[发明专利]一种纳米SiO2/ACR复合粒子的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米SiO₂/ACR复合粒子的制备方法及其在PVC塑料改性中的应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)塑料具有强度高、质量轻等优点，广泛用于建筑、装饰、家电、玩具等行业。另一方面，由于PVC存在抗冲击性、热稳定性、耐候性等性能往往不能满足需要，所以在加工成制品时需要添加抗冲击改性剂、热稳定剂、抗氧化剂等助剂。核壳结构聚丙烯酸酯(ACR)是通过聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等单体的乳液聚合得到的具有低玻璃化转变温度内核、高玻璃化转变温度外壳的核壳型共聚物，具有优异的抗冲击、耐候性、促进塑化等性能，广泛应用于各种PVC塑料制品中，被认为是抗冲击改性剂的发展趋势。在国外，ACR已经成为主要的抗冲击改性剂产品，而在国内，由于与CPE(氯化聚乙烯)等其他抗冲击改性剂相比，ACR起步较晚导致技术成熟度不高，且价格相对较高，所以ACR类抗冲击改性剂仍处于发展阶段，占同类产品的比例还较小，还有较大的发展空间。基于进一步提高ACR的抗冲击等性能和降低产品成本的宗旨，通过加入CaCO₃、SiO₂等无机纳米粒子，制备无机/ACR纳米复合抗冲击改性剂成为塑料改性、功能塑料等领域的重要发展方向之一。例如，文献报道，采用种子乳液聚合法合成具有核壳结构的纳米CaCO₃/ACR复合胶乳，将其与PVC共混，纳米复合粒子在PVC基质中达到了纳米级分散，另外，偶联剂种类、核层与壳层单体比、壳层单体比都对其抗冲击性能有明显影响。纳米CaCO₃经丙烯酸丁酯表面处理后再与ACR共磨处理能有效地改善纳米CaCO₃与聚合物之间的界面粘接，使其界面粘接增强，有利于改善复合体系的力学性能。

二氧化硅作为复合材料组分或作为通用塑料的改性成分越来越受到重视，以纳米SiO₂粒子作为种子进行聚丙烯酸酯的原位乳液聚合，得到的二氧化硅/聚丙烯酸酯复合物和PVC树脂共混，比用纯聚丙烯酸酯与PVC树脂共混的材料具有更好的增强、增韧效果。对纳米SiO₂粒子进行偶联改性，可提高ACR对纳米粒子的包覆率和接枝率，复合粒子在PVC中的分散性优于纳米SiO₂粒子，复合粒子对PVC的增韧效果明显优于纳米SiO₂粒子和单纯的ACR。将引发剂2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二氢氯化物(AIBA)吸附于分散在水相中的纳米SiO₂粒子表面，作为种子胶乳进行丙烯酸丁酯的乳液聚合，制备了PBA/纳米SiO₂复合乳胶粒，得到表面粗糙的复合粒子，当复合粒子中SiO₂质量分数15-23％时，60％的SiO₂富集于粒子表面，30％的SiO₂被包覆于粒子内部。

中国专利200510038154.0公开了一种纳米SiO₂/丙烯酸酯复合乳液的制备方法，先将无机SiO₂进行表面处理，然后采用原位乳液聚合或种子乳液聚合合成具有分子水平复合的无机/高分子纳米复合乳液，无机相占总重的0.1-5％，乳液涂膜的拉伸强度与断裂伸长率成倍增加。中国专利200510045707.5将硅烷偶联的SiO₂分散于甲苯溶液中，通过引发剂AIBN引发丙烯酸丁酯进行接枝聚合得到复合胶乳。以粒径70-340nm的SiO₂粒子静电吸附引发剂，再引发单体聚合，得到表面复合聚甲基丙烯酸甲酯的核壳结构胶乳，还可通过无皂乳液聚合制备包裹纳米SiO₂粒子的复合材料。

发明内容