本发明专利技术为一种改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法。该方法通过弹性体聚合单体和乳化剂的选择，调节种子阶段乳化剂用量，利用种子乳液聚合技术，经过第一层种子阶段弹性体的制备、第二层弹性体粒径的增长和第三层塑料外层的原位包覆，并且调整引发剂的加入方式，最后经保温阶段，得到乳胶粒粒径不同的多层丙烯酸酯聚合物，提高了单体转化率，简化了聚合产物中残留单体的后处理过程。通过共混将其用于聚碳酸酯的增韧改性，得到了增韧聚碳酸酯基体最佳的乳胶粒粒径大小，共混物的低温缺口冲击强度比纯聚碳酸酯的显著提高，且保持了聚碳酸酯的拉伸强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属高分子材料改性领域，具体为改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯是五大工程塑料之一，其产量和消费量仅次于聚酰胺，居第二位。最常用的聚碳酸酯是双酚A型，其分子中含有大量的苯环结构，分子链刚性较大，不易结晶，玻璃化转变温度高。其分子链结构的特点决定了它具有许多优异的性能，如冲击强度高、抗蠕变性和尺寸稳定性好、耐热、透明、吸水率低、无毒、介电性能优良等，因而在电子电气、汽车、医疗器械、建筑和照明用具，以及许多高新
如航空航天、电子计算机、光纤等领域有广泛用途。然而由于聚碳酸酯分子链的高刚性和大的空间位阻，使其具有较高的熔体粘度，因此，加工困难，难于制作大型制品；且制品残余应力大，易发生应力开裂。另外，它对缺口敏感、耐疲劳性差等缺点，使它在某些领域的应用受到了限制。因此，对其进行改性研究成为重要的课题。聚合物共混改性可以兼具两种或两种以上聚合物的优良性能，改进单一聚合物某些方面性能上的不足，形成性能优异的新材料。核壳结构聚合物抗冲击改性剂是解决聚碳酸酯缺口敏感、易应力开裂等问题的方法之一。核壳聚合物是指由二种或二种以上的单体通过分步的乳液聚合得到的共聚物。它是一种具有核壳结构的聚合物，壳与核之间存在着微观相分离，如MBS[(甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯)共聚物]、ACR[(丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯)共聚物]和ABS[(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物]是重要的核壳共聚物，将它们分别与聚碳酸酯共混均可提高其的缺口冲击强度，改善其缺口敏感性。主要用于制造有冲击和碰撞危险的外装件，如制造有弹性的保险杠和侧面护板。申景强等利用双螺杆挤出机制备了核壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯塑料(MBS)与聚碳酸酯(PC)的熔融共混物，研究了MBS对PC/MBS合金常温力学性能和低温缺口冲击强度的影响(申景强，刘振华，诸泉，蒋文真，核壳型MBS增韧PC研究，工程塑料应用，40(2):16～18,2012)；徐会军等研究了ACR粒径对聚碳酸酯基体树脂冲击韧性的影响(徐会军，唐颂超，杨龙，不同结构的ACR核壳粒子增韧聚碳酸酯的机理，功能高分子学报，22(3):276～281，2009.)。如果改性剂结构中含无机二氧化硅(SiO2)，它也能对聚碳酸酯起到一定的增韧效果，但相比有机粒子，核壳结构粒子制备过程困难，且增韧效果不如有机核壳粒子。而MBS、ABS型多组份粒子虽有一定的增韧效果，但核壳粒子主链中含有双键结构，耐大气老化性差。在现有研究中，利用聚丙烯酸酯核壳结构ACR改性聚碳酸酯，大多需要较大的添加量，如12wt％～16wt％，才能起到有效的增韧改性作用，而这将极大地降低聚碳酸酯基体材料的拉伸强度。为了扩大工程塑料在高寒地区的使用，必须提高工程塑料的低温性能，通常加入橡胶弹性体，如本组申请的CN101870751A，使用的聚丙烯酸丁酯弹性体。表征耐寒性能的指标是橡胶弹性体的玻璃化转变温度值(Tg)；Tg值越低，表明其耐寒性越好。聚丙烯酸丁酯的Tg值为-23℃(1Hz)，但在高寒地区仍不能满足使用要求。如果进行改进，例如通过改变单体物质等方法，又要涉及乳化剂等物质的选择，如专利CN102352002A和CN102351977A中的十二烷基联苯醚磺酸钠乳化剂，但其水溶性较大，使聚合过程产生的凝聚物过多，不能满足使用要求；而在解决这一问题过程中，引发剂一次性加入，又容易造成瞬时自由基浓度过大，使聚合体系因局部过热而不稳定，造成聚合失败。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前对聚碳酸酯基体树脂增韧需要加入10％以上的橡胶弹性体改性剂，才能使其缺口冲击强度达到使用要求，这将使聚碳酸酯的拉伸强度下降15％以上，且共混物的加工性能变差的不足，提供一种改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法。该方法通过弹性体聚合单体和乳化剂的选择，调节种子阶段乳化剂用量，利用种子乳液聚合技术，经过第一层种子阶段橡胶弹性体的制备、第二层橡胶弹性体粒径的增长和第三层塑料外层的原位包覆，并且调整引发剂的加入方式，最后经保温阶段，得到不同乳胶粒粒径的多层丙烯酸酯聚合物粒子，提高了单体转化率，简化了聚合产物中残留单体的后处理过程。当乳胶粒总粒径在256nm时，多层丙烯酸酯聚合物与聚碳酸酯共混质量比小于4％时，其与聚碳酸酯共混物的低温缺口冲击强度比纯聚碳酸酯的提高了3倍以上，断裂延伸率比纯聚碳酸酯的提高了8倍以上，而拉伸强度只下降了不到6％，即实现了聚碳酸酯低温韧性显著提高的同时，保持了其拉伸性能。本专利技术的技术方案是：一种改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法，包括如下步骤：a.第一层种子单体的预乳化按照以上配比，向反应器中加入乳化剂和去离子水，并混合搅拌；再依次加入丙烯酸酯类单体和交联剂，并混合搅拌，即获得内层种子单体预乳液，备用；b.第二层单体的预乳化将上述各组分放入一个容器中，混合搅拌，即得到中间层单体预乳液，备用；c.第三层单体的预乳化成份质量份数乳化剂0.80～1.20丙烯酸酯类混合单体40～60将上述各组分放入另外一个容器中，混合搅拌，即得到外层单体预乳液，备用；第三层单体预乳液中的丙烯酸酯类混合单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸的混合物，其中，丙烯酸的质量占丙烯酸酯类混合单体的1.1％-1.6％；所述的步骤a、b中的丙烯酸酯类单体均为丙烯酸-2-乙基辛酯；所述步骤a、b、c中所用的乳化剂均为阴离子乳化剂；步骤a、b中交联剂均为1,4-丁二醇二丙烯酸酯；d.多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备向a步骤盛有内层种子单体预乳液的反应器中，抽真空后用氮气置换；然后继续通入氮气，冷凝器中通冷凝水，在搅拌状态下将反应物升温至78.5℃，待温度恒定后，在10分钟匀速滴加引发剂水溶液1，再继续反应50分钟，种子聚合反应阶段结束；然后向反应体系中以相同速度先滴加b步骤制得的第二层单体预乳液，然后再滴加c步骤制得的第三层单体预乳液，两种预乳液180分钟连续匀速滴加完毕，并在此180分钟同时连续匀速滴加引发剂水溶液2；之后，保温反应120分钟，再降至室温，即得到多层丙烯酸酯聚合物乳液粒子；最后将制备的乳液经冷冻、洗涤、抽滤、干燥等步骤得到改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子；其中，所加入物料的质量比为第一层种子单体预乳液：第二层单体预乳液：第三层单体预乳液＝(162.75～162.95)：(129.92～150.51)：(40.80～61.20)；所用引发剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法，其特征为包括如下步骤：a.第一层种子单体的预乳化按照以上配比，向反应器中加入乳化剂和去离子水，并混合搅拌；再依次加入丙烯酸酯类单体和交联剂，并混合搅拌，即获得内层种子单体预乳液，备用；b.第二层单体的预乳化将上述各组分放入一个容器中，混合搅拌，即得到中间层单体预乳液，备用；c.第三层单体的预乳化成份 质量份数乳化剂 0.80～1.20丙烯酸酯类混合单体 40～60将上述各组分放入另外一个容器中，混合搅拌，即得到外层单体预乳液，备用；第三层单体预乳液中的丙烯酸酯类混合单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸的混合物，其中，丙烯酸的质量占丙烯酸酯类混合单体的1.1％‑1.6％；所述的步骤a、b中的丙烯酸酯类单体均为丙烯酸‑2‑乙基辛酯；所述步骤a、b、c中所用的乳化剂均为阴离子乳化剂；步骤a、b中交联剂均为1,4‑丁二醇二丙烯酸酯；d.多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备向a步骤盛有内层种子单体预乳液的反应器中，抽真空后用氮气置换；然后继续通入氮气，冷凝器中通冷凝水，在搅拌状态下将反应物升温至78.5°С，待温度恒定后，在10分钟匀速滴加引发剂水溶液1，再继续反应50分钟，种子聚合反应阶段结束；然后向反应体系中以相同速度先滴加b步骤制得的第二层单体预乳液，然后再滴加c步骤制得的第三层单体预乳液，两种预乳液180分钟连续匀速滴加完毕，并在此180分钟同时连续匀速滴加引发剂水溶液2；之后，保温反应120分钟，再降至室温，即得到多层丙烯酸酯聚合物乳液粒子；最后将制备的乳液经冷冻、洗涤、抽滤、干燥等步骤得到改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子；其中，所加入物料的质量比为第一层种子单体预乳液：第二层单体预乳液：第三层单体预乳液＝(162.75～162.95)：(129.92～150.51)：(40.80～61.20)；所用引发剂为过硫酸盐，以水溶液的方式加入，配比如下： 过硫酸盐的质量份数 水的质量份数引发剂水溶液1 0.35 25引发剂水溶液2 0.23～0.31 25其中，质量比引发剂水溶液1：第一层种子单体预乳液：引发剂水溶液2＝25.35：(162.75～162.95)：(25.23～25.31)。...
【技术特征摘要】
1.一种改性聚碳酸酯增韧用多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备方法，其特征为包括如下
步骤：
a.第一层种子单体的预乳化
按照以上配比，向反应器中加入乳化剂和去离子水，并混合搅拌；再依次加入丙烯酸酯
类单体和交联剂，并混合搅拌，即获得内层种子单体预乳液，备用；
b.第二层单体的预乳化
将上述各组分放入一个容器中，混合搅拌，即得到中间层单体预乳液，备用；
c.第三层单体的预乳化
成份质量份数
乳化剂0.80～1.20
丙烯酸酯类混合单体40～60
将上述各组分放入另外一个容器中，混合搅拌，即得到外层单体预乳液，备用；
第三层单体预乳液中的丙烯酸酯类混合单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸的混合物，其
中，丙烯酸的质量占丙烯酸酯类混合单体的1.1％-1.6％；
所述的步骤a、b中的丙烯酸酯类单体均为丙烯酸-2-乙基辛酯；
所述步骤a、b、c中所用的乳化剂均为阴离子乳化剂；步骤a、b中交联剂均为1,4-丁二醇
二丙烯酸酯；
d.多层丙烯酸酯聚合物粒子的制备
向a步骤盛有内层种子单体预乳液的反应器中，抽真空后用氮气置换；然后继续通入氮
气，冷凝器中通冷凝水，在搅拌状态下将反应物升温至78.5°С，待温度恒定后，在10分钟匀
速滴加引发剂水溶液1，再继续反应50分钟，种子聚合反应阶段结束；然后向反...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国华，耿佩佩，邢荣芬，姚艳梅，瞿雄伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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