上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，攪拌至常溫，過濾，將沉淀水洗3-4次，在50-60℃下真空干燥1-2小時，得改性摻雜二氧化鈦；

（6）取上述改性摻雜二氧化鈦，加入到其重量37-40倍的二甲基亞砜中，加入上述乙?；蛎?，在76-80℃下保溫攪拌10-14分鐘，冷卻至常溫，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，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，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

本發明的優點是：

本發明將硅烷偶聯劑錨固于較小的團聚體表面，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生軟團聚現象，由于摻雜粒子粒徑很小，增強了覆蓋于摻雜粒子表面的偶聯劑分子之間的作用力以及由于偶聯劑吸附而產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，實現粒子表面的完全有機化，導致無機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/有機兩相的界面結構，增加了相容性，提高了復合材料的穩定性；本發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密度，導致有機基體高分子鏈段間距離變短，分子間的作用力加強，其次，錨固接枝和乳液接枝的實現，使得兩相界面相容性被改善，界面粘接作用進一步被加強，這些作用的最終結果都導致體系內有機分子鏈運動能力降低，提高了復合材料的耐熱性能，另外，本發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，從而實現自清潔性能。本發明加入了三聚磷酸鋁、磷酸二氫鉀等，可以有效的改善各填料在聚合物中的分散性，提高成品的耐熱性能。

具體實施方式

一種多磷化自潔型塑料板材，它是由下述重量份的原料組成的：

三聚磷酸鋁1、硼砂3、雙酚a二縮水甘油醚0.3、四氯化鈦10、氯化鐵3.7、25%的過氧化氫6、甲基丙烯酸甲酯7、偶氮二異丁腈0.1、聚氯乙烯100、硅烷偶聯劑kh5600.7、磷酸二氫鉀1、2氨乙基十七烯基咪唑啉0.8、二氧化硅氣凝膠7、乙?；蛎?、8羥基喹啉銅0.6。

一種所述的多磷化自潔型塑料板材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述三聚磷酸鋁加入到其重量27倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為47℃，保溫攪拌5分鐘，加入上述二氧化硅氣凝膠，超聲3分鐘，得凝膠分散液；

（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，調節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）將上述8羥基喹啉銅加入到其重量10倍的無水乙醇中，升高溫度為60℃，保溫攪拌6分鐘，加入上述硼砂，送入到80℃的水浴中，加入鐵摻雜二氧化鈦，保溫攪拌18分鐘，出料冷卻，與上述凝膠分散液混合，攪拌均勻，過濾，將沉淀水洗3次，真空50℃下干燥1小時，得復合鐵摻雜二氧化鈦；

（4）取上述硅烷偶聯劑kh560，加入到其重量50倍的丙酮中，滴加乙酸，調節pH為5，攪拌均勻，加入上述復合鐵摻雜二氧化鈦，超聲20分鐘，抽濾，得硅烷接枝摻雜二氧化鈦；

（5）取上述2氨乙基十七烯基咪唑啉，加入到其重量10倍的無水乙醇中，在60℃下保溫攪拌4分鐘，加入上述硅烷接枝摻雜二氧化鈦，攪拌至常溫，過濾，將沉淀水洗3次，在50℃下真空干燥1小時，得改性摻雜二氧化鈦；

（6）取上述改性摻雜二氧化鈦，加入到其重量37倍的二甲基亞砜中，加入上述乙?；蛎?6℃下保溫攪拌10分鐘，冷卻至常溫，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，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，擠出、模具成型、截切，覆膜，即得所述塑料板材。

性能測試：

拉伸強度： 43.5MPa；

彎曲強度： 78MPa；

阻燃性：離火即熄，沒有黑煙。