UPVC塑鋼門窗具有許多優(yōu)點(diǎn)，如①保溫節(jié)能:節(jié)約能源是全球性的問(wèn)題，也是我國(guó)的一項(xiàng)重要的基本國(guó)策，因此目前我國(guó)大力推廣塑鋼門窗;②隔聲性好：目前城市噪聲已受到廣大市民的強(qiáng)烈反感。采用塑鋼門窗可減緩城市噪聲污染;③密封性好:防塵、防水;④加工容易:可加工成各種形狀的門窗;⑤表觀好:潔白如玉，質(zhì)感特好。
目前Upvc塑鋼門窗的缺點(diǎn)：①耐熱性還有待提高:因?yàn)樘鞖庾罡邷囟仍絹?lái)越高，太陽(yáng)直射，在夏天的北京，門窗表面最高溫度可達(dá)60多度，這已接近UPVC的軟化溫度，在外力作用下，易產(chǎn)生變形;②剛性還有待提高:UPVC型材的彎曲彈性模量在2000MPa左右，這一剛性性能不能滿足日益苛刻的要求。剛性不足易產(chǎn)生變形，對(duì)塑鋼門窗的使用帶來(lái)很大的壞處，如:開關(guān)不便、密封性變壞、耐熱性變壞、外觀變壞等;③抗風(fēng)壓性有待提高:抗風(fēng)壓性實(shí)際上與型材的強(qiáng)度、剛性、壁厚等有關(guān)，強(qiáng)度高、剛性大、壁厚大，則抗風(fēng)壓性提高(此外也與型材結(jié)構(gòu)有關(guān))。因此從材料本身來(lái)講，提高強(qiáng)度和剛性是全面提高塑鋼門窗抗風(fēng)壓性能的有效途徑;④硬度有待提高:表面易劃傷;⑤容易臟，粘灰塵，靜電高。
(1)傳統(tǒng)塑鋼門窗的基本配方
?、貾VC K值68左右，5型樹脂。
?、?a href="http://m.dmasks.com/suliao/taibaifen.html" target="_blank">鈦白粉 金紅石型，如DuPont R960，德國(guó)Kranos 2220 、日本R902等。
?、劭箾_改性劑 CPE(ACR類還未推廣使用):提高沖擊強(qiáng)度，但使拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剛性、耐熱性、硬度大大下降。
?、芊€(wěn)定劑 鉛鹽、有機(jī)鉛、復(fù)合鉛、稀土、有機(jī)錫。
?、萏盍?碳酸鈣(重質(zhì)碳酸鈣在1000目左右，輕質(zhì)碳酸鈣在325目左右)。使用碳酸鈣可增加剛性，減少成型收縮率，降低成本，但降低沖擊強(qiáng)度。添加量多時(shí)，除沖擊強(qiáng)度大大下降外，也使拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度大大下降。
?、逎?rùn)滑劑 內(nèi)外潤(rùn)滑體系。
目前配方的根本缺點(diǎn)：剛性和韌性不能兼顧，要增加剛性，就必須減少CPE的用量和加大碳酸鈣的用量，而這時(shí)沖擊強(qiáng)度要大大下降;與此相反，要增加沖擊強(qiáng)度，就要多加CPE，而這時(shí)強(qiáng)度、剛性、耐熱性、硬度就要大大下降。
這一缺點(diǎn)現(xiàn)在可用納米技術(shù)來(lái)有效地加以解決及改進(jìn)，納米如何應(yīng)用在塑鋼門窗上是我們要解決的問(wèn)題。納米效應(yīng)的體現(xiàn)需要特殊的處理工藝，并不是簡(jiǎn)單地把納米粒子加人到高分子材料中就可以達(dá)到這一效應(yīng)的。要體現(xiàn)納米效應(yīng)的關(guān)鍵是使納米無(wú)機(jī)粒子以納米狀態(tài)分散與高分子基體中，即無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑在100nm以下分散于塑料基體中。要使納米粒子在高分子基體中達(dá)到納米分散不是容易的事情，而這正是材料研究者目前面臨的重大問(wèn)題。納米由于粒子尺寸特別小，表面積非常大，表面能非常高，故很容易團(tuán)聚，不易形成單個(gè)納米粒子分散體系。
因此要使納米粒子以納米狀態(tài)分散在塑料基體中，必須使用特殊方法。
?、?Sol-gel法 采用溶膠一凝膠法(Sol-gel法)制備納米無(wú)機(jī)粒子一有機(jī)高分子復(fù)合材料，但局限性大，工藝復(fù)雜，成本高，不易推廣。
② 插層法 先將層狀無(wú)機(jī)土(如蒙脫土)陽(yáng)離子化，然后將單體分散于層狀無(wú)機(jī)土的層與層之間，然后引發(fā)聚合，使無(wú)機(jī)土的層與層之間達(dá)到納米級(jí)。中科院化學(xué)所在此方面進(jìn)行了大量研究，并已取得一定的成果，如納米尼龍等。
?、?熔融共混法 對(duì)納米粒子進(jìn)行偶聯(lián)處理或活化處理，然后加人到高分子材料中，利用雙螺桿進(jìn)行混合。許多試驗(yàn)表明，這一方法不易使納米無(wú)機(jī)粒子達(dá)到納米分散。
(2)作者研究的方法
采用無(wú)機(jī)納米粒子存在下的原位聚合，合成含有納米粒子的具有核一殼結(jié)構(gòu)的納米剛性沖擊改性劑。所制備的納米剛性沖擊改性劑具有三層結(jié)構(gòu)，即納米核層一中間層一殼層，最外層的殼由于其與PVC的相容性好，從而保證廠納米粒子在PVC中的納米分散，所制備的納米剛性沖擊改性劑在PVC型材上進(jìn)行了使用，達(dá)到了預(yù)期的效果，如提高沖擊強(qiáng)度，特別是低溫沖擊強(qiáng)度，提高彎曲強(qiáng)度，提高模量和剛性，提高硬度，提高耐熱性，即解決了前述強(qiáng)度、剛性和韌性二者不能兼顧的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)效果見表4-16所示。
下表表示納米型材剛性沖擊改性劑的效果
由上表可以看出，利用納米剛性沖擊改性劑可以大幅度地提高PVC門窗異型材的性能，具有增強(qiáng)增韌的效果，這說(shuō)明納米剛性沖擊改性劑能以納米狀態(tài)分散在PVC基體中，從而體現(xiàn)納米效應(yīng)。
采用過(guò)去的彈性體(如CPE)增韌UPVC時(shí)，其增韌機(jī)理是銀紋一剪切帶機(jī)理;納米粒子增韌機(jī)理是冷拉機(jī)理，納米粒子的存在使材料發(fā)生脆一韌轉(zhuǎn)變點(diǎn)提前。
傳統(tǒng)CPE增韌的UPVC體系，其沖擊斷面的SEM呈現(xiàn)典型的韌性斷裂特征。但在納米剛性沖擊改性劑改性后，其沖擊斷面出現(xiàn)大變形的拉絲結(jié)構(gòu)，并出現(xiàn)了網(wǎng)化效應(yīng)，這種超大變形的網(wǎng)化結(jié)構(gòu)吸收了大量能量，從而使其沖擊韌性大幅度提高，使其斷裂行為發(fā)展為超韌性斷裂。
如前所述，采用我們研究的技術(shù)，制備出了納米剛性沖擊改性劑，其在UPVC中的應(yīng)用效果十分顯著。在提高沖擊韌性的同時(shí)，也使拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、耐熱性、硬度、剛性得到很大的提高。鑒于上述優(yōu)異的性能，由此制備出的型材我們稱之為納米型材。
