一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂制造技术

本发明专利技术属于一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂及其制备方法。抗冲击改性剂核为丙烯酸丁酯（ＢＡ）的均聚物或丙烯酸丁酯与丙烯酸三甘醇酯共聚物，占粒子总重量百分比的９６～１００％，表层塑料相组分为甲基丙烯酸甲酯的聚合物，占粒子总重量百分比的０～４％；采用种子乳液聚合法，制备的抗冲击改性剂用量为１０份时抗冲击强度可达１２００Ｊ／ｍ，样条为韧性断裂，冲击强度比纯ＰＶＣ材料提高２１倍，增韧效果极佳。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是性能优良、价格便宜、产量很大的一类工程塑料，其缺点是抗冲击性能差，质脆。为克服这一缺点，扩大聚氯乙烯(PVC)的商业用途，对聚氯乙烯的改性研究已经进行了几十年，并取得了明显的成果，真正使聚氯乙烯成为一种更为通用的工程塑料，已在工业、建筑、民用等领域发挥了重要作用。对聚氯乙烯进行抗冲击改性的改性剂一般是以玻璃化温度较低的弹性体为基础，再接枝上与基体材料相容性好的表层形成核/壳结构，尤其以美国Rohm and Haas公司于二十世纪五十年代推出的丙烯酸酯系共聚物(ACR)为代表，随之又有ABS、MBS、EVA、CPE等诸多抗冲击改性剂面市并获得广泛应用。中国专利95117702.8 K·P·罗兹库存茨卡(Rozkusxka)和J·E·韦尔(weier)公开了一种核/壳结构PVC抗冲击改性剂，这种核/壳结构PVC抗冲击改性剂的基本组成为它的核相占总级份的重量75～95％，是由重量60～80％丙烯酸丁酯和重量20～40％组成范围内的丙烯酸高级C8～C12烷基单体的共聚物构成，壳主要是由至少重量50％甲基丙烯酸C1～C4烷基酯构成。它属最典型的核/壳结构材料。在此专利中，专利技术者保护了其核相组份从75～95(重量份)的PVC抗冲击改性剂，即核相组份从低到高的一系列产品。在实施例给出的掺混量为8份时，部分共混材料以韧性方式断裂。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂；本专利技术的另一目的是提供一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂的制备方法。本专利技术提供的增韧剂以轻度交联的聚丙烯酸丁酯微球橡胶弹性体粒子为核，接枝上少量与PVC相容性好的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，形成薄壳或星形结构支链，作为增容链段，以利于增韧剂粒子在PVC树脂中的分散。该抗冲击改性剂能在冲击过程中大量地引发和终止银纹，从而吸收大量冲击能而达到提高韧性的目的。本专利技术合成了橡塑比与传统的核/壳结构粒子不尽相同的，具有高核相组份抗冲击改性剂，来提高增韧剂粒子在PVC中的均匀分散程度。本专利技术抗冲击改性剂核为丙烯酸丁酯(BA)的均聚物或丙烯酸丁酯与丙烯酸三甘醇酯共聚物，占粒子总重量百分比的96～100％，表层塑料相组分为甲基丙烯酸甲酯的聚合物，占粒子总重量百分比的0～4％，制备过程如下1)种子乳液的制备取去离子水为核单体的重量比的2～4倍，加入乳化剂十二烷基磺酸钠(SLS)1.5～2.2g/L水，加入水溶性引发剂过硫酸钾用量为核单体重量百分比的0.1～1％，氮气保护，搅拌，于60℃-85℃聚合2-5小时，得种子乳液；2)种子增长过程预乳化液按重量百分比计，核单体∶去离子水∶乳化剂∶引发剂∶交联剂∶接枝剂＝100∶10～20∶0.2～0.5∶0.1～1.0∶0～1.5∶0～1.0；核单体为丙烯酸丁酯，乳化剂为十二烷基磺酸钠(SLS)，引发剂为过氧化氢异丙苯(CHP)，交联剂为丙烯酸三甘醇酯，接枝剂为丙烯酸烯丙酯，用乳化机乳化，所得预乳化液存瓶备用；种子增长去离子水为核单体重量比的2～4倍，加入种子乳液占核单体重量百分比的2～20％，还原剂甲醛合次硫酸氢钠(刁白块)为核单体重量百分比的0.1～2.0％，氮气保护，搅拌，于60℃-85℃滴加预乳化液至粒径为90-220nm，滴完后继续反应1-3小时。3)壳层接枝聚合壳层接枝单体甲基丙烯酸甲酯用量与丙烯酸丁酯按重量百分比为0-4∶96-100，加入0-0.1％的叔十二烷基硫醇；引发剂过氧化氢异丙苯用量为壳层单体重量百分比的1-2.0％，氮气保护，搅拌，于60℃-85℃滴加壳层单体，继续反应1-3小时，过滤、凝聚、干燥即得抗冲击改性剂。本专利技术制备的抗冲击改性剂用量为10份时抗冲击强度可达1200J/m，样条为韧性断裂，冲击强度比纯PVC材料提高21倍，增韧效果极佳。具体实施例方式如下实施例1种子乳液的制备在装有搅拌器、回流冷凝装置的1000ml三口瓶中，通入氮气保护，恒温60℃，加入去离子水400g，0.20g十二烷基磺酸钠，20g丙烯酸丁酯，0.20g过二硫酸钾，搅拌，滴加由200gBA单体，60g去离子水，0.9g SLS乳化剂组成的预乳化液，聚合2小时，得种子乳液。配制预乳化液称BA单体300g，取去离子水30g，SLS乳化剂0.6g，CHP引发剂为0.3g，三丙烯酸三甘醇酯2.0g，用乳化机进行乳化得预乳化液。种子增长将400g去离子水，0.20g十二烷基磺酸钠加入三口瓶中，搅拌，在60℃下通氮气除氧，加入0.40g刁白块，10g种子乳液，滴加预乳化液，补加0.20g刁白块和0.20g十二烷基磺酸钠，继续反应2小时，开始滴加8g壳层反应单体甲基丙烯酸甲酯和0.10g过氧化氢异丙苯混合物，补加过二硫酸钾0.20g，继续反应1小时，冷却乳液，过滤，该粒子直径为220纳米，得到核壳重量比为96/4的抗冲击改性剂。称取聚氯乙烯PVC100份，CaCO33份，硬脂酸钙3份，三盐基硫酸铅1份，ACR I加工助剂1份，钛白粉3份，加入抗冲击改性剂8份，充分混合使之均匀分散，在双辊混炼机上于180℃下混炼5分钟，得到增韧改性PVC片材。将炼好的片材叠合在一起放在平板硫化机上于180℃下压制成3.0mm厚的样片，用AJU-22型冲击仪测试悬臂梁冲击强度，测试温度为22℃，按同样条件，改变抗冲击改性剂加入量为10份，测试增韧改性PVC样条的悬臂梁冲击强度值，具体结果见表1。实施例2种子乳液的制备在装有搅拌器、回流冷凝装置的1000ml三口瓶中，通入氮气保护，恒温60℃，加入去离子水400g，0.20g十二烷基磺酸钠，20g丙烯酸丁酯，0.20g过二硫酸钾，搅拌，滴加由200gBA单体，60g去离子水，0.9g SLS乳化剂组成的预乳化液，聚合2小时，得种子乳液。配制预乳化液称BA单体300g，取去离子水45g，SLS乳化剂1.5g，CHP引发剂为3.0g，接枝剂甲基丙烯酸烯丙酯3.0g，用乳化机进行乳化得预乳化液。种子增长将500g去离子水，0.20g十二烷基磺酸钠加入三口瓶中，搅拌，在60℃下通氮气除氧，加入0.40g刁白块，10g种子乳液，再滴加预乳化液，补加0.20g刁白块和0.20g十二烷基磺酸钠，继续反应2小时，开始滴加6g壳层反应单体甲基丙烯酸甲酯和0.10g过氧化氢异丙苯和0.01g叔十二烷基硫醇混合物，补加过二硫酸钾0.20g，继续反应1小时，冷却乳液，过滤，该粒子直径为220纳米，得到核壳重量比为97/3的抗冲击改性剂。称取聚氯乙烯PVC100份，CaCO33份，硬脂酸钙3份，三盐基硫酸铅1份，ACR I加工助剂1份，钛白粉3份，加入抗冲击改性剂8份，进行充分混合使之均匀分散，在双辊混炼机上于180℃下混炼5分钟，得到增韧改性PVC片材。将炼好的片材叠合在一起放在平板硫化机上于180℃下压制成3.0mm厚的样片，用AJU-22型冲击仪测试悬臂梁冲击强度，测试温度为22℃，按同样条件，改变抗冲击改性剂加入量为10份，测试增韧改性PVC样条的悬臂梁冲击强度值，具体结果见表1。实施例3种子乳液的制备在装有搅拌器、回流冷凝装置的1000ml三口瓶中，通入氮气保护，恒温60℃，加入去离子水400本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高聚氯乙烯抗冲击性能的改性剂，包括橡胶相与塑料相两种组织结构，其特征在于改性剂核为丙烯酸丁酯的均聚物或丙烯酸丁酯与丙烯酸三甘醇酯共聚物，占粒子总重量百分比的９６～１００％，表层塑料相组分为甲基丙烯酸甲酯的聚合物，占粒子总重量百分比的０～４％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张会轩，吴广峰，时海涛，杨海东，张明耀，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]