CN116063630A - 一种acr抗冲改性剂粉体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，本发明属于复合材料技术领域，其步骤为：依次制备种子乳液、核单体预乳化液、壳单体预乳化液，然后将核单体预乳化液滴加入种子乳液中制备核乳液，再将壳单体预乳化液滴加入核乳液中，最后加入弹性体，反应完成后进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。本发明通过采用乳液聚合物的分步聚合法制备具有多层核壳结构形态的乳胶粒，其拉伸强度在50MPa以上，断裂伸长率在82%以上，低温抗冲击强度在49KJ/m³以上。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体是涉及一种ACR抗冲改性剂及其制备方法。
背景技术
PVC是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。工业生产的PVC分子量一般在5万-11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加，无固定熔点，80-85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160-180℃开始转变为粘流态，有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5-10kJ/㎡。
抗冲击性能差是工业上PVC塑料的性能缺陷，尤其在低温时因抗冲击性能太低而使其应用受到限制。因此在PVC塑料生产中通常加入抗冲改性剂来提高PVC的抗冲性能，其中ACR抗冲改性剂具有优异的性能，在用ACR抗冲改性剂的制品中，分散着许多的聚丙烯酸酯橡胶微粒，它可以有效的吸收冲击能量，赋予PVC制品优异的抗冲击性能，同时可以改善PVC塑料的耐候性，并且可以最大限度的保持PVC所固有的优异力学性能和热性能。目前，随着科技的进步，市场上对ACR抗冲改性剂的性能要求越来越高，包括拉伸强度、断裂伸长率及低温抗冲击强度等，而市场上的大部分ACR抗冲改性剂的拉伸强度在40MPa以上，断裂伸长率在70%以下，低温抗冲击强度在20KJ/m³以下，远不能满足PVC产品的改性生产需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）在种子釜里加入去离子水、乳化剂、丙烯酸丁酯和交联剂，进行搅拌，并加热至70-80℃后，加入引发剂，引发聚合反应，在反应至单体转化率达到95%后，得到种子乳液；
2）将去离子水、乳化剂和引发剂投入核单体预乳化槽中，待溶解后再加入丙烯酸丁酯、交联单体和接枝剂甲基丙烯酸烯丙脂，经过激烈搅拌，得到核单体预乳化液；
3）将去离子水、乳化剂和引发剂投入壳单体预乳化槽中，待溶解后再加入壳单体甲基丙烯酸甲酯，经过激烈搅拌，得到壳单体预乳化液；
4）将种子乳液投入反应釜中，在搅拌下升温至70-80℃后，开始滴加核单体预乳化液进行制核反应，当单体转化率达95%后，得到核乳液；
5）在核乳液中滴加壳单体预乳化液，进行包壳反应，反应完成后加入弹性体，反应完成后得到具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液；
6）将具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。
优选的，步骤1）中所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
优选的，步骤1）中所述交联剂为二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯中的至少一种。
优选的，步骤1）中所述引发剂为过硫酸钾。
优选的，步骤1）中所述种子乳液各组分组成按重量份计，去离子水70-85份、乳化剂1-2份、丙烯酸丁酯32-38份、交联剂1-1.5份份、引发剂0.3-0.6份。
优选的，步骤2）中所述核单体预乳化液各组分组成按重量份计，去离子水70-80份、乳化剂1.5-2份、引发剂0.3-0.6份、丙烯酸丁酯32-35份、交联剂1-1.5份、接枝剂0.5-0.8份。
优选的，步骤3）中所述壳单体预乳化液各组分组成按重量份计，去离子水70-76份、乳化剂1.5-2份、引发剂0.3-0.6份、甲基丙烯酸甲酯32-35份。
优选的，步骤4）中所述核乳液各组分组成按重量份计，种子乳液40-50份、核单体预乳化液40-50份。
优选的，步骤5）中所述ACR乳液各组分组成按重量份计，核乳液35-40份、壳单体预乳化液35-40份、弹性体20-25份。
优选的，步骤5）中所述弹性体为氯化聚乙烯、氯丁橡胶中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过采用乳液聚合物的分步聚合法制备具有核壳结构形态的乳胶粒，通过将第一阶段的乳胶粒设定为高粘度聚合物，有利于形成正向核壳型乳胶粒，在核单体中加入交联剂，形成有交联结构聚合物的乳胶粒，可以显著增大乳胶粒的内部粘度，从而增加了单体自由基与壳聚合物的扩散阻力，更容易形成正向核壳型乳胶粒；
2、本发明方法在制核阶段乳液聚合反应完成后，以饥饿式加料方式加入交联单体，然后再加入壳单体进行包壳反应，壳单体、自由基和新生的壳聚合物很难穿越这个粘滞阻力巨大的交联聚合物层，这样可以使新生成的聚合物包覆在核乳胶粒的表面，形成具有互穿网络过渡层的正向核壳结构乳胶粒。
3、本发明方法通过加入弹性体，使制备的ACR抗冲改性剂粉体由原来的单层结构变成多层结构，大幅提升了其性能，使得拉伸强度在50MPa以上，断裂伸长率在82%以上，低温抗冲击强度在49KJ/m³以上。
实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，按如下步骤进行：
1）在种子釜里加入去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、丙烯酸丁酯和交联剂，进行搅拌，并加热至70℃后，加入引发剂，引发聚合反应，在反应至单体转化率达到95%后，得到种子乳液，按重量份计，去离子水70份、乳化剂1份、丙烯酸丁酯32份、交联剂1份份、引发剂0.3份；
2）将去离子水、乳化剂和引发剂投入核单体预乳化槽中，待溶解后再加入丙烯酸丁酯、交联单体和接枝剂甲基丙烯酸烯丙脂，经过激烈搅拌，得到核单体预乳化液，按质量份计去离子水70份、乳化剂1.5份、引发剂0.3份、丙烯酸丁酯32份、交联剂1份、接枝剂0.5份；
3）将去离子水、乳化剂和引发剂投入壳单体预乳化槽中，待溶解后再加入壳单体甲基丙烯酸甲酯，经过激烈搅拌，得到壳单体预乳化液，按重量份计去离子水70份、乳化剂1.5份、引发剂0.3份、甲基丙烯酸甲酯32份；
4）将种子乳液投入反应釜中，在搅拌下升温至70℃后，开始滴加核单体预乳化液进行制核反应，当单体转化率达95%后，得到核乳液，按重量份计种子乳液40份、核单体预乳化液40份；
5）在核乳液中滴加壳单体预乳化液，进行包壳反应，反应完成后加入弹性体，反应完成后得到具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液，按重量份计核乳液35份、壳单体预乳化液35份、弹性体20份；
6）将具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。
乳化剂为十二烷基硫酸钠，交联剂为二乙烯基苯，引发剂为过硫酸钾，弹性体为氯化聚乙烯。
实施例
一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，按如下步骤进行：
1）在种子釜里加入去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、丙烯酸丁酯和交联剂，进行搅拌，并加热至80℃后，加入引发剂，引发聚合反应，在反应至单体转化率达到95%后，得到种子乳液，按重量份计，去离子水85份、乳化剂2份、丙烯酸丁酯38份、交联剂1.5份份、引发剂0.6份；
2）将去离子水、乳化剂和引发剂投入核单体预乳化槽中，待溶解后再加入丙烯酸丁酯、交联单体和接枝剂甲基丙烯酸烯丙脂，经过激烈搅拌，得到核单体预乳化液，按质量份计去离子水80份、乳化剂2份、引发剂0.6份、丙烯酸丁酯35份、交联剂1.5份、接枝剂0.8份；
3）将去离子水、乳化剂和引发剂投入壳单体预乳化槽中，待溶解后再加入壳单体甲基丙烯酸甲酯，经过激烈搅拌，得到壳单体预乳化液，按重量份计去离子水76份、乳化剂2份、引发剂0.6份、甲基丙烯酸甲酯35份；
4）将种子乳液投入反应釜中，在搅拌下升温至80℃后，开始滴加核单体预乳化液进行制核反应，当单体转化率达95%后，得到核乳液，按重量份计种子乳液50份、核单体预乳化液50份；
5）在核乳液中滴加壳单体预乳化液，进行包壳反应，反应完成后加入弹性体，反应完成后得到具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液，按重量份计核乳液40份、壳单体预乳化液40份、弹性体25份；
6）将具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。
乳化剂为十二烷基硫酸钠，交联剂为二乙烯基苯，引发剂为过硫酸钾，弹性体为氯化聚乙烯。
实施例
一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，按如下步骤进行：
1）在种子釜里加入去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、丙烯酸丁酯和交联剂，进行搅拌，并加热至75℃后，加入引发剂，引发聚合反应，在反应至单体转化率达到95%后，得到种子乳液，按重量份计，去离子水80份、乳化剂1.5份、丙烯酸丁酯35份、交联剂1.5份份、引发剂0.5份；
2）将去离子水、乳化剂和引发剂投入核单体预乳化槽中，待溶解后再加入丙烯酸丁酯、交联单体和接枝剂甲基丙烯酸烯丙脂，经过激烈搅拌，得到核单体预乳化液，按质量份计去离子水75份、乳化剂1.5份、引发剂0.5份、丙烯酸丁酯32份、交联剂1份、接枝剂0.5份；
3）将去离子水、乳化剂和引发剂投入壳单体预乳化槽中，待溶解后再加入壳单体甲基丙烯酸甲酯，经过激烈搅拌，得到壳单体预乳化液，按重量份计去离子水75份、乳化剂1.5份、引发剂0.5份、甲基丙烯酸甲酯35份；
4）将种子乳液投入反应釜中，在搅拌下升温至75℃后，开始滴加核单体预乳化液进行制核反应，当单体转化率达95%后，得到核乳液，按重量份计种子乳液45份、核单体预乳化液45份；
5）在核乳液中滴加壳单体预乳化液，进行包壳反应，反应完成后加入弹性体，反应完成后得到具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液，按重量份计核乳液40份、壳单体预乳化液40份、弹性体20份；
6）将具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。
乳化剂为十二烷基硫酸钠，交联剂为二乙烯基苯，引发剂为过硫酸钾，弹性体为氯化聚乙烯。
以上所述仅为本发明的实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）在种子釜里加入去离子水、乳化剂、丙烯酸丁酯和交联剂，进行搅拌，并加热至70-80℃后，加入引发剂，引发聚合反应，在反应至单体转化率达到95%后，得到种子乳液；
2）将去离子水、乳化剂和引发剂投入核单体预乳化槽中，待溶解后再加入丙烯酸丁酯、交联单体和接枝剂甲基丙烯酸烯丙脂，经过激烈搅拌，得到核单体预乳化液；
3）将去离子水、乳化剂和引发剂投入壳单体预乳化槽中，待溶解后再加入壳单体甲基丙烯酸甲酯，经过激烈搅拌，得到壳单体预乳化液；
4）将种子乳液投入反应釜中，在搅拌下升温至70-80℃后，开始滴加核单体预乳化液进行制核反应，当单体转化率达95%后，得到核乳液；
5）在核乳液中滴加壳单体预乳化液，进行包壳反应，反应完成后加入弹性体，反应完成后得到具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液；
6）将具有核壳乳胶粒结构形态的ACR乳液进行喷雾干燥，即得到ACR抗冲改性剂粉体。
2.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述交联剂为二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述引发剂为过硫酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述种子乳液各组分组成按质量份计，去离子水70-85份、乳化剂1-2份、丙烯酸丁酯32-38份、交联剂1-1.5份份、引发剂0.3-0.6份。
6.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述核单体预乳化液各组分组成按质量份计，去离子水70-80份、乳化剂1.5-2份、引发剂0.3-0.6份、丙烯酸丁酯32-35份、交联剂1-1.5份、接枝剂0.5-0.8份。
7.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述壳单体预乳化液各组分组成按重量份计，去离子水70-76份、乳化剂1.5-2份、引发剂0.3-0.6份、甲基丙烯酸甲酯32-35份。
8.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述核乳液各组分组成按重量份计，种子乳液40-50份、核单体预乳化液40-50份。
9.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤5）中所述ACR乳液各组分组成按重量份计，核乳液35-40份、壳单体预乳化液35-40份、弹性体20-25份。
10.根据权利要求1所述的一种ACR抗冲改性剂粉体的制备方法，其特征在于，步骤5）中所述弹性体为氯化聚乙烯、氯丁橡胶中的至少一种。
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