ACR接枝共聚高抗冲PVC树脂的制备

2015-12-21张作岐赵秋颖

化工管理 2015年6期

张作岐赵秋颖

（1.新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830009；2.北京化工大学，北京 100029）

PVC硬制品具有硬度高、阻燃、耐酸碱腐蚀、绝缘性能好且价格低廉等优点，广泛使用于各个行业。而普通PVC硬制品具有材料易老化、缺口冲击强度不高、韧性差等缺陷，从而限制了通用PVC树脂在某些特定领域的广泛应用。而通过纳米粒子进行增韧改性，使树脂同时具有高强度、高韧性、高耐热性已成为通用PVC改性的趋势[1]。新疆中泰化学股份有限公司与北京化工大学合作，开发的新型高抗冲PVC复合树脂，该树脂采用丙烯酸酯类单体为主要原料，通过种子乳液聚合，制得纳米级聚丙烯酸酯复合胶乳，再将其与氯乙烯单体进行悬浮接枝共聚复合而成。

1.合成

1.1 主要原材料及处理

BA、EHA、MMA，工业品，北京东方化工厂；BGDMA，工业品，广州谛科；K2S2O8，工业级，上海优扬；DS-4，化学纯，法国罗地亚；DW、VC、N2，工业级，新疆中泰；NH4HCO3，工业品，郑州宏石；EHP，工业品，新疆华泰隆；HPMC，工业品，美国道化学；PVA，工业品，英国新特码。

1.2 主要生产装置及设备

聚合反应釜（10L、7m3）两台；乳液配制釜（50L、500L）两台；出料槽（13 m3）两台，离心机（LW350-N一台），流化床（4000 m3/y）一套。

1.3 ACR复合胶乳的配方组成

DW:100份；NH4HCO3:0.40份；DS-4:0.10份；种子液部分:BA/EHA/MMA/BGDMA混合液 20/5/10/0.4份；K2S2O8:0.022份；SDS:0.3份；主体部分BA/EHA/BGDMA混合液 50/20/1.2份。

实验步骤按照乳液聚合基本步骤进行，反应过程需氮气保压，出料调节pH值至中性。

1.4 高抗冲PVC复合树脂的配方

VC:100份；DW:200份；HPMC/PVA:0.10/0.20份；ACR复合胶乳:4.0-6.0份（固含量）；EHP:0.05份；NH4HCO3:0.006份。

生产方法按照通用SG-5型树脂生产步骤进行。

2.性能测试

2.1 胶乳粒径的测定

采用动态光散射法测定，仪器为英国马尔文ZETASIZER 2000。

2.2 力学性能测试配方

ACR改性复合树脂:100份；钙锌热稳定剂:5.0份；硬脂酸:0.8份；聚乙烯蜡:0.8份。

将复合树脂与各种助剂配合好后，放在高速混合机中混合，5分钟后出料。

2.3 力学性能测试板材的制备

试样制备和性能测定按《GB/T 12001.2-2008》制备，将混好的物料放在开炼机上混炼8-10分钟，辊温175℃-180℃，薄通12次，出片厚度约1.0-2.0mm。在平板硫化机进行压片4mm，裁样用于力学性能测试。

2.4 物理力学性能的测定

缺口冲击强度的测试:将板材按《GBT 1043.1-2008》标准用缺口试验机制成缺口冲击样条，于23±2℃下放置24小时后，在简支梁冲击试验机上进行试验。

维卡软化点温度的测定:根据《GBT1633-2000》维卡软化点的试验方法，所用负荷为A法（9.81N），测得两个平行试样的维卡软化点温度，取平均值。

拉伸强度的测试:按《GB/T1040.2-2006》在微机控制电子万能试验机进行拉伸试验。测试温度:23℃；拉伸速率:10mm/min。

流变性能的测定:用转矩流变仪测定该复合树脂及通用PVC树脂相关配方的凝胶化时间，并对它们的加工塑化性能进行对比。样品量50克，转子转速40rpm，塑化温度180℃。

3.测试结果

3.1 胶乳粒径

利用粒径分析仪测定两批次乳液粒径:1#乳液平均粒径为102.5nm,2#乳液平均粒径均110.6nm，粒径分布也比较窄，均小于0.1。该粒径范围在丙烯酸酯乳胶粒子增韧聚氯乙烯树脂的最佳范围之内[2]。

3.2 复合树脂物理力学性能

按照2.4所示方法测得的树脂物理力学性能如表1所示，1#和2#是两个不同批次的高抗冲PVC复合树脂，C是通用SG5型树脂。从测试数据可以看出，3#树脂冲击强度只有5.5 kJ/m2，A、B树脂冲击强度超过40kJ/m2以上，是通用PVC树脂的8倍以上。这是由于聚丙烯酸酯类玻璃化温度都较低，常温下都为橡胶态，能够对硬质PVC起到增韧作用[3]，更为重要的是氯乙烯单体在聚丙烯酸酯胶乳中具有溶胀特性，可形成具有半互穿网络两相结构的聚丙烯酸酯接枝氯乙烯复合树脂，而半互穿网络结构使两相之间形成良好的结合力好，同时聚丙烯酸酯胶乳粒子能够达到纳米尺寸的分散，所以使得增韧效率进一步提高,最终得到综合性能优异的高抗冲PVC复合树脂。