CN106279560B - 一种用于pvc型材的碳酸钙分散剂的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于PVC型材的碳酸钙分散剂的制备方法和应用,包括如下步骤:将6‑10重量份的相对分子量为500‑1200g/mol的烯丙基聚氧乙烯醚,10‑20重量份的不饱和羧酸,55‑75重量份的甲基丙烯酸甲酯,10‑15重量份的丙烯酸丁酯,配制成20%‑50%的水溶液,在常压,氮气保护下,加入乳化剂、引发剂和链转移剂进行反应,反应温度为80‑90℃,反应时间为5‑8小时,然后用碱液调节pH值至7‑8,经离心喷雾干燥获得粉末状产品。本产品可直接用于PVC型材生产中,可在保证PVC型材力学性能和热性能不变的同时,增加碳酸钙在PVC中的填充量,从而降低PVC制品的生产成本。

Description

一种用于PVC型材的碳酸钙分散剂的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种碳酸钙分散剂的技术领域,特别是涉及用于PVC型材的碳酸钙分散剂的制备方法和应用。
背景技术
碳酸钙是PVC型材生产中最常用的填充剂,在塑料中添加碳酸钙可以提高制品的力学性能、热性能、坚硬度、韧性和表面加工性能等,同时碳酸钙价格低廉,可大大降低制品生产成本。但由于碳酸钙为亲水性无机化合物,表面含有大量的羟基结构,使得碳酸钙与有机聚合物的亲和性差,易团聚,在PVC型材内部分散不均匀,从而造成PVC型材存在界面缺陷,降低PVC型材性能,并且随着填充量的增加,这些缺点更加明显。
因此,必须要提高碳酸钙在PVC树脂基体中的分散性才可以发挥其积极作用,目前主要采用的方法是对碳酸钙进行活化,广泛应用的活化剂主要有有机酸(盐)如硬脂酸、月桂酸、棕榈陵、木质素,偶联剂如钛酸酯类、铝酸酯类,高分子类各种表面活性剂如磷酸酯类、季胺盐类等。碳酸钙在生产过程中大多已经过活化处理,但其表面并不能达到完全均匀的状态。在PVC型材加工过程中,碳酸钙加入量过大仍然会团聚,降低制品性能。而在应用前再次对碳酸钙进行活化可以提高碳酸钙的分散性,但加大了工作量,降低工作效率,且增加了设备投入。因此,需要一种对碳酸钙有良好的分散作用,并与PVC树脂相容性较好的超分散剂,此超分散剂在塑料加工时可以与其他助剂一同加入,且不影响塑料的加工性能,在保证制品性能的前提下,提高碳酸钙在基体树脂中的分散性,从而增加碳酸钙在PVC型材中的填充量,降低生产成本。
聚羧酸类高分子表面活性剂作为水泥减水剂使水泥强度大幅度提高,施工性能大大改善,是近年来研究的一个热门课题,但将这类高分子分散剂添加到PVC型材的加工中,提高填料和各组分的分散性,至今未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于PVC型材生产中的聚羧酸系超分散剂的制备方法和应用,在PVC型材加工时与碳酸钙及其它助剂一起加入,提高碳酸钙在PVC中的分散性,增加碳酸钙在PVC型材中的填充量,提高产品质量,降低生产成本。
本发明所述的聚羧酸超分散剂的制备方法,包括如下步骤:
将6-10重量份的烯丙基聚氧乙烯醚,10-20重量份的不饱和羧酸,55-75重量份的甲基丙烯酸甲酯,10-15重量份的丙烯酸丁酯,配制成20%-50%的水溶液,在常压,氮气保护下,加入乳化剂、引发剂和链转移剂进行反应,反应温度为80-90℃,反应时间为5-8小时,然后用碱液调节pH值至7-8,经离心喷雾干燥获得粉末状产品。
所述烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为500-1200。
所述不饱和羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸中的一种或一种以上。
所述甲基丙烯酸甲酯可以用丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种代替。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和OP-10的混合物,用量为单体总质量的1-3%。
所述引发剂为硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种,用量占单体总质量的1-2%。
所述链转移剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、巯基丙酸、巯基乙酸中的一种,用量占单体总质量的0.05-0.3%
所述碱液为氢氧化钠、氨水或碳酸钠与水配制的浓度为20%-40%的稀溶液。
所述离心喷雾干燥的温度为150-200℃。
本发明制备的聚羧酸系超分散剂,可以提高碳酸钙的分散性,分散效率高,与PVC有较好的相容性,应用于PVC型材加工时可直接与其它助剂一同加入,提高制品的力学性能、坚硬度、韧性和表面加工性能等,同时还可以增加碳酸钙的填充量,降低PVC型材成本。
具体实施方式
下列实例用于更进一步说明本发明,而不是限制本发明的权利要求所限定的范围。
实施例1
在一个装有电动搅拌器,球形冷凝管、温度计的1000ml的四口烧瓶中,加入20g烯丙基聚氧乙烯醚,2g十二烷基硫酸钠,2g OP-10和220g水,然后高速搅拌30分钟,加热至90℃,在搅拌下采用蠕动泵同时缓慢滴加120g甲基丙烯酸甲酯和20g丙烯酸丁酯组成的混合溶液,100g重量浓度为20%的甲基丙烯酸和0.5%的巯基乙酸组成的水溶液,50g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液。滴加时间为3小时,滴加完毕后,95℃保持2小时,最后冷却至室温,用重量浓度为30%的氢氧化钠调pH值为7-8,用离心喷雾干燥喷粉,获得产品。
实施例2
在一个装有电动搅拌器,球形冷凝管、温度计1000ml的四口烧瓶中,加入20g烯丙基聚氧乙烯醚,2g十二烷基硫酸钠,1g OP-10和220g水,然后高速搅拌30分钟,加热至90℃,在搅拌下采用蠕动泵同时缓慢滴加100g苯乙烯和25g丙烯酸丁酯组成的混合溶液,100g重量浓度为20%的丙烯酸和0.5%的巯基乙酸组成的水溶液,50g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液。滴加时间为3小时,滴加完毕后,95℃保持2小时,最后冷却至室温,用重量浓度为30%的氢氧化钠调pH值为7-8,用离心喷雾干燥喷粉,获得产品。
实施例3
在一个装有电动搅拌器,球形冷凝管、温度计1000ml的四口烧瓶中,加入20g烯丙基聚氧乙烯醚,2g十二烷基硫酸钠,2g OP-10,36g甲基丙烯酸甲酯,6g丙烯酸丁酯,6g甲基丙烯酸和220g水,然后高速搅拌30分钟,加热至90℃,在搅拌下缓慢加入15g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液,待溶液泛蓝光后,保持90℃搅拌30分钟后,采用蠕动泵同时缓慢滴加84g甲基丙烯酸甲酯和14g丙烯酸丁酯的混合溶液,70g重量浓度为20%的甲基丙烯酸和0.5%的巯基乙酸组成的水溶液和35g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液。滴加时间为3小时,滴加完毕后,95℃保持2小时,最后冷却至室温,用重量浓度为30%的氢氧化钠调pH值为7-8,用离心喷雾在温度160℃下,干燥喷粉,获得产品。
实施例4
在一个装有电动搅拌器,球形冷凝管、温度计1000ml的四口烧瓶中,加入25g甲基烯丙基聚氧乙烯醚,,2g十二烷基硫酸钠,2g OP-10,和220g水,然后高速搅拌30分钟,加热至90℃,在搅拌下采用蠕动泵同时缓慢滴加100g丙烯酸甲酯和20g丙烯酸丁酯,120g重量浓度为20%的丙烯酸和0.5%的巯基乙酸组成的水溶液,55g重量浓度为5%的过硫酸钠水溶液。滴加时间为3小时,滴加完毕后,95℃保持2小时,最后冷却至室温,用重量浓度为30%的氢氧化钠调pH值为7-8,用离心喷雾干燥喷粉,获得产品。
实施例5
在一个装有电动搅拌器,球形冷凝管、温度计1000ml的四口烧瓶中,加入20g烯丙基聚氧乙烯醚,2g十二烷基硫酸钠,2g OP-10,36g苯乙烯,6g丙烯酸丁酯,6g丙烯酸和220g水,然后高速搅拌30分钟,加热至90℃,在搅拌下缓慢加入15g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液,待溶液泛蓝光后,保持90℃搅拌30分钟后,采用蠕动泵同时缓慢滴加84g苯乙烯和10g丙烯酸丁酯的混合溶液,70g重量浓度为20%的丙烯酸和0.5%的巯基乙酸组成的水溶液和35g重量浓度为5%的过硫酸铵水溶液。滴加时间为3小时,滴加完毕后,95℃保持2小时,最后冷却至室温,用重量浓度为30%的氢氧化钠调pH值为7-8,用离心喷雾干燥喷粉,获得产品。
实施例7
按照PVC型材的配方,将PVC树脂100份,轻质碳酸钙10-20份,分散剂0.5-2份、稳定剂2-4份、钛白粉5-10份、抗冲击改性剂7-10份,加工助剂2-5份及其它助剂10-20份,混合均匀,在20t的平板模压机下180-200℃模压成片,经制样机制成哑铃型样条。在只改变碳酸钙和分散剂的填充量,其它助剂保持不变的情况下,
测量材料性能如下表:
从以上数据可以看出:当碳酸钙填充量不变,加入本产品分散剂后,材料拉伸强度和冲击强度都有较大提高,当碳酸钙填充量增加10份,加入本产品分散剂后,材料力学性能基本保持不变。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于PVC型材的碳酸钙分散剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将6-10重量份的烯丙基聚氧乙烯醚,10-20重量份的不饱和羧酸,55-75重量份的甲基丙烯酸甲酯,10-15重量份的丙烯酸丁酯,配制成20%-50%的水溶液,在常压,氮气保护下,加入乳化剂、引发剂和链转移剂进行反应,反应温度为80-90℃,反应时间为5-8小时,然后用碱液调节pH值至7-8,经离心喷雾干燥获得粉末状产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为500-1200。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不饱和羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述甲基丙烯酸甲酯可以用丙烯酸甲酯或苯乙烯任意一种代替。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和OP-10的混合物,用量为单体总质量的1-3%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种,用量占单体总质量的1-2%。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述链转移剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、巯基丙酸、巯基乙酸中的一种,用量占单体总质量的0.05-0.3%。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱液为氢氧化钠、氨水或碳酸钠与水配制的浓度为20%-40%的稀溶液。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述离心喷雾干燥的温度为150-200℃。
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