CN111087716B - 一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法 - Google Patents

一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法，氯乙烯互穿网络聚合物包含如下重量份的组份：氯乙烯39.9‑50.4份、丙烯酸酯互穿网络胶乳2.1‑5.6份、丙烯酸丁酯17.5‑24.5份、引发剂0.1‑0.4份、链转移剂0.2‑0.8份、分散剂3.5‑4.9份、去离子水95‑125份。本发明采用多元共聚，引入低玻璃化温度的丙烯酸酯软单体，使得共聚树脂的玻璃化温度降低，获得了极好的加工性能，通过接枝丙烯酸酯互穿网络胶乳，获得了优异的抗冲击性能，多玻璃化温度的结构使其富集了内增塑性能、加工性能及减震性能；本发明采用悬浮聚合，所制备的产品纯度高，助剂残留少。

Description

一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法。
背景技术
众所周知，聚氯乙烯制品在加工制备的过程中需要加入各种助剂来改善其软硬度，流动性和抗冲击性等，但这些助剂均存在明显不足，比如增塑剂，虽能改善聚氯乙烯制品的软硬度，但其毒性大、易析出；再比如，加工助剂和抗冲击助剂，它们普遍价格昂贵，功能单一。此外，由于添加助剂种类多，助剂之间及助剂与聚氯乙烯之间均存在相容性差异，使得各种助剂在体系内分散不均匀，从而影响聚氯乙烯制品的最终性能。因此，制备一种功能多样、成本低、环保无毒、相容性好的特种氯乙烯树脂就十分必要。
发明内容
为了解决现有聚氯乙烯制品所添加的助剂种类繁多、不环保、相容性差的问题，本发明公开了一种氯乙烯互穿网络聚合物及其制备方法，该聚合物通过共聚低玻璃化温度的丙烯酸酯，获得了极好的加工性能，通过接枝丙烯酸酯互穿网络胶乳，获得了优异的抗冲击性能，多玻璃化温度的结构使其富集了内增塑性能、加工性能及减震性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氯乙烯互穿网络聚合物，包含如下重量份的组份：
Figure BDA0002317460680000011
作为优选，上述丙烯酸酯互穿网络胶乳由交联甲基丙烯酸甲酯和交联丙烯酸异辛酯聚合而成。
作为优选，上述丙烯酸酯互穿网络胶乳由如下重量份的各组分制备而成：丙烯酸异辛酯30-50份、甲基丙烯酸甲酯50-70份、邻苯二甲酸二烯丙酯0.2-0.5份、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.4-0.7份、十二烷基硫酸钠4-6份、过硫酸铵0.3-0.8份、去离子水100-200份。
作为优选，上述丙烯酸酯互穿网络胶乳由如下方法制备而成：
(1)按顺序将去离子水、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵加入乳化釜中，搅拌0.5-1小时，配制乳化液；
(2)将乳化釜中乳化液重量的1/4—1/2取出，置入反应釜中；
(3)将丙烯酸异辛酯和邻苯二甲酸二烯丙酯加入到反应釜，继续搅拌0.5-1小时；
(4)将甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入乳化釜中，开启搅拌；
(5)将反应釜升温至75-80℃，将乳化釜内的乳化液，在3-4小时内连续地、匀速地补加至反应釜中；
(6)待乳化液补加结束后，将反应釜升温至82-85℃，反应1-2小时，获得丙烯酸酯互穿网络胶乳。
作为优选，上述引发剂是偶氮二异丁腈和过氧化新戊酸叔丁酯的混合物。
作为优选，上述偶氮二异丁腈和过氧化新戊酸叔丁酯的重量比为3:1。
作为优选，上述链转移剂是十二烷基硫醇；所述分散剂是聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮甲基纤维素接枝共聚物的混合物。
作为优选，上述聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮甲基纤维素接枝共聚物的重量比为1:3。
一种氯乙烯互穿网络聚合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按顺序将去离子水、分散剂、引发剂、链转移剂、丙烯酸丁酯、氯乙烯加入到反应釜内，搅拌1-2小时；
步骤二：将反应釜升温至57-64℃进行反应；
步骤三：当反应釜内的压力降低0.2MPa时，在2～3小时内连续、均匀地加入丙烯酸酯互穿网络胶乳；
步骤四：当反应釜内的压力降至0.2MPa以下时，对反应釜进行氯乙烯回收处理；
步骤五：将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、洗涤、再脱水和干燥处理，之后使用40目筛网对干燥后的物料进行筛分，即得氯乙烯互穿网络聚合物。
作为优选，上述步骤五中干燥处理的方法为，用38-48℃的热风对脱水物料进行干燥处理。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明采用多元共聚，引入低玻璃化温度的丙烯酸酯软单体，使得共聚树脂的玻璃化温度降低，获得了极好的加工性能，通过接枝丙烯酸酯互穿网络胶乳，获得了优异的抗冲击性能，多玻璃化温度的结构使其富集了内增塑性能、加工性能及减震性能；
(2)本发明采用悬浮聚合，所制备的产品纯度高，助剂残留少；
(3)本发明添加了少量丙烯酸酯互穿网络胶乳，这些胶乳在聚合物内部构建了一个交联硬单体和交联软单体的互穿网络，使聚合物体系在受到冲击的过程中，由于交联硬单体的存在，应力能够快速集中，并迅速通过交联软单体诱发银纹剪切带，使得冲击能量的耗散速度和阈值大幅提升，可大幅提高制品的抗冲击性能；
(4)本发明的聚合物作为一种特种氯乙烯树脂可以直接替代或部分替代聚氯乙烯树脂进行生产加工，在制备聚氯乙烯制品时无需添加额外的助剂，可有效提高材料的性能。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
丙烯酸酯互穿网络胶乳由如下方法制备而成：
(1)按顺序将去离子水、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵加入乳化釜中，搅拌0.5-1小时，配制乳化液；
(2)将乳化釜中乳化液重量的1/4—1/2取出，置入反应釜中；
(3)将丙烯酸异辛酯和邻苯二甲酸二烯丙酯加入到反应釜，继续搅拌0.5-1小时；
(4)将甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入乳化釜中，开启搅拌；
(5)将反应釜升温至75-80℃，将乳化釜内的乳化液，在3-4小时内连续地、匀速地补加至反应釜中；
(6)待乳化液补加结束后，将反应釜升温至82-85℃，反应1-2小时，获得丙烯酸酯互穿网络胶乳。
丙烯酸酯互穿网络胶乳的制备例1-4所用的各组分及其重量份及实验参数见表1。
表1
Figure BDA0002317460680000031
Figure BDA0002317460680000041
采用制备例4所获得的丙烯酸酯互穿网络胶乳制备氯乙烯互穿网络聚合物，制备方法包括以下步骤：
步骤一：按顺序将去离子水、分散剂、引发剂、链转移剂、丙烯酸丁酯、氯乙烯加入到反应釜内，搅拌1-2小时；
步骤二：将反应釜升温至57-64℃进行反应；
步骤三：当反应釜内的压力降低0.2MPa时，在2～3小时内连续、均匀地加入丙烯酸酯互穿网络胶乳；
步骤四：当反应釜内的压力降至0.2MPa以下时，对反应釜进行氯乙烯回收处理；
步骤五：将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、洗涤、再脱水和干燥处理，之后使用40目筛网对干燥后的物料进行筛分，即得氯乙烯互穿网络聚合物。
其中，引发剂是偶氮二异丁腈和过氧化新戊酸叔丁酯的混合物，二者重量比为3:1；分散剂是聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮甲基纤维素接枝共聚物的混合物，二者重量比为1:3；链转移剂是十二烷基硫醇；步骤五中干燥处理的方法为，用38-48℃的热风对脱水物料进行干燥处理。
实施例1-4和对比例1-2中各组分及其用量见表2。
表2
Figure BDA0002317460680000042
采用实施例1-4所制备的氯乙烯互穿网络聚合物、对比例1-2所制备的氯乙烯聚合物以及普通聚氯乙烯(制备对比例3-5)作为原料，按照表3中的配方加工成2mm厚的片材。
表3
Figure BDA0002317460680000051
将制备实施例1-4和制备对比例1-5所获得的片材进行各项性能测试，测试结果见表4。
表4
Figure BDA0002317460680000052
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：包含如下重量份的组份：
Figure FDA0003309933990000011
所述丙烯酸酯互穿网络胶乳由如下方法制备而成：
(1)按顺序将去离子水、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵加入乳化釜中，搅拌0.5-1小时，配制乳化液；
(2)将乳化釜中乳化液重量的1/4—1/2取出，置入反应釜中；
(3)将丙烯酸异辛酯和邻苯二甲酸二烯丙酯加入到反应釜，继续搅拌0.5-1小时；
(4)将甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入乳化釜中，开启搅拌；
(5)将反应釜升温至75-80℃，将乳化釜内的乳化液，在3-4小时内连续地、匀速地补加至反应釜中；
(6)待乳化液补加结束后，将反应釜升温至82-85℃，反应1-2小时，获得丙烯酸酯互穿网络胶乳；
所述氯乙烯互穿网络聚合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按顺序将去离子水、分散剂、引发剂、链转移剂、丙烯酸丁酯、氯乙烯加入到反应釜内，搅拌1-2小时；
步骤二：将反应釜升温至57-64℃进行反应；
步骤三：当反应釜内的压力降低0.2MPa时，在2～3小时内连续、均匀地加入丙烯酸酯互穿网络胶乳；
步骤四：当反应釜内的压力降至0.2MPa以下时，对反应釜进行氯乙烯回收处理；
步骤五：将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、洗涤、再脱水和干燥处理，之后使用40目筛网对干燥后的物料进行筛分，即得氯乙烯互穿网络聚合物。
2.如权利要求1所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯互穿网络胶乳由交联甲基丙烯酸甲酯和交联丙烯酸异辛酯聚合而成。
3.如权利要求2所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯互穿网络胶乳由如下重量份的各组分制备而成：丙烯酸异辛酯30-50份、甲基丙烯酸甲酯50-70份、邻苯二甲酸二烯丙酯0.2-0.5份、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.4-0.7份、十二烷基硫酸钠4-6份、过硫酸铵0.3-0.8份、去离子水100-200份。
4.如权利要求1所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述引发剂是偶氮二异丁腈和过氧化新戊酸叔丁酯的混合物。
5.如权利要求4所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述偶氮二异丁腈和过氧化新戊酸叔丁酯的重量比为3:1。
6.如权利要求1所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述链转移剂是十二烷基硫醇；所述分散剂是聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮甲基纤维素接枝共聚物的混合物。
7.如权利要求6所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮甲基纤维素接枝共聚物的重量比为1:3。
8.如权利要求1所述的氯乙烯互穿网络聚合物，其特征在于：所述步骤五中干燥处理的方法为，用38-48℃的热风对脱水物料进行干燥处理。
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