一种含环氧基团聚硅氧烷-丙烯酸酯弹性体的制备方法及其低温增韧尼龙管中的应用技术

本发明专利技术公开了一种含环氧基团聚硅氧烷

【技术实现步骤摘要】
一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法及其低温增韧尼龙管中的应用


[0001]本专利技术属于工程塑料改性
，特别是涉及一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法及其低温增韧尼龙管中的应用。

技术介绍

[0002]尼龙管简称PA管，是一种合成纤维，具有良好的力学性能、热性能、加工性能、耐磨、自润滑性、耐化学药品、耐油性和耐溶剂性能等，在汽车上的使用已经非常广泛，适用于各种车型的气制动管、汽车软轴软管、各种拉线衬管、供油系统的汽(柴)油输油管等，也可用于线束、机器人管线包，机床机械，电力设备，食品机械，自动化仪，电机马达等方面，保护电缆电线不受外力磨损及绝缘。但因多数尼龙管存在缺口敏感性，在低温或干燥状态下易脆化，冲击性能差，对裂纹扩展的抵抗能力较差，无法长时间在低温(
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55℃)环境下进行工作，使其应用领域受到了限制。
[0003]现阶段多使用橡胶弹性体、热塑性弹性体及其马来酸酐接枝物对尼龙管进行增韧，并具有较明显的增韧改性作用，但增韧的同时常常会大幅降低尼龙管的强度和模量。刚性粒子可以在增韧的同时增加材料的强度，但对材料韧性的提高幅度较小。核
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壳结构聚合物，特别是软核
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硬壳聚合物集弹性体和刚性粒子的优势于一体，在增韧的同时对材料的模量、强度降低程度小，将其用于增韧尼龙管是一个重要的研究方向。常用的软核
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硬壳聚合物如丙烯酸酯类共聚物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物(MBS)等，近年来较多地应用于工程塑料的增韧，如PVC、PC、PA等。有机硅
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丙烯酸酯类核壳聚合物，其核层有机硅树脂的玻璃化转变温度(Tg)低至
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120℃，相比于MBS、ACR等在耐低温方面具有明显优势，能赋予PC等工程塑料很好的低温韧性，但其在增韧尼龙方面尚未见研究报告。
[0004]近年来，为适应工业发展的需要，对尼龙进行增韧改性以改善上述缺陷引起了人们极大的关注，专利CN102115591A公开的增韧尼龙6具有良好的韧性而且较好地保持了尼龙本身的强度。专利CN101608062B公开的提供了一种具有优异的流动性、耐低温尼龙扎带料。专利CN101875778A公开了一种具有优异的超延展性、高缺口冲击强度及低温韧性的超韧尼龙合金及其制备工艺。以上专利虽然都得到了增韧的尼龙合金材料，但都未提供出在
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55℃甚至更低低温下仍然能保持材料优异延展性的解决方案。专利CN 103450644A提供了一种耐低温增韧尼龙的方法，使用了马来酸酐接枝物、聚酰胺弹性体、硅油等作为主/辅增韧剂低温增韧尼龙，展示出了优异的低温延展性和韧性，但增韧剂的添加量过高，达到了28％
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30％，并没有考虑到对尼龙拉伸强度、弯曲强度等力学性能的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是:提供了一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法，及其在低温增韧尼龙管中的应用，首先使用硅氧烷单体、硅烷偶联剂等在乳化剂、催化剂作用下合成了具有高交联度的聚硅氧烷乳液，再与丙烯酸酯类软单体在引发剂
作用下聚合得到小粒径的聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液，使用高分子胶乳附聚法合成聚丙烯酸酯附聚胶乳，将附聚胶乳与聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液进行附聚，再与聚丙烯酸酯类硬单体与丙烯酸酯类功能性单体共聚，在引发剂作用下制备得到具有较大粒径(400
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500nm)的聚硅氧烷
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丙烯酸酯复合乳液，再将此复合乳液经破乳、洗涤和真空干燥后，得到尼龙管低温增韧改性用复合弹性体粒子；将该复合弹性体粒子与尼龙6(尼龙管管材材质)熔融共混，在
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55℃下测试了对尼龙6的增韧效果，同时对比了市场上常用的尼龙管增韧剂产品，也对比测试了其他力学性能。结果显示，使用制备的大粒径聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体粒子用于增韧尼龙6，对比其它增韧剂具有更优异的耐低温(
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55℃)冲击性能，并且不会较大影响尼龙6的其它力学性能，使尼龙材料基体树脂有着较好的缺口冲击性能强度、加工性能、韧性和耐磨性，完全满足了汽车部件和尼龙管材等领域的应用需求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0007]a.聚硅氧烷乳液的制备：将环状硅氧烷单体、硅烷偶联剂Ⅰ、硅烷偶联剂Ⅱ、乳化剂Ⅰ、催化剂分散于去离子水中，混合均匀，控制搅拌速度，并在80
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90℃水浴中反应4
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5小时，得到高交联度的聚硅氧烷乳液；
[0008]b.聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液的制备：通入氮气排除体系空气，控制反应温度为60
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70℃，在聚硅氧烷乳液中加入一定量的乳化剂Ⅰ，向上述体系中缓慢加入去离子水、缓冲剂Na2CO3溶液，调节体系pH值至7
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9，加入丙烯酸酯类软单体、丙烯酸酯类交联剂和引发剂Ⅰ，反应2
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3h，得到聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液；
[0009]c.聚丙烯酸酯附聚胶乳的制备：将去离子水、少量丙烯酸酯类单体、复合乳化剂，混合后在反应瓶中预乳化1小时，加入引发剂Ⅰ发生聚合反应，将剩余的丙烯酸酯类单体、丙烯酸单体、复合乳化剂、去离子水经过预乳化工艺后逐渐滴加到第一步的预乳液中，温度控制在65
‑
75℃，搅拌速率恒定在180
‑
200rpm，每隔一定时间取样测试单体聚合转化率及胶乳粒径，当转化率达到90％以后，结束聚合反应得到聚丙烯酸酯附聚胶乳；
[0010]d.附聚胶乳制备大粒径聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯核乳液：将上述已制备的聚丙烯酸酯附聚胶乳、聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯核乳液、乳化剂Ⅰ以及去离子水混合，通氮气排除体系空气，加入引发剂Ⅰ溶液后反应2
‑
3小时，即得附聚后的大粒径聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯核乳液；
[0011]e.含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯复合乳液的制备：将附聚后的大粒径聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯核乳液、丙烯酸酯类硬单体、含环氧基团的丙烯酸酯类功能性单体、丙烯酸酯类交联剂及去离子水混合，缓慢加入引发剂Ⅰ溶液，在60
‑
75℃下反应3
‑
4小时，冷却，即可得到大粒径聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯复合乳液；
[0012]f.大粒径含环氧基团聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯弹性体的制备：将上述聚硅氧烷
‑
丙烯酸酯复合乳液，使用破乳剂破乳，经洗涤、烘干后即得到大粒径含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.聚硅氧烷乳液的制备：将环状硅氧烷单体、硅烷偶联剂Ⅰ、硅烷偶联剂Ⅱ、乳化剂Ⅰ、催化剂分散于去离子水中，混合均匀，控制搅拌速度，并在80
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90℃水浴中反应4
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5小时，得到高交联度的聚硅氧烷乳液；b.聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液的制备：通入氮气排除体系空气，控制反应温度为60
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70℃，在聚硅氧烷乳液中加入一定量的乳化剂Ⅰ，向上述体系中缓慢加入去离子水、缓冲剂Na2CO3溶液，调节体系pH值至7
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9，加入丙烯酸酯类软单体、丙烯酸酯类交联剂和引发剂Ⅰ，反应2
‑
3h，得到聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液；c.聚丙烯酸酯附聚胶乳的制备：将去离子水、少量丙烯酸酯类单体、复合乳化剂，混合后在反应瓶中预乳化1小时，加入引发剂Ⅰ发生聚合反应，将剩余的丙烯酸酯类单体、丙烯酸单体、复合乳化剂、去离子水经过预乳化工艺后逐渐滴加到第一步的预乳液中，温度控制在65
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75℃，搅拌速率恒定在180
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200rpm，每隔一定时间取样测试单体聚合转化率及胶乳粒径，当转化率达到90％以后，结束聚合反应得到聚丙烯酸酯附聚胶乳；d.附聚胶乳制备大粒径聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液：将上述已制备的聚丙烯酸酯附聚胶乳、聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液、乳化剂Ⅰ以及去离子水混合，通氮气排除体系空气，加入引发剂Ⅰ溶液后反应2
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3小时，即得附聚后的大粒径聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液；e.含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯复合乳液的制备：将附聚后的大粒径聚硅氧烷
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丙烯酸酯核乳液、丙烯酸酯类硬单体、含环氧基团的丙烯酸酯类功能性单体、丙烯酸酯类交联剂及去离子水混合，缓慢加入引发剂Ⅰ溶液，在60
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75℃下反应3
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4小时，冷却，即可得到大粒径聚硅氧烷
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丙烯酸酯复合乳液；f.大粒径含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备：将上述聚硅氧烷
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丙烯酸酯复合乳液，使用破乳剂破乳，经洗涤、烘干后即得到大粒径含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体。2.根据权利要求1所述的一种含环氧基团聚硅氧烷
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丙烯酸酯弹性体的制备方法，其特征在于：a步骤中，所述环状硅氧烷单体为六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷中的至少一种；所述硅烷偶联剂Ⅰ为三甲氧基甲基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷中的至少一种；所述催化剂为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、磷酸、十二烷基苯磺酸中的至少一种；所述乳化剂Ⅰ主要为阴离子型乳化剂，包括脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、磷酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种含环氧基团聚硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯猛，黄兴，廖云飞，张宝辉，杨凤凯，
申请(专利权)人：深圳市骏鼎达新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：