分散聚合制备聚氯乙烯改性剂的方法技术

本发明专利技术为一种分散聚合制备聚氯乙烯（ＰＶＣ）改性剂的方法。制备步骤为：按照投料质量配比：分散介质∶分散剂∶单体∶引发剂＝６０．０～８０．０∶１．２～２．０∶２０．０～４０．０∶０．６～２．８，将分散剂溶于分散介质，加入到反应器中，在氮气氛围下，水浴升温加热至６５～８５℃，然后加入单体及引发剂引发聚合，保温反应６～１４ｈ，得到分散液；反应结束后将分散液冷却至室温，进行离心分离，得到的下层为白色聚合物，置于８０℃、具有０．０９８ＭＰａ真空度的环境下干燥８ｈ，经研磨制得ＰＶＣ改性剂。由本发明专利技术所制备出的聚丙烯酸酯树脂能提高ＰＶＣ冲击强度，显著改善其加工流动性，增强ＣＰＥ增韧ＰＶＣ的改性效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分子量可控PMMA及其共聚物的合成，具体为一种分散聚合制备聚氯 乙烯(PVC)改性剂的方法。
技术介绍
PVC是一种用途广泛、综合性能优良的通用树脂。随着氯碱工业的快速增长，PVC 的合成和应用得到了飞速的发展。由于PVC树脂是极性非结晶高聚物，大分子之间有较强 的作用力，因此PVC材料坚硬，但是其抗冲击强度低，加工流动性及热稳定性差，因此在加 工过程中往往添加助剂用以改善其冲击性能及加工性能。目前国内外PVC常用的改性剂 品种主要有丙烯酸酯共聚物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙 烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、氯化聚乙烯(CPE)等，其中CPE价格低廉，拥有较大市场份额。 氯含量为36% 38%的CPE，其结晶度和玻璃化温度均较低，具有良好的弹性，广泛用作硬 质PVC制品的抗冲击改性剂。CPE增韧PVC虽然使材料的韧性得到很大提高，但降低了材料的强度、刚度、热稳 定性及加工流动性。PVC/CPE共混体系中CPE以网络结构分散，该体系中加入PMMA能够促进 共混组分之间的相容性和分散性，促进共混体系中CPE网络结构的形成和细微均勻化。这 是因为PMMA与PVC的溶解参数相近，具有热力学相容性，能在PVC树脂和CPE间起到界面 粘接剂的作用。高卫平等人在(核壳结构PMMA纳米微球增韧R-PVC/CPE) —文中，研究了 采用种子乳液合成法以轻度交联PMMA聚合物为核，在核上接枝包覆PMMA刚性聚合物壳对 硬质聚氯乙烯/氯化聚乙烯R-PVC/CPE体系的增韧和增强作用及其对加工流变性的影响。 但该方法所得PMMA聚合物分子量较大，树脂中残留的乳化剂难以脱除。祝爱兰等人在(悬浮聚合制取不同分子量级别的PMMA) —文中，采用MgCO3作为分 散剂，悬浮聚合制备了分子量从2. 4 X IO4 254 X IO4的聚甲基丙烯酸甲酯。然而，该方法存 在着工艺流程复杂，悬浮分散剂和其它助剂残留，废水排放量大等缺点。昭50-30956公开 了本体聚合制备甲基丙烯酸酯均聚物的方法，该方法聚合粘度很高，反应过程中不易散热， 易产生凝胶效应，造成局部过热，温度失控，引起爆聚，不利于工业化生产。CN 1041163A公 开了溶液聚合制取PMMA的方法，虽然该方法利于反应体系散热，有效克服了凝胶效应，避 免局部过热，但是该方法单体浓度较低，聚合速率较慢，溶剂分离回收费用高，且所用溶剂 大多为毒性较大的甲苯、二甲苯，危害操作人员健康和环境。而分散聚合制备可控分子量的 PMMA及其共聚物用作PVC改性剂的方法未见研究报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供了一种分散聚合制备PVC改性剂的方法，该 方法所制备的PVC改性剂为分子量可控PMMA及其共聚物，该方法克服了散热困难的缺点， 制备步骤简单，聚合物分离容易，产率高，并且所用分散介质和分散剂可循环利用，利于大 规模生产，保护了自然环境。本专利技术的技术方案为—种，其特征在于制备步骤和投料配比如 下其中，所述的分散介质为醇或醚与去离子水配制而成的混合物，醇为乙醇或异丙 醇，醚为乙二醇单甲醚，质量比为醇或醚去离子水=3 5 5 3;分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)；单体是甲基丙烯酸甲酯(MMA)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸丁酯(BA)的混 合物，质量配比为甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯=3 1 9 1;引发剂是油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二苯甲酰(BPO)或偶氮二异 庚腈(AIVN)。按照上述配比，将分散剂溶于分散介质，加入到反应器中，在氮气氛围下，水浴升 温加热至65 85°C，然后加入单体及引发剂引发聚合，保温反应6 14h，得到分散液；反应结束后将分散液冷却至室温，进行离心分离，得到的下层为白色聚合物，置于 80°C、具有0. 098MPa真空度的环境下干燥8h，经研磨制得PVC改性剂。由本专利技术所制备出的丙烯酸树脂数均分子量为9000 83000，分子量分布小于 2. 0 ；用差示扫描量热法测得的玻璃化转变温度为51 95°C。本专利技术具有以下有益效果(1)以醇或醚与水的混合物作为分散介质，传热效果好，能有效克服本体聚合产生 的凝胶效应，环保清洁，对人体健康没有危害。(2)聚合效率高，工艺简单。聚合反应完成后，聚合物可以直接从分散介质中沉淀 出来。所得产品干燥容易，分离出的分散介质和分散剂可循环利用，从而避免了乳液聚合法 采用喷雾干燥产品耗能高的弊端。(3)通过控制引发剂用量及反应温度能够有效控制聚合物分子量，单体转化率达 97%以上，体系稳定，有利于工业生产实施。(4) PMMA及其共聚物在与CPE共混改性PVC时，不仅能提高PVC冲击强度，而且能 显著改善其加工流动性，塑化时间明显缩短，在降低生产成本的同时增强CPE增韧PVC的改 性效果。附图说明图1 本专利技术实施例1、14所制备的聚合物的DSC曲线2 本专利技术实施例6所制备的PMMA微球形貌SEM照片图3 本专利技术实施例1、3、5制备的PMMA与CPE共混改性PVC的转矩流变曲线图4 本专利技术实施例8、12、13制备的PMMA共聚物的GPC曲线图5 本专利技术制备的PMMA共聚物与CPE共混改性PVC的转矩流变曲线物料分散介质分散剂单体质量份数60. 0 80. 0 1. 2 2. 0 20. 0 40. 0 引发剂0. 6 2. 8具体实施例方式实施例1将1.8gPVP溶于40g异丙醇与40g去离子水的混合液，加入到装有搅拌器、球形冷 凝管、温度计及氮气入口的四口瓶中，将此聚合体系采用水浴升温方式，加热至82. 5°C。然 后将2. Sg引发剂AIBN溶于40g单体MMA中，以滴加方式加入到上述反应体系中，保温反应 他。反应结束后得到均勻的白色分散液，将其冷却至室温，进行离心分离。上层为分散介 质，可供循环利用；下层为白色聚合物，置于80°C、0. 098MPa真空条件下干燥8h，经研磨制 得PVC改性剂。用凝胶渗透色谱法测得上述聚合物的数均分子量(下面用Mn表示)为9153。用差 示扫描量热法(下面用DSC表示)测得实施例1制备的PMMA的玻璃化转变温度为94. 1 °C， DSC曲线图见图1(a)。力学性能测试试样的制备按表1配方，将实施例制得的树脂与各种助剂配制好 后，放在高速混合机中混合10分钟。然后把混好的物料在双辊机上混炼，控制辊温155 165°C，薄通次数为12次，出片后在180°C 士2°C下压机中预热10分钟，加压至5ΜΙ^保压4 分钟，IOMPa保压4分钟，接着在冷压机下冷压定型，供裁制冲击和拉伸样条用。表1加工试验原料配方权利要求1.一种，其特征在于制备步骤和投料配比如下物料质量份数分散介质 60. 0 80. 0 分散剂1. 2 2. 0单体20. 0 40. 0引发剂0.6 2. 8按照上述配比，将分散剂溶于分散介质，加入到反应器中，在氮气氛围下，水浴升温加 热至65 85°C，然后加入单体及引发剂引发聚合，保温反应6 14h，得到分散液；反应结束后将分散液冷却至室温，进行离心分离，得到的下层为白色聚合物，置于 80°C、具有0. 098MPa真空度的环境下干燥8h，经研磨制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分散聚合制备聚氯乙烯改性剂的方法，其特征在于：制备步骤和投料配比如下：物料　质量份数分散介质　６０．０～８０．０分散剂　１．２～２．０单体　２０．０～４０．０引发剂　０．６～２．８按照上述配比，将分散剂溶于分散介质，加入到反应器中，在氮气氛围下，水浴升温加热至６５～８５℃，然后加入单体及引发剂引发聚合，保温反应６～１４ｈ，得到分散液；反应结束后将分散液冷却至室温，进行离心分离，得到的下层为白色聚合物，置于８０℃、具有０．０９８ＭＰａ真空度的环境下干燥８ｈ，经研磨制得ＰＶＣ改性剂；所述的单体是甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）或甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）与丙烯酸丁酯（ＢＡ）的混合物，质量配比为甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸丁酯＝３∶１～９∶１。所述的引发剂是油溶性引发剂偶氮二异丁腈（ＡＩＢＮ）、过氧化二苯甲酰（ＢＰＯ）或偶氮二异庚腈（ＡＩＶＮ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明旺，杨森，张广林，袁金凤，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]