CN101386655A - 新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂、高分子分散剂制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂、高分子分散剂制备方法及应用，该分散剂为丙烯酸类高分子聚合物乳液，该分散剂中含有水合二氧化硅和羧基纤维素，为采用将丙烯酸脂类单体、甲基丙烯酸脂类单体、苯乙烯与丙烯腈混合单体聚合，之后向聚合后乳液中添加羧基纤维素和水合二氧化硅制备而成，本分散剂可与现有聚氯乙烯分散剂组合使用。本分散剂能够有效的保持PVC结构颗粒的空隙率及颗粒大小，解决了PVC加工过程的相融性问题，能使PVC的加工粘性降低，有利于材料加工成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学助剂，尤其是涉及一种在制备聚氯乙烯时用的分散剂。
背景技术
目前在聚氯乙烯(PVC)由氯乙烯单体聚合而成中，其制备多采用悬浮聚合法，少量采用乳液聚合法，在采用悬浮聚合法制备聚氯乙烯中，为了保持成品颗粒的空隙率及颗粒大小，以有利于材料的加工性，多采用加大搅拌功率进行搅拌或增加分散剂的用量来达到这一目的，这在一定程度上增加了生产工艺中的消耗。而目前也存在一些复合分散体系，虽然能改善PVC的颗粒性能，但其加工性及与助剂的相融性却存在着一定的缺陷，不利于材料的加工成型。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种能完全改进PVC加工过程的相融性问题，同时能使的PVC的加工粘性降低以使PVC有着更好的加工性，有利于材料加工成型的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂，同时提供了该高分子分散剂的制备方法及其在聚氯乙烯合成中的应用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂，该分散剂为丙烯酸类高分子聚合物乳液，该分散剂中含有水合二氧化硅和羧基纤维素。
按质量含量计，该分散剂乳液中的固含量为47--55％，该固含量中高分子聚合物为≥38％。
并且该分散剂乳液的固含量中，水合二氧化硅占1-2％，羧基纤维素占8-10％。并且可以根据实际生产中的情况，优选的调整使该固含量中丙烯酸类高分子聚合物含量≥42％；
如该新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂的指标乳液可以采用：
按质量含量计，乳液固含量为47-51％，其中该固含量中丙烯酸类高分子聚合物为≥38％，水合二氧化硅占1％，羧基纤维素占8％；或乳液固含量为51-55％，其中该固含量中丙烯酸类高分子聚合物为≥42％，水合二氧化硅占1％，羧基纤维素占8％，或乳液固含量为54-55％，其中该固含量中丙烯酸类高分子聚合物为≥42％，而水合二氧化硅占2％，羧基纤维素占10％等。
本新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂制备方法为：按乳液聚合工艺，将丙烯酸脂类单体、甲基丙烯酸脂类单体、苯乙烯与丙烯腈混合单体中的一种或一种以上聚合，之后向聚合后乳液中添加羧基纤维素和水合二氧化硅制备而成。并且该聚合工艺为在氮气保护下在60-80℃范围内进行。其中乳液聚合可采用在引发体系下进行。
水合二氧化硅的添加量为相对聚合后乳液质量的1-2％，羧基纤维素的添加量为相对聚合后乳液质量的8-10％。
本新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂在用于PVC聚合反应时，本高分子分散剂的用量为相对氯乙烯单体质量的0.1％-3％，考虑到本分散剂的添加量过大会带来成本上升，而过小又起不到好的效果，所以优选的本高分子分散剂的用量为相对氯乙烯单体质量的0.5％-2％。
并且本高分子分散剂在使用时可与现有聚氯乙烯分散剂如聚乙烯醇和甲基纤维素、乙基纤维素衍生物等组合使用，以提高使用效果。在使用时可将本高分子分散剂与现有聚氯乙烯分散剂加入水中混合均匀，调整溶液PH值6.0-7.0，然后用于正常的聚氯乙烯生产工艺，如悬浮聚合法的生产工艺。
本发明的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂为一种疏水性高分子材料，使用本分散剂能够有效的保持PVC结构颗粒的空隙率及颗粒大小，并且完全解决了PVC加工过程的相融性问题，能使PVC的加工粘性降低，有利于材料加工成型。并且本新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂的制备工艺流程简单易行，收率高。本新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂可以方便的应用于原常规的聚氯乙烯合成工艺，非常的方便。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实例一：
1.在1立方的反应釜内制备乳液，步骤包括：加入
去离子水：280公斤
DOWFAX 2A1：6公斤
丙烯酸丁酯：80公斤
甲基丙烯酸甲酯：180公斤
过硫酸钾：0.1公斤
吊白块：0.1公斤
在氮气保护下搅拌升温到反应温度，将温度控制在80度反应两小时，降温到55度冷却后，得到聚合乳液；
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加10公斤羧甲基纤维素，2公斤水合二氧化硅，搅拌1小时后，制备出新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂；
3.取本分散剂1％(相对氯乙烯单体质量)，聚乙烯醇0.5％(相对氯乙烯单体质量)，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，调整溶液PH值6.0-7.0按常规的悬浮聚合法聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，制备聚氯乙烯后干燥包装。
实例二
1.将实例一中的丙烯酸丁酯替换为甲基丙烯酸正丁酯，其它不变聚合得本发明分散剂。
2.其它不变，得聚氯乙烯树脂。
实例三
1.将实例一中的甲基丙烯酸甲酯替换为苯乙烯与丙烯腈(苯乙烯与丙烯腈按质量比4:1使用)，其它不变聚合得本发明材料。
2.其它不变，得聚氯乙烯树脂。
实例四
1按实例一聚合得到聚合乳液；
2.取100公斤乳液，放入乳化罐中，添加9公斤羧甲基纤维素，1.5公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.取本分散剂0.5％(相对氯乙烯单体质量)，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，调整溶液PH值6.0-7.0，按原有的悬浮聚合法聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯后干燥包装。
实例五
1按实例一聚合得到聚合乳液；
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加9.5公斤羧甲基纤维素，1.7公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.取本分散剂1.5％(相对氯乙烯单体质量)，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，溶液PH值6.0-7.0，按原有的悬浮聚合法聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯后干燥包装。
实例六
1按实例一聚合得到聚合乳液。
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加10公斤羧甲基纤维素，2公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.取本分散剂2％(相对氯乙烯单体质量)，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，调整溶液PH值6.0-7.0，按悬浮聚合法聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯后干燥包装。
实例七
1按实例一聚合得到聚合乳液。
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加10公斤羧甲基纤维素，2公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.相对氯乙烯单体质量，取本分散剂2.5％，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，按原有的聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯并干燥包装。
实例八
1按实例一聚合得到聚合乳液。
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加10公斤羧甲基纤维素，2公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.相对氯乙烯单体质量，取本分散剂0.3％，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，按原有的聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯并干燥包装。
实例九
1按实例一聚合得到聚合乳液。
2.取100公斤聚合乳液，放入乳化罐中，添加10公斤羧甲基纤维素，2公斤水合二氧化硅，搅拌1小时，制备出新型分散剂。
3.相对氯乙烯单体质量，取本分散剂0.1％，聚乙烯醇0.5％，组合为复合分散体系，加入到去离子水中搅拌30分钟后，按原有的聚合工艺，加入氯乙烯单体升温聚合，得到聚氯乙烯并干燥包装。
产品测试：
1.孔隙率测定采用四氯化碳法比较各样品的孔隙率。在已知质量的2#砂芯离心试管中称取样品2g(精确至0.001g)，将此试管置于四氯化碳中浸泡20min，然后在离心器中离心30min(转速为2000r/min)后称重。孔隙率按下式计算：
其中，Δms为样品颗粒吸收四氯化碳后质量增量；ρs为四氯化碳的密度，取1.594g/cm3；m为样品质量；ρ为样品实测密度(按国家标准GB1033-86法测试，其中浸渍液选用正庚烷)。孔隙率测定如下表
| 试样 | 孔隙率(％) |
| 实施例1 | 16.4 |
| 实施例2 | 15.9 |
| 实施例3 | 15.8 |
| 实施例4 | 14.4 |
| 实施例5 | 17.1 |
| 实施例6 | 17.6 |
| 实施例7 | 17.4 |
| 实施例8 | 14.2 |
| 实施例9 | 14.6 |
未使用本高分子分散剂生产的聚氯乙烯产品孔隙率为13.9％，
2.流变性能和加工流变性能测试采用转矩流变仪，170℃，40r/min下测定试样的熔融时间、最大转矩与平衡转矩。测定如下表
| 试样 | 塑化时间S | 塑化度 |
| 实施例1 | 134 | 良 |
| 实施例2 | 145 | 良 |
| 实施例3 | 162 | 良 |
| 实施例4 | 176 | 稍差 |
| 实施例5 | 121 | 优 |
| 实施例6 | 117 | 优 |
| 实施例7 | 112 | 优 |
| 实施例8 | 184 | 差 |
| 实施例9 | 187 | 差 |
未使用本高分子分散剂生产的聚氯乙烯产品塑化时间195秒，塑化度差。
由此可见，使用本高分子分散剂生产的聚氯乙烯产品的孔隙率和流变性能和加工流变性能得到改善，有着更好的加工性及相融性，并且随着本高分子分散剂的添加量增大而改善效果显著，但是考虑到添加量加大会带来成本上升，小又起不到好的效果，所以本本高分子分散剂的添加量优选0.5-2％。
Claims (10)
1、新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂，其特征在于：该分散剂为丙烯酸类高分子聚合物乳液，该分散剂中含有水合二氧化硅和羧基纤维素。
2、如权利要求1所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂，其特征在于：该分散剂乳液中的固含量为47--55％，该固含量中高分子聚合物为≥38％。
3、如权利要求2所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂，其特征在于：所述分散剂乳液的固含量中，水合二氧化硅占1-2％，羧基纤维素占8-10％。
4、新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂制备方法，其特征在于：按乳液聚合工艺，将丙烯酸脂类单体、甲基丙烯酸脂类单体、苯乙烯与丙烯腈混合单体中的一种或一种以上聚合，之后向聚合后乳液中添加羧基纤维素和水合二氧化硅制备而成。
5、如权利要求4所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂制备方法，其特征在于：所述聚合工艺为在氮气保护下在60-80℃范围内进行。
6、如权利要求4或5所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂制备方法，其特征在于：所述水合二氧化硅的添加量为相对聚合后乳液质量的1-2％，所述羧基纤维素的添加量为相对聚合后乳液质量的8-10％。
7、新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂用于PVC聚合反应，其特征在于：本高分子分散剂的用量为相对氯乙烯单体质量的0.1％-3％。
8、如权利要求7所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂用于PVC聚合反应，其特征在于：本高分子分散剂的用量为相对氯乙烯单体质量的0.5％-2％。
9、如权利要求7所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂用于PVC聚合反应，其特征在于：本高分子分散剂与现有聚氯乙烯分散剂组合使用。
10、如权利要求7、8或9所述的新型聚氯乙烯合成用高分子分散剂用于PVC聚合反应，其特征在于：将本高分子分散剂与现有聚氯乙烯分散剂加入水中混合均匀，溶液PH值6.0-7.0，然后用于聚氯乙烯合成。
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|---|---|---|---|---|
| CN102030867B (zh) * | 2009-09-28 | 2014-11-12 | Lg化学株式会社 | 制备氯乙烯接枝共聚物树脂的方法 |
| CN106905462A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-06-30 | 淄博职业学院 | 一种分散剂及其制备方法 |
| CN112876897A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 浙江潘季新材料股份有限公司 | 一种特异性强的电泳涂料分散剂及其应用 |
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