本发明专利技术涉及一种新型核壳结构聚氯乙烯抗冲改性剂及其制备方法和应用。它是采用丙烯酸酯类单体为主要原料，通过半连续加料方式的种子乳液聚合制得具有纯核或核壳结构的交联聚合物胶乳，然后在上述胶乳存在下，向高压釜中加入氯乙烯单体进行乳液聚合，制得具有核壳结构的聚丙烯酸酯／聚氯乙烯复合粒子改性剂，由于此改性剂直接以聚氯乙烯为壳，大大改善了共混时改性剂与ＰＶＣ树脂基体之间的相容性，使两相间结合力增强，有效地发挥聚丙烯酸酯类弹性体内核的特性，从而提高聚氯乙烯材料的缺口抗冲性能、耐候、耐热性能以及热稳定性，实现通用树脂的高性能化和功能化。并且使生产成本降低，提高了ＰＶＣ树脂的附加值，进一步拓宽聚氯乙烯树脂的应用领域与应用地区。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通用聚氯乙烯树脂抗冲改性剂的制备方法，特别是一种新型核壳结构聚氯乙烯抗冲改性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)作为开发应用最早的大宗通用塑料品种，因其具有优良的刚性、耐腐蚀性、电气绝缘性等综合性能以及低廉的价格而广泛应用于各个领域，其产量在高分子材料中占据第二位。然而，PVC存在着热稳定性和加工性差、缺口冲击强度低等缺点。为克服这些缺点，长期以来人们对PVC改性的研究始终未有间断。目前所使用的改性方法主要是(接枝)共聚化学改性和机械共混物理改性，共混法因其简便而倍受人们青睐。其中聚丙烯酸酯类改性剂(ACR)是PVC各种改性剂中发展最快和应用最好的。一般而言，目前合成的ACR核层通常由聚丙烯酸丁酯(PBA)组成，壳层主要是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。其PMMA壳层主要是起到增加ACR与PVC之间相容性的作用，而对PVC的增韧作用很小。研究结果表明ACR的增韧效果主要取决于橡胶相的含量。相同橡胶含量下，纯核PBA比核-壳ACR具有更高的增韧效率。因此，核-壳ACR因过渡层的存在使其橡胶相的有效体积相应减小，增韧改性效率降低，生产成本增加。同时由核-壳ACR改性的PVC材料低温缺口冲击强度低，该材料在寒冷地区的户外使用受到了限制。中国专利CN 1418898A中公开的是一种高抗冲聚丙烯酸酯复合粒子接枝氯乙烯乳液树脂的制备方法。其采用的是通过ACR原位接枝氯乙烯直接得到改性乳液聚氯乙烯树脂的方法，其ACR与氯乙烯的核壳比均不大于20∶80，相对于PVC而言，复合树脂的生产成本较高。中国专利CN 1488657A中公开的是核壳结构聚氯乙烯抗冲击改性剂及其制备方法和应用。其采用丁二烯的均聚物或共聚物为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳，核壳比为50～93∶7～50，适用于聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚苯乙烯-丙烯腈共聚物体系。但是由于聚丁二烯分子中含有双键，以其为核层聚合物，改性剂容易变色，耐候性不佳，且共混过程中改性剂加入份数较多，使成本增加。
技术实现思路
就上述提到的问题，本专利技术所制备的聚丙烯酸酯/聚氯乙烯抗冲改性剂试图解决由纯粹聚丙烯酸酯橡胶胶乳直接破乳时成粒困难，易出现结块和凝并现象问题；共混加工过程中粒子在基体树脂中分散的不均匀性问题；改性剂与改性基体之间相容性及界面粘结力不佳问题；通用聚氯乙烯树脂耐候性和冲击韧性差、耐热性及热稳定性差问题，以及传统ACR改性剂生产成本高等问题。技术方案新型核壳结构聚氯乙烯抗冲改性剂，其特征在于这种改性剂复合粒子由橡胶弹性体内核与塑料壳层构成，改性剂粒子核主要为交联型聚丙烯酸酯类弹性体，占复合粒子总重量的20～80％，壳层塑料相组分为氯乙烯均聚物或以氯乙烯为主要成分的与其它单体的共聚物，占复合粒子总重量的20～80％。新型核壳结构聚氯乙烯抗冲改性剂所采用的制备方法是采用丙烯酸酯类单体为主要原料，通过半连续加料方式的种子乳液聚合制得具有纯核或核壳结构的交联聚合物胶乳。然后在上述胶乳存在下，向高压釜中加入氯乙烯单体进行乳液聚合，制得具有核壳结构的聚丙烯酸酯/聚氯乙烯复合粒子改性剂。其制备方法包括以下步骤(1)聚丙烯酸酯复合乳液的制备a.种子乳液的制备向反应体系鼓氮气排除氧气，按下述组成和用量进行乳液聚合反应成份重量份数去离子水200种子共聚单体与交联剂的混合液17.7～20.3乳化剂 0.1～1.2引发剂 0.2～0.4将上述反应混合物搅拌均匀后升温，于60～90℃下反应1～4小时；所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸钾，种子共聚单体与交联剂的混合液中种子共聚单体为丙烯酸酯共聚单体，丙烯酸酯共聚单体与交联剂量之比为17.5∶0.2～2.8b.核层乳液的制备成份 重量份数核层单体与交联剂混合液75.8～87.0乳化剂0.1～1.2引发剂0.2～0.4稳定剂0～9.5向由a.步骤得到的种子乳液中一次性加入根据核层配方比例量的乳化剂溶液，以保证乳液体系的稳定，15～20分钟后继续向该体系中一次性补加或滴加核层配方量的引发剂水溶液；同时采用一次连续滴加或分两步滴加的方式滴加核层配方的丙烯酸酯共聚单体与交联剂的混合液，滴加时间为0.5～3小时，滴加完毕后，在与a步骤同样温度下继续聚合反应1～4小时；所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸钾，其中核层单体与交联剂混合液中核层单体为丙烯酸酯共聚单体，丙烯酸酯共聚单体与交联剂用量比为75∶0.8～12c.壳层乳液的制备成份重量份数丙烯酸酯类交联性单体0～37.0 引发剂 0.1～0.4乳化剂 0.4～1.2上述b.反应结束后，保温反应两小时，其中在1.5小时后，向该体系一次性补加壳层配方比例量乳化剂的水溶液，15～20分钟后一次性补加壳层配方中引发剂的水溶液，同时滴加壳层配方的单体，滴加时间为0.5～3小时，滴加完毕后，继续在与a.步骤相同温度下反应1～4小时；所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸钾，(2)具有中间层或过渡层聚丙烯酸酯复合乳液的制备具有中间层或过渡层聚丙烯酸酯复合乳液的制备是在上述a，b反应基础上的，即得到步骤a.的种子乳液后，在制备核层乳液时，先向体系中滴加大部分的核层单体，待单体滴加完毕后，在剩余小部分核层单体中加入根据实验设计所选择的带有功能性基团的单体、交联剂、稳定剂进行共聚反应；(3)聚丙烯酸酯复合粒子表面的氯乙烯单体接枝聚合①将步骤(1)a.b.或步骤(2)所得的聚丙烯酸酯复合粒子乳液加入到高压釜中，同时加入其它组份，接枝聚合反应混合液的组成配方如下成份 重量份数去离子水 300～800乳化剂0～1.2引发剂0.5～1.2复合粒子乳液 350～500pH调节剂 9～25丙烯酸酯类共聚单体0～84氯乙烯单体90～300将反应体系密闭，抽真空、充氮、排气，重复操作三次后，加入氯乙烯单体，于40～70℃下聚合4～30小时，聚合压力在0.4～1.2MPa，待反应压力降了0.2～0.6MPa后，快速降温终止反应，除去未反应的氯乙烯单体，出料取样，将所制得的氯乙烯接枝聚合物乳液冷冻破乳、过滤、洗涤、干燥得到核壳型聚丙烯酸酯/聚氯乙烯复合粒子改性剂，核壳比为20∶80～80∶20；上述制备过程中所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸钾，种子a和核层b所述的丙烯酸酯单体指的是丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸2-7基己酯(EHA)或者玻璃化温度Tg＜-10℃的其它丙烯酸酯以及它们的共混物；特别是丙烯酸丁酯与丙烯酸2-乙基己酯共聚单体混合物，其重量比为100～0∶0～100，壳层中所涉及的丙烯酸酯单体指的是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸双环戊烯基酯或玻璃化温度Tg＞-10℃的其它(甲基)丙烯酸酯；氯乙烯接枝聚合反应中，聚丙烯酸酯核层与聚氯乙烯壳层的核壳比为20～80∶80～20；所用的pH调节剂为十水硼酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钠，氢氧化钠溶液的浓度为0.5～10％，pH范围为6～12；或②将上述①中的复合粒子乳液改为步骤(1)c.所得的复合粒子乳液，其余操作与①相同，所得为三层核壳型聚丙烯酸酯/聚氯乙烯复合粒子改性剂；在上述1(3)制备过程中接枝氯乙烯壳层组成为氯乙烯均聚物及其以氯乙烯成分为主的与其它单体的共聚物，且核壳比大于或等于50∶50本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核壳结构聚氯乙烯抗冲改性剂，其特征在于这种改性剂复合粒子由橡胶弹性体内核与塑料壳层构成，改性剂粒子核主要为交联型聚丙烯酸酯类弹性体，占复合粒子总重量的２０～８０％，壳层塑料相组分为氯乙烯均聚物或以氯乙烯为主要成分的与其它单体的共聚物，占复合粒子总重量的２０～８０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘明旺，邢胜男，袁金凤，张晓蕾，张留成，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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