[发明专利]硬质聚氯乙烯用三元共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硬质聚氯乙烯用加工助剂领域，具体涉及一种硬质聚氯乙烯用三元共聚物及其制备方法。

背景技术

我国是世界硬质聚氯乙烯PVC生产及消费大国、相关PVC制品拥有广阔的市场环境，既有力度又有广度。基于城乡建筑工程、交通工程、环境工程、能源及水利工程等的迅猛发展，PVC建筑材料、工程材料的市场需求日益提高，目前是我国产量最大的塑料品种之一。硬PVC不含柔软剂，因此，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，广泛应用于型材、异型材、板材、管材、发泡板、建筑模板、木塑等行业，具有很大的开发应用价值。

PVC在加工中需要通过加热和剪切分散为均匀的熔融态才能成型，但PVC树脂本身对热量和剪切力的传递不强，塑化时间较长，形成的熔体不均匀，影响制品外观及机械性能，当加入加工改性剂后，可以明显改善PVC树脂的熔体流动性、热变形性及制品表面光泽等特性。经聚合反应而制得的加工改性剂大致可细分为以下五大类：甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯无规共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯无规共聚物、苯乙烯-丙烯腈无规共聚物，丙烯酸酯类-苯乙烯类共混树脂以及混有纳米改性的无机填料共混树脂。甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(或丙烯酸乙酯)共聚物其优点为具有优异的加工性能，耐热性能、能够赋予制品较宽的加工温度范围、较高的熔体强度、良好的表面光洁度以及尺寸稳定性能；苯乙烯-丙烯腈类加工改性剂相比较丙烯酸酯类加工改性剂而言，具有明显的成本优势，但是因苯乙烯含有不饱和双键，抗紫外线和抗老化性能一般，同时苯乙烯与PVC相容性比较差，加工范围较窄，熔体塑化慢，制品表面光洁度不好；混有纳米改性的无机填料共混树脂是由上述两大类加工改性剂为基础，再配以纳米碳酸钙、二氧化硅、云母粉等填充物，从而降低产品价格。添加量越大，硬质PVC制品的力学性能下降越明显，如制品脆性加大，加工过程中熔体塑化慢，表面光洁度下降、尺寸稳定性无法达到预期指标等。

本发明人在研究PVC加工改性剂技术路线及市场应用过程中发现，甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯类树脂以及丙烯腈、苯乙烯类树脂在提高加工助剂与PVC相容性及塑化方面有一定的优势，但是随着石油化工原材料价格上涨而迫使PVC加工改性剂生产、应用厂家不得不通过添加大量的无机填料，以此来降低成本来寻求企业发展。最终形成恶性循环，严重阻碍了硬质PVC制品行业整体水平，偏离国家“以塑代钢、以塑代木”总体规划。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬质聚氯乙烯用三元共聚物，乳液稳定性好，大大提高熔体强度及平衡扭矩，提高共聚物的耐水性、耐碱性以及耐热性能，本发明还提供其制备方法，降低生产成本，提高收率，制备过程简单、操作简便。

本发明所述的硬质聚氯乙烯用三元共聚物，由质量比为3:1-4:1的核层和壳层采用接枝乳液聚合工艺制成，

其中：核层由以下质量份数的原料制成：乙酸乙烯酯单体100份、水250-300份、分散剂0.01-0.1份、乳化剂0.05-2.0份、碱性介质0.5-2.0份和引发剂0.01-0.05份；

壳层由以下质量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯80-95份、丙烯酸丁酯5-20份、乳化剂0.5-3.0份和引发剂0.01-0.05份。

分散剂为聚乙烯醇1788或聚乙烯醇1799中的一种或两种以任意比例混合。

乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10或吐温-80中的一种或多种以任意比例混合。

引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠或碳酸氢钠中的一种或多种以任意比例混合。

碱性介质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钾或磷酸钠中的一种或两种以任意比例混合。

核层为聚乙酸乙烯酯，壳层为聚(丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯)共聚物。

本发明还提供硬质聚氯乙烯用三元共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙酸乙烯酯单体、水、分散剂、乳化剂和碱性介质加入反应装置，氮气排氧，在50-300r/min的搅拌速度下搅拌，升温至45℃-55℃，加入引发剂，控制反应温度在55-60℃反应，得到核层乳液；

(2)将乳化剂、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯依次加入到步骤(1)得到的核层乳液中，氮气排氧，在50-300r/min的搅拌速度下搅拌，升温至40℃-50℃，加入引发剂，控制反应温度在50-55℃，反应2-3h；

(3)升温熟化，降温出料，喷雾干燥，得到产品。

步骤(1)制备得到核层，核层为聚乙酸乙烯酯；步骤(2)为在核层外接枝壳层，壳层为聚(丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯)共聚物。