[发明专利]一种能与氯乙烯悬浮接枝共聚的聚丙烯酸酯胶乳

说明书

技术领域

本发明属于胶乳领域，具体涉及一种能与氯乙烯悬浮接枝共聚的聚丙烯酸酯胶乳及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）的产量和消费量均位于五大通用树脂第二位。但通用型聚氯乙烯树脂脆性大，需要添加抗冲击改性剂来改善其抗冲击性能。通常使用的抗冲改性剂有CPE（氯化聚乙烯）、MBS（甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯）、以及ACR（甲基丙烯酸甲酯-烷基丙烯酸酯类的组合物）等三大类。其中以含有橡胶相的MBS和ACR抗冲改性剂对聚氯乙烯制品的抗冲击性能的改善力度最大。

抗冲改性剂可以通过物理法和化学法两种途径引入聚氯乙烯树脂。物理法：即通过外添加抗冲改性剂。虽然能使抗冲击性能得到提高，但是添加的比例普遍较高。如在矿用PVC管道的生产中，MBS或ACR的添加比例达到12%以上。抗冲改性剂添加比例过高不但增加了成本，也会导致例如拉伸强度和硬度等性能的下降。

化学法改性PVC：即将具有核壳结构的抗冲改性剂ACR与PVC分子链实现化学键合，达到橡胶粒子（丙烯酸酯类）在PVC树脂内部的分子级分布。在受到冲击或弯曲时能更好地诱发银纹和剪切带，形成裂纹来吸收能量，或在裂纹扩展时，发生弹性形变来阻止裂纹扩展。这种化学键合方式一般通过ACR胶乳与氯乙烯单体接枝共聚方式实现。

聚氯乙烯可以通过悬浮、本体和乳液聚合等方式合成，而应用于型材、管材、板材等硬制品领域的聚氯乙烯树脂主要来源于悬浮聚合。

ACR胶乳的生产普遍采用乳液聚合，使用离子型引发剂，如过硫酸铵和离子型乳化剂，如十二烷基硫酸钠。而PVC悬浮聚合过程普遍采用油溶性的引发剂，并且需要PVA（聚乙烯醇）-HPMC（羟丙基甲基纤维素）的组合物作为分散剂。而ACR胶乳中残留的乳化剂、引发剂等成分甚至可能导致PVC悬浮聚合过程产生爆聚。

即便ACR胶乳与氯乙烯发生了共聚，如果配方不当，也会导致以下不利情况发生：1、树脂形态不规则，导致塑化加工困难。2、热不稳定结构增多，使树脂耐热等级下降。3、抗冲击性能提高不多，而其它强度性能下降更多。

发明内容

本发明针对PVC悬浮聚合工艺特点，开发出能满足氯乙烯单体悬浮聚合以及氯乙烯与ACR胶乳悬浮接枝聚合，并具有核壳结构的聚丙烯酸酯胶乳配方。

本发明的技术方案如下：一种能与氯乙烯悬浮接枝共聚的聚丙烯酸酯胶乳，其具有核壳结构，按重量计，其组成为：10～90份的核单体，10～90份的壳单体，0.5～1.5份的交联剂，0.2～1.0份的偶氮双腈类引发剂或无机过氧类引发剂，3～8份的复合型乳化剂。

进一步地，所述核单体为丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯或丁二烯中的任意两种的均聚或共聚物。

进一步地，所述壳单体为氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯或甲基丙烯酸乙酯中的一种。

使用交联剂，可以提高聚丙烯酸酯和聚氯乙烯之间的相容性，提高聚氯乙烯树脂对聚丙烯酸酯树脂的包覆率。可采用的交联剂包括：1,4丁二醇二丙烯酸酯，丙烯酸烯丙酯，二乙二醇二丙烯酸酯，邻苯二甲酸二烯丙酯，乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯等，优先选择1,4丁二醇二丙烯酸酯。

进一步地，所述复合型乳化剂包括聚氧乙烷的酯或醚、烷基类阴离子乳化剂、胺基类阳离子乳化剂组成的复合乳化剂，或平均分子量为1000～2000的聚氧乙烯-聚氧丙烯的共聚物。

进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种或它们的复合物。

 本发明配方中采用的复合乳化-引发体系，所制得聚丙烯酸酯乳液与氯乙烯悬浮接枝共聚后制得的树脂，平均粒径为170-180微米，表观密度0.54kg/L与普通SG-5粒径分布无明显差异，且分散剂用量可以下降到0.1%左右，而一般的阴离子乳化体系，由于阴离子乳化剂对悬浮聚合分散剂体系有强烈的干扰，所以制得到悬浮接枝共聚树脂平均粒径达300微米以上，如要制得平均粒径低于200微米的树脂，则分散剂用量不低于0.25%，分散剂用量过多会导致树脂颗粒形态差，表观密度小，流动性差，熔融粘度大，塑化性能差等缺陷，在制备工艺上，与现有乳液聚合的工艺基本无差异。

本发明的关键在于聚丙烯酸酯乳液制备工艺中的引发剂和乳化剂选择，除了形成塑料壳-橡胶核的胶乳结构，还需与聚氯乙烯发生有效接枝，使聚氯乙烯对胶乳实现有效的包覆。使用复合型乳化剂和偶氮双腈类引发剂，可以减少离子性杂质的引入对氯乙烯悬浮聚合过程中引发体系及分散体系的不利影响。