CN114736468B - 一种高韧性pvc共混材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性pvc共混材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性PVC共混材料，其制备方法为：(1)纳米核壳结构乳液的制备：向反应容器中加入去离子水和引发剂，然后加入核层单体、交联剂和乳化剂，在80～100℃下保温反应5～7小时；然后加入壳层单体与引发剂溶液的混合液，继续保温反应3～4小时，制备得到纳米核壳结构乳液；(2)PVC‑ACR共混材料的制备：将纳米核壳结构乳液以乳液状态分散在PVC粉末中，干燥得到PVC‑ACR粉末，然后加入热稳定剂、外滑剂、内滑剂和重质CaCO3，混和均匀，进行混炼，得高韧性PVC共混材料。本发明的高韧性PVC共混材料，拉伸强度高，抗冲击强度高，断裂伸长率高，具有良好的韧性，可代替工程塑料进行应用。

Description

一种高韧性PVC共混材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高韧性PVC共混材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)材料具有刚性好、强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性好以及软硬度可调等优点，但其加工性能差，脆性大，缺口冲击强度和热变形温度低，因此PVC塑料很难代替工程塑料，这使得它的应用范围受到了很大的限制。由此，有必要研发一种具有高韧性的PVC材料。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种高韧性PVC共混材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高韧性PVC共混材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米核壳结构乳液(ACR乳液)的制备：向反应容器中加入去离子水和引发剂，在80～100℃下搅拌0.5小时，加入核层单体、交联剂和乳化剂，在80～100℃下保温反应5～7小时；然后加入壳层单体与引发剂溶液的混合液，加料时间控制在3～4小时，加料完毕后继续保温反应3～4小时，制备得到纳米核壳结构乳液；
所述核层单体选自丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)，苯乙烯(ST)、异辛酯(EHA)中的任意一种或两种以上；
所述壳层单体选自甲基丙烯酸甲酯(MMA)；
所述纳米核壳结构乳液中，核壳单体占35％～50％，交联剂占1％～4％，乳化剂占1％～2％，引发剂占0.2％～0.3％，去离子水占45％～60％；
(2)PVC-ACR共混材料的制备：将上述制备的纳米核壳结构乳液以乳液状态分散在PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，然后加入热稳定剂、外滑剂、内滑剂和重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min，即得高韧性PVC共混材料；
所述PVC粉末、纳米核壳结构乳液、热稳定剂、外滑剂、内滑剂和重质CaCO3的用量配比关系如下，各组分按重量份计：PVC粉末100～107份，纳米核壳结构乳液3～7份，热稳定剂2～3份，外滑剂0.2～0.5份，内滑剂0.5～1.0份，重质CaCO3 10～15份。
进一步地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾。
进一步地，所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDGMA)。
进一步地，所述乳化剂选自CO-436乳化剂，CO-897乳化剂，2A1乳化剂。
利用上述方法制备得到的高韧性PVC共混材料，拉伸强度高，抗冲击强度高，断裂伸长率高，具有良好的韧性，可代替工程塑料进行应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域技术人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1制备高韧性PVC共混材料
步骤如下：
(1)ACR乳液的制备
将400g去离子水加入到1000ml的四口圆底烧瓶，加入2g浓度为5％(g/ml)的过硫酸钾溶液，8g CO-897，升温加热至83℃。
将20g EDGMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)，12g AA(丙烯酸)，208g MMA(甲基丙烯酸甲酯)，60g BA(丙烯酸丁酯)，100g ST(苯乙烯)进行预乳化。将1/10预乳化液加入四口烧瓶中，控制温度83℃，待出现蓝相后，将剩余的预乳化液滴加到四口烧瓶中，滴加时间为4小时，每隔10min加入2g 5％KPS溶液(过硫酸钾溶液)。
加170g MMA(甲基丙烯酸甲酯)进行壳的聚合反应，将MMA滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将16g 5％KPS溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度85℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液。
(2)PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的ACR乳液以乳液状态分散在100g PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，加入2.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
实施例2高韧性PVC共混材料
步骤如下：
(1)ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入2g 5％的KPS溶液，升温加热至85℃。将68g BA(丙烯酸丁酯)，134g ST(苯乙烯)，134g EHA(异辛酯)8.6g CO-436作为乳化剂，12g EGDMA作为交联剂，加入520g水进行预乳化。滴加时间为4h，滴加结束，保温2h。
加68g MMA(甲基丙烯酸甲酯)，100g ST进行壳的聚合反应，将MMA滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将16g KPS溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度85℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液。
(2)PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为5％，pH为8左右的ACR乳液以乳液状态分散在100g PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入2.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
实施例3高韧性PVC共混材料
步骤如下：
(1)ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入2g 5％的KPS溶液，升温加热至85℃。将336gBA(丙烯酸丁酯)，8.6g CO-436和1.74g2A1作为乳化剂，12g EGDMA作为交联剂，加入520g水进行预乳化。滴加时间为4h，滴加结束，保温2h。
加168g MMA(甲基丙烯酸甲酯)进行壳的聚合反应，将MMA滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将16g KPS溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度85℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液。
(2)PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为5％，pH为8的ACR乳液以乳液状态分散在100g PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入2.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
实施例4高韧性PVC共混材料
步骤如下：
(1)ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入4g 5％的KPS溶液，升温加热至90℃。将336g BA(丙烯酸丁酯)，8.6g CO-436作为乳化剂，12gEGDMA作为交联剂，加入520g水进行预乳化。滴加时间为5h，滴加结束，保温2h。
加168克MMA(甲基丙烯酸甲酯)进行壳的聚合反应，将MMA滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将18g KPS溶液加入36g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度90℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液。
(2)PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为5％，pH为7的ACR乳液以乳液状态分散在100g PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入3.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
实施例5高韧性PVC共混材料
步骤如下：
(1)ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入2.2g 5％的KPS溶液，升温加热至78℃。将68g BA(丙烯酸丁酯)，140g ST(苯乙烯)，134g EHA(异辛酯)，7.8g CO-436作为乳化剂，14g EGDMA作为交联剂，加入520g水进行预乳化。滴加时间为4h，滴加结束，保温2h。
加68g MMA(甲基丙烯酸甲酯)，100g ST进行壳的聚合反应，将MMA滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将19g KPS溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度78℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液。
(2)PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为7％，pH为7.5左右的ACR乳液以乳液状态分散在100g PVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入3.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
对比例
在100g PVC粉末中加入2.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对上述混合物进行混炼，混炼时间为15min。
性能测试：上述实施例1～5以及对照组制备的产品，经平板硫化仪制片，裁剪制样，进行拉伸性能测试和抗冲击性能测试，测试结果见表1～表3。由表1～表3可知，本发明的高韧性PVC共混材料，拉伸强度高，抗冲击强度高，断裂伸长率高，具有良好的韧性，可代替工程塑料进行应用。
表1拉伸性能测试结果
项目 最大拉伸力(N)
实施例1 136.3
实施例2 159.8
实施例3 152.6
实施例4 143.9
实施例5 140.7
对比例 62.4
表2抗冲击性能测试结果
项目 抗冲击强度(KJ/m-2)
实施例1 7.3
实施例2 9.2
实施例3 8.6
实施例4 7.6
实施例5 8.3
对比例 6.1
表3断裂伸长率测试结果
给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种高韧性PVC共混材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入2g 5%的过硫酸钾溶液，升温加热至85℃；加入68g丙烯酸丁酯，134g苯乙烯，134g丙烯酸异辛酯，以8.6 g CO-436作为乳化剂，12g二甲基丙烯酸乙二醇酯作为交联剂，加入520g水进行预乳化；滴加时间为4h，滴加结束，保温2h；
加68g甲基丙烯酸甲酯，100g苯乙烯进行壳的聚合反应，将甲基丙烯酸甲酯滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将16g过硫酸钾溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度85℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液；
（2）PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为5%、pH为8的ACR乳液以乳液状态分散在100gPVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入2.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对混合物进行混炼，混炼时间为15min，得高韧性PVC共混材料。
2.一种高韧性PVC共混材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）ACR乳液的制备
将200g去离子水加入到2000毫升的四口圆底烧瓶，加入2.2g 5%的过硫酸钾溶液，升温加热至78℃；加入68g丙烯酸丁酯，140g苯乙烯，134g丙烯酸异辛酯，以7.8 g CO-436作为乳化剂，14g二甲基丙烯酸乙二醇酯作为交联剂，加入520g水进行预乳化；滴加时间为4h，滴加结束，保温2h；
加68g甲基丙烯酸甲酯，100g苯乙烯进行壳的聚合反应，将甲基丙烯酸甲酯滴加进核乳液中，用时3个小时，同时将19g过硫酸钾溶液加入32g水中，分六次加入乳液中，再保温4小时，温度78℃，得到反应较彻底的核壳结构的乳液；
（2）PVC-ACR混合材料的制备
将上述制备的质量比为7%、pH为7.5的ACR乳液以乳液状态分散在100gPVC粉末中，干燥得到PVC-ACR粉末，在PVC-ACR粉末中加入3.5g热稳定剂，0.4g外滑剂，0.8g内滑剂和10g重质CaCO3，混和均匀，利用Haake转矩流变仪对混合物进行混炼，混炼时间为15min，得高韧性PVC共混材料。
3.利用权利要求1或2所述的制备方法制备得到的高韧性PVC共混材料。
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