CN117430742B - Pvc透明制品用丙烯酸类树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于PVC加工助剂技术领域,具体涉及PVC透明制品用丙烯酸类树脂及其制备方法。所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:甲基丙烯酸甲酯65~75份、丙烯酸丁酯25~35份、表面活性剂1.5~2.5份、分子量调节剂0.005~0.015份和引发剂0.04~0.06份。所述的丙烯酸类树脂在应用于硬质、半硬质以及软质PVC的成形加工中,能够极大的改善PVC的加工性能,降低塑化温度,促进PVC塑化;另外能够有效防止PVC挤压成形加工时所发生的压力波动和流动伤痕,以及注射模塑成形加工时所发生的喷出、流动伤痕、银丝纹,改良PVC制品的外观,使PVC制品表面光滑有亮泽。
Description
技术领域
本发明属于PVC加工助剂技术领域,具体涉及PVC透明制品用丙烯酸类树脂及其制备方法。
背景技术
在PVC医药包装材料和食品包装材料等领域,PVC透明制品的应用极为广泛,包括PVC薄膜、PVC片材(包括硬片、半硬片、吸塑片等)、PVC胶粒、PVC胶管等。这些产品在应用过程中经常需要满足高透明度的要求。然而,现有的PVC透明制品在应用过程中经常出现透明度一般、塑化度稍慢、加工性能一般、生产中易出现的流痕、晶点问题、有少量析出的问题。这些问题不仅影响了产品的质量,也增加了生产成本,还导致生产效率低下。因此,开发一种应用于PVC透明制品的加工助剂,用以改善PVC的加工性能,提升PVC物料的分散性能,增强表面光亮度,降低废料产生,并解决生产过程中容易出现的水痕、晶点等问题尤为重要。
中国专利CN101434678B,公开了一种应用于异型材的硬质PVC树脂助剂,由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸羧乙酯经乳液聚合反应而成,乳液聚合反应分为三段,通过在第三段聚合反应中调节丙烯酸羧乙酯的用量,得到的助剂应用于生产PVC异型材的过程中,可灵活调整塑化速度,可以在更宽的范围内调整塑化时间。但其透明度一般,生产中易出现流痕、晶点问题。中国专利CN102417679B,公开了一种PVC树脂成型加工用外润滑剂及其制备方法,以含有羟基乙酸异辛酯的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为聚合单体,过硫酸钾为引发剂,十二烷基苯磺酸钠为乳化剂,采用壳核乳液聚合工艺制备的复合聚合物乳液,然后经喷雾干燥制得,在PVC树脂成型加工过程中能够提高其润滑性,分散性和脱模性。但苯乙烯中含有苯环,容易污染环境,且加工性能一般。
中国专利CN101514236A,公开了一种PVC用加工助剂的合成方法,该合成方法采用乳液聚合工艺,将含不饱合双键的单体、分散介质水和乳化剂混合后,加入引发剂聚合反应的方式合成PVC用加工助剂,所述单体采用一次或分两次或分三次投入方式进行聚合,所制备的助剂在PVC加工中具有促进塑化,改善塑料流动性,提高表面光泽度等优点。但其透明度一般,易出现流痕、晶点问题,塑化时间稍慢。中国专利CN114736333A,公开了一种PVC透明制品用加工助剂及其制备方法,自内到外依次由弱枝化层共聚物、低聚层共聚物、高聚层共聚物、壳层共聚物通过乳液共聚反应制备,所需的制备原料包括乳化剂、电解质、丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体、功能性单体、引发剂、分子量调节剂和去离子水,在加工助剂的制备中通过弱枝化技术得到相应的枝链共聚物,从而较好的兼顾PVC透明制品加工过程中的塑化性能和流动性能,减少了影响制品透明性的因素。但其塑化度稍慢、加工性能一般,生产中易出现的流痕、晶点问题以及有少量析出的问题。这些问题不仅影响了产品的质量,也增加了生产成本,还导致生产效率低下。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种PVC透明制品用丙烯酸类树脂,应用于硬质、半硬质以及软质PVC的成形加工中,能够极大的改善PVC的加工性能,降低塑化温度,促进PVC塑化,另外能够改良制品的外观,使制品表面光滑有亮泽;
本发明的另一个目的在于提供一种PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,该方法制备工序简单,不涉及高温高压反应,易于工业化生产。
本发明所采取的技术方案如下:
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯65~75份;
丙烯酸丁酯25~35份;
表面活性剂1.5~2.5份;
分子量调节剂0.005~0.015份;
引发剂0.04~0.06份。
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。
所述的分子量调节剂为十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇或3-巯基丙酸异辛酯中的一种。
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种。
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向反应容器中加入蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入表面活性剂,升温,溶解,依次加入第一段甲基丙烯酸甲酯、第一段丙烯酸丁酯、分子量调节剂和引发剂,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,降温保温,加入剩余甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕升温保温,烘干,得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂。
所述的第一段甲基丙烯酸甲酯的加入量为甲基丙烯酸甲酯总质量的57~64%。
所述的第一段丙烯酸丁酯的加入量为丙烯酸丁酯总质量的50~67%。
所述的步骤(1)中升温的温度为50~70℃。
所述的步骤(2)中降温保温的温度为50~70℃,时间为0.5~1.5h;升温保温的温度为70~80℃,时间为1~2h。
本发明通过乳液聚合工艺,制备得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其促进PVC塑化原理为:在PVC制品加工过程中,当外部加热而产生剪切力时,被PVC树脂包围的丙烯酸类树脂首先熔融,然后粘附于周围的PVC树脂上,形成网络状结构,同时将外部的剪切力传递给PVC树脂,进而促进了塑化。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,在用于PVC透明制品的加工时,能够促进PVC塑化,降低塑化温度,使PVC树脂的加工性能得到极大改善,提高生产效率;
(2)本发明所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,在用于PVC透明制品的加工时,能够显著提高混炼均匀度,使PVC树脂充分发挥其固有的物性,具有优秀的长时间成形加工性,且可以进行稳定的生产;使用该丙烯酸类树脂,能够有效防止挤压成形加工时所发生的压力波动和流动伤痕,以及注射模塑成形加工时所发生的喷出、流动伤痕、银丝纹等,从而改善成形制品的外观;
(3)本发明所述的制备方法工序简单,不涉及高温高压反应,易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步阐述,但其并不限制本发明的实施;实施例和对比例中所使用的原料,如无特别说明,均为市售常规原料。
实施例1
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯75份;
丙烯酸丁酯25份;
十二烷基硫酸钠2.5份;
十二烷基硫醇0.015份;
过硫酸钾0.06份。
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入2.5g十二烷基硫酸钠,升温至70℃,待完全溶解后,依次加入42.8g甲基丙烯酸甲酯、16.6g丙烯酸丁酯、0.015g十二烷基硫醇和0.06g过硫酸钾,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,自然降温到70℃,保温0.5h,加入32.2g甲基丙烯酸甲酯和8.4g丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕,升温至80℃,保温1h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂。
实施例2
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯70份;
丙烯酸丁酯30份;
十二烷基苯磺酸钠2份;
叔十二烷基硫醇0.01份;
过硫酸钠0.05份。
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入2g十二烷基苯磺酸钠,升温至60℃,待完全溶解后,依次加入45g甲基丙烯酸甲酯、15g丙烯酸丁酯、0.01g叔十二烷基硫醇和0.05g过硫酸钠,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,自然降温到60℃,保温1h,加入25g甲基丙烯酸甲酯和15g丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕,升温至75℃,保温1.5h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂。
实施例3
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯65份;
丙烯酸丁酯35份;
十二烷基磺酸钠1.5份;
3-巯基丙酸异辛酯0.005份;
过硫酸铵0.04份。
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入1.5g十二烷基磺酸钠,升温至50℃,待完全溶解后,依次加入37.1g甲基丙烯酸甲酯、23.3g丙烯酸丁酯、0.005g 3-巯基丙酸异辛酯和0.04g过硫酸铵,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,自然降温到50℃,保温1.5h,加入27.9g甲基丙烯酸甲酯和11.7g丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕,升温至70℃,保温2h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂。
对比例1
所述的丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯80份;
丙烯酸丁酯20份;
十二烷基硫酸钠2份;
十二烷基硫醇0.01份;
过硫酸钾0.05份。
所述的丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入2g十二烷基硫酸钠,升温至65℃,待完全溶解后,依次加入80g甲基丙烯酸甲酯、20g丙烯酸丁酯、0.01g十二烷基硫醇和0.05g过硫酸钾,进行聚合反应;
(2)聚合反应完成后,升温至75℃,保温1.5h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到丙烯酸类树脂。
对比例2
所述的丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯75份;
丙烯酸丁酯25份;
十二烷基硫酸钠2份;
十二烷基硫醇0.01份;
过硫酸钾0.05份。
所述的丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入2g十二烷基硫酸钠,升温至65℃,待完全溶解后,依次加入75g甲基丙烯酸甲酯、25g丙烯酸丁酯、0.01g十二烷基硫醇和0.05g过硫酸钾,进行聚合反应;
(2)聚合反应完成后,升温至75℃,保温1.5h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到丙烯酸类树脂。
对比例3
所述的丙烯酸类树脂,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯90份;
丙烯酸丁酯20份;
十二烷基硫酸钠2份;
十二烷基硫醇0.01份;
过硫酸钾0.05份。
所述的丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向250ml四口烧瓶中加入100g蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入2g十二烷基硫酸钠,升温至65℃,待完全溶解后,依次加入60g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、0.01g十二烷基硫醇和0.05g过硫酸钾,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,自然降温到65℃,保温0.5h,加入30g甲基丙烯酸甲酯和10g丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕,升温至75℃,保温1.5h,将烧瓶中的乳液倒入烘干盘中,将烘干盘放置于70℃真空烘箱中烘干,得到丙烯酸类树脂。
检测方法:
将PVC基料(PVC树脂100份、有机锡稳定剂1.5份及润滑剂L-60 0.4份)混合,低速至50℃,然后高速至120℃后放料搅拌冷却至室温,分别取100份所配制的PVC基料和3份实施例1~3及对比例1~3制备的丙烯酸类树脂样品放入双辊开炼机塑炼,温度控制在170℃,混炼6min下片,裁剪合适的片材分别进行测试,所述的润滑剂L-60购自山东瑞丰高分子材料股份有限公司。
晶点测试:样品制作为半径50mm,厚度1mm的圆片,通过目测统计晶点个数。
流纹测试:样品制作为半径50mm,厚度1mm的圆片,通过目测统计流纹条数。
透光率和雾度测试:按照GB/T2410-2008标准测定,样品制作为半径50mm,厚度1mm的圆片,经分光光度计测定结果。
流变性能测试:分别称取67g PVC基料和3g丙烯酸类树脂样品共混,经转矩流变仪塑炼5min,(温度设定为I75℃,转速设定为40rpm),得到转矩、温度-时间曲线,从中可以得到平衡扭矩和最大扭矩。
表1 晶点、流纹及透光率性能测试结果
表2 流变性能测试结果
通过表1晶点、流纹及透光率性能测试数据可以看出,实施例中晶点个数和流纹条数均比对比例中少,说明本发明能有效的减少晶点和改善流纹;实施例的透光率比对比例高,显示本发明较其他聚合方式具有更好的透光度。从表2流变数据可以得出,实施例的熔融时间明显短于对比例,这是因为本发明的丙烯酸类树脂和PVC相容性更好,分子链之间不断缠结、剪切逐渐增大,从而促进了塑化,生产中可以改善加工性能,减少物料在螺杆的停留时间;另一方面最小、最大扭矩也是有增加的趋势,但是平衡扭矩改变较少,说明本发明的丙烯酸类树脂加入主要起到内摩擦作用,表面状态和外观得以改善,可以提高流动性能。
Claims (6)
1.一种PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,由以下重量份数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯65~75份;
丙烯酸丁酯25~35份;
表面活性剂1.5~2.5份;
分子量调节剂0.005~0.015份;
引发剂0.04~0.06份;
所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂的制备方法,步骤如下:
(1)向反应容器中加入蒸馏水,在氮气保护的条件下,加入表面活性剂,升温,溶解,依次加入第一段甲基丙烯酸甲酯、第一段丙烯酸丁酯、分子量调节剂和引发剂,进行第一段聚合反应;
(2)第一段聚合反应完成后,降温保温,加入剩余甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯,进行第二段聚合反应,反应完毕升温保温,烘干,得到PVC透明制品用丙烯酸类树脂;
所述的第一段甲基丙烯酸甲酯的加入量为甲基丙烯酸甲酯总质量的57~64%;
所述的第一段丙烯酸丁酯的加入量为丙烯酸丁酯总质量的50~67%。
2.根据权利要求1所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,所述的分子量调节剂为十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇或3-巯基丙酸异辛酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种。
5.根据权利要求1所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,所述的步骤(1)中升温的温度为50~70℃。
6.根据权利要求1所述的PVC透明制品用丙烯酸类树脂,其特征在于,所述的步骤(2)中降温保温的温度为50~70℃,时间为0.5~1.5h;升温保温的温度为70~80℃,时间为1~2h。
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