论文部分内容阅读
聚氯乙烯(PVC)是产量仅次于聚乙烯的第二大通用塑料。因PVC良好的耐化学品性、优异的阻燃性、较好的力学性能及价格低廉而广泛用于建材、板材、管材、膜材料等领域。但因PVC自身固有的结构缺陷,即自身的韧性不足,抗冲性能极差,侧链中活性氯原子导致其热加工时易分解出氯化氢,PVC也是所有塑料树脂中耐热形变温度最低的树脂,因此PVC成为改性研究最多的塑料树脂。其中最重要提高PVC的抗冲性能是研究最多的,其中如何在提高PVC的抗冲性同时又能提高PVC的耐热形变温度且不降低其屈服强度一直是PVC改性的永久课题。与ACR物理共混仍是目前提高硬质PVC制品抗冲性能的主要方法,但该方法仍存在抗冲性能一般且改性后的屈服强度降低、耐热形变温度降低,将具有交联结构的聚丙烯酸酯弹性体的乳液直接加到氯乙烯的悬浮聚合体系中直接制取高抗冲PVC虽然取得了一定进展,虽然抗冲强度可超过40kJ/m2,但仍存在屈服强度低、耐热形变温度下降及聚合过程粘釜现象严重等问题。本论文首先以对悬浮聚合分散剂更稳定的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐(CO436)为乳化剂,以丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)为主要单体,1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(DBGDMA)为交联单体经常规乳液聚合制备了弹性且具交联结构的丙烯酸酯共聚物乳液(ACR1),并将ACR1加入到悬浮聚合体系中与氯乙烯进行接枝聚合得到抗冲性能较高的改性PVC树脂(ACR1-PVC),抗冲强度可达80kJ/m2以上,且悬浮聚过程颗粒形态好、无粘釜现象,但和前人工作一样,抗冲屈服强度和软化点均降低。其次,将热可逆离子交联引入到PVC体系中,,在ACR1乳液基础上,将带有叔胺基的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)或甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)引入到ACR1中,制备了均相交联型含叔氨基丙烯酸酯乳液(ACR2)并研究了 ACR2原位增韧PVC的聚合行为并得(ACR2-PVC),以期利用PVC上的活性氯与叔胺基形成具有热可逆交联的季铵盐交联键,以期在提高抗冲性能的同时,提高增韧改性后的PVC的屈服强度和耐热形变温度。第三、为提高叔胺基的利用率和获取PVC上的更多的活性氯,设计并制得核壳型含叔氨基丙烯酸酯乳液(ACR3),在研究ACR3原位增韧PVC的悬浮聚合时引入含活性氯的单体氯代醋酸乙烯酯(VCA)得到(ACR3-PVC)。含叔氨基丙烯酸酯乳液改性得到的PVC树脂颗粒形态好,并且聚合过程无粘釜现象。本研究所得主要结论如下。1.以常规乳液聚合,考察了乳化剂类型对ACR1乳液在悬浮聚合体系下稳定性能的影响。考察了乳化剂滴加量与垫底量、pH缓冲剂加入量及引发方式对乳液性能的影响。考察了分散体系、ACR1乳液中EA占百分含量对ACR1-PVC树脂性能的影响。发现:1)用C0436作乳化剂制得的ACR1乳液耐氯乙烯悬浮工况好,稳定性高,无粘釜现象;2)当CO436总量为1wt%(占单体量),垫底0.6wt%滴加0.4wt%时所制得的ACR1乳液的粒径在110nm左右,乳液最为稳定,絮凝率最低;3)热引发方式制得的ACR1乳液更为稳定,得到的ACR1-PVC的抗冲强度最大,颗粒形态也最好;当分散剂加入量为2200ppm(占VCM单体量)时,可达SG-5型树脂的27倍。4)增加ACR1乳液的亲水性可显著降低悬浮聚合的粘釜现象。2.考察了叔氨单体种类对ACR2及ACR2-PVC性能的影响并发现:1)提高聚合温度、控制乳液聚合过程中的pH>8、使用分解后酸性增加极小的过硫酸钾为引发剂可使ACR2更为稳定;2)使用疏水性更强的DEAEMA 比使用疏水性低的DMAEMA制得ACR2乳液更稳定,得到的ACR2-PVC树脂的冲击强度可达20.6kJ/m2,无粘釜、粘轴现象发生。3)用红外光谱、屈服轻度和断裂伸长率以及耐热分解能力表征了用ACR2改性PVC树脂中确实形成了季铵盐结构。4)得到的改性PVC的屈服强度的降低值比用ACR1的小。但耐热形变温度仍未得到有效提高,原因是PVC上的活性氯太少所致。3.考察了核壳比对ACR3乳液的聚合行为的影响,考察了 VCA加入量对ACR3-PVC的力学性能的影响,并用TEM对ACR3核壳结构进行了表征。控制核壳比为7:3(单体质量分数)可以制备得到较为稳定的ACR3乳液;所得ACR3-PVC树脂的表观密度和拉伸强度有所提高,颗粒形态更好,聚合过程稳定,但抗冲性能的提高很低,软化点虽未降低但也未得到有效提高,原因是引入VCA后PVC的结晶能力下降,无定形成分增加所致。