一种塑料改性材料的制备方法与流程

1.本发明属于塑料加工领域，特别涉及一种塑料改性材料的制备方法。


背景技术：

2.聚氯乙烯(pvc)是众所周知的应用广泛、产量巨大的通用塑料品种之一。由于其来源广泛,合成方法简单,价格十分合理,制得的产品拥有良好的加工性能和机械性能,且化学稳定性能良好,阻燃性能优异,因此聚氯乙烯的应用场景十分广泛且发展十分迅猛。
3.聚氯乙烯为白色粉末状的无定型高聚物，属于强而硬的材料。未经改性的硬质聚氯乙烯制品有较高的拉伸强度，但其断裂伸长率很低，表明它的任性很差。聚合物材料的抗冲击性能与整个材料的韧性有关，冲击强度则是对材料韧性的量度。抗冲击性是材料在冲击负载下抵抗破裂的能力或在高速应力下抵抗断裂的能力。
4.此外，聚氯乙烯材料的韧性不足，而且这种不足会随着温度的下降，表现的越来越明显，是聚氯乙烯材料的一个突出缺陷，这种较差的耐寒性能，主要特征为：随着温度的下降，pvc材料中的增塑剂逐渐析出，材料会变得越来越硬，越来越脆，最后无法使用。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种塑料改性材料的制备方法，形成以pmma为壳层、硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物为核层的核—壳结构的改性材料，改善聚氯乙烯的韧性，提高其抗冲击性能并改善其低温脆性。
6.本发明中主要采用的技术方案为：一种塑料改性材料的制备方法，具体步骤如下： s1制备预乳化液 在冷凝回流装置中依次加入一定量的10%的复合保护胶体溶液和复合乳化剂，然后在50℃的水浴中搅拌乳化0.5h，得到预乳化溶液；s2硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核的合成在s1得到的预乳化溶液中加入一定量的硅氧烷单体、部分醋酸乙烯酯单体和部分引发剂，并升温至75℃进行预聚合，当混合搅拌1h后，则分2-4批次加入剩余的醋酸乙烯酯单体和引发剂，随后保温反应1h，升温至90℃，保温0.5h得到硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核；s3核-壳改性材料的合成在步骤2得到的核聚合物乳液中缓慢加入一定量的甲基丙烯酸甲酯单体，且控制体系温度为70-95℃，反应2-3h，合成得到核-壳改性材料。
7.优选地，所述步骤s1中复合乳化剂采用非离子型乳化剂和阴离子乳化剂复配，且复合乳化剂的总量占醋酸乙烯酯单体总质量的3%，所述非离子型乳化剂和阴离子乳化剂的质量比为3:2 。
8.优选地，所述非离子型乳化剂为乳化剂op-10、aeo3、aeo5、aeo7或者se-10的一种，所述阴离子型乳化剂为椰油醇硫酸钠、松香油皂或者十二烷基苯磺酸钠中的一种。
9.优选地，所述硅氧烷单体的用量占醋酸乙烯酯单体总质量的2%-4%。
10.优选地，所述复合保护胶体采用pva-1788和pva-1799复配，且所述复合保护胶体的用量占醋酸乙烯酯单体质量的6%，pva-1788和pva-1799的复配质量比为5:2。
11.优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或者过硫酸钾中的一种，且引发剂的用量为醋酸乙烯酯单体质量的0.1%-0.2%。
12.优选地，所述步骤s2中部分醋酸乙烯酯单体为醋酸乙烯酯单体总质量的40%，部分引发剂的用量为引发剂总质量的30%。
13.优选地，所述硅氧烷单体为八甲基环四硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的一种。
14.优选地，所述甲基丙烯酸甲酯的用量与醋酸乙烯酯单体用量的摩尔比为2-4:7。
15.有益效果：本发明提供一种塑料改性材料的制备方法，具有如下优点：（1）可以显著改善聚氯乙烯的韧性，有效阻止裂纹增长，并吸收冲击能，从而提高树脂的抗冲击性能；（2）pmma壳层起到增加韧性和改善与pvc相容性的作用；（3）硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核层中引入的硅氧烷中o-si-o键，可以降低聚合物的玻璃化转化温度，改善其低温脆性，同时在固化过程中可以与醋酸乙烯酯交联成网状结构，与醋酸乙烯酯协同作用，对聚氯乙烯指起到增韧作用。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
17.实施例1一种塑料改性材料的制备方法，具体步骤如下： s1制备预乳化液 在冷凝回流装置中依次加入一定量的10%的复合保护胶体（6%醋酸乙烯酯单体）溶液和复合乳化剂（3%醋酸乙烯酯单体），然后在50℃的水浴中搅拌乳化0.5h，得到预乳化溶液；s2硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核的合成在s1得到的预乳化溶液中加入一定量的硅氧烷单体（乙烯基三乙氧基硅烷，2%醋酸乙烯酯单体）、部分醋酸乙烯酯单体和部分引发剂（过硫酸铵，0.03%醋酸乙烯酯单体），并升温至75℃进行预聚合，当混合搅拌1h后，则分2-4批次加入剩余的醋酸乙烯酯单体和引发剂（0.07%醋酸乙烯酯单体），随后保温反应1h，升温至90℃，保温0.5h得到硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核；s3核-壳改性材料的合成在步骤2得到的核聚合物乳液中缓慢加入一定量的甲基丙烯酸甲酯单体（与醋酸乙烯酯单体摩尔比2:7），且控制体系温度为90℃，反应2-3h，合成得到核-壳改性材料。
18.实施例2
一种塑料改性材料的制备方法，具体步骤如下： s1制备预乳化液 在冷凝回流装置中依次加入一定量的10%的复合保护胶体（6%醋酸乙烯酯单体）溶液和复合乳化剂（3%醋酸乙烯酯单体），然后在50℃的水浴中搅拌乳化0.5h，得到预乳化溶液；s2硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核的合成在s1得到的预乳化溶液中加入一定量的硅氧烷单体（乙烯基三乙氧基硅烷，3%醋酸乙烯酯单体）、部分醋酸乙烯酯单体和部分引发剂（过硫酸铵，0.03%醋酸乙烯酯单体），并升温至75℃进行预聚合，当混合搅拌1h后，则分2-4批次加入剩余的醋酸乙烯酯单体和引发剂（0.07%醋酸乙烯酯单体），随后保温反应1h，升温至90℃，保温0.5h得到硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核；s3核-壳改性材料的合成在步骤2得到的核聚合物乳液中缓慢加入一定量的甲基丙烯酸甲酯单体（与醋酸乙烯酯单体摩尔比2:7），且控制体系温度为90℃，反应2-3h，合成得到核-壳改性材料。
19.实施例3一种塑料改性材料的制备方法，具体步骤如下： s1制备预乳化液 在冷凝回流装置中依次加入一定量的10%的复合保护胶体（6%醋酸乙烯酯单体）溶液和复合乳化剂（3%醋酸乙烯酯单体），然后在50℃的水浴中搅拌乳化0.5h，得到预乳化溶液；s2硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核的合成在s1得到的预乳化溶液中加入一定量的硅氧烷单体（乙烯基三乙氧基硅烷，3%醋酸乙烯酯单体）、部分醋酸乙烯酯单体和部分引发剂（过硫酸铵，0.03%醋酸乙烯酯单体），并升温至75℃进行预聚合，当混合搅拌1h后，则分2-4批次加入剩余的醋酸乙烯酯单体和引发剂（0.07%醋酸乙烯酯单体），随后保温反应1h，升温至90℃，保温0.5h得到硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核；s3核-壳改性材料的合成在步骤2得到的核聚合物乳液中缓慢加入一定量的甲基丙烯酸甲酯单体（与醋酸乙烯酯单体摩尔比4:7），且控制体系温度为90℃，反应2-3h，合成得到核-壳改性材料。
20.实施例1-3中的复合乳化剂均采用非离子型乳化剂（op-10）和阴离子乳化剂（十二烷基苯磺酸钠）复配，所述非离子型乳化剂（op-10）和阴离子乳化剂（十二烷基苯磺酸钠）的质量比为3:2。
21.实施例1-3中的复合保护胶体采用pva-1788和pva-1799复配，pva-1788和pva-1799的复配质量比为5:2。
22.实施例1-3中的部分醋酸乙烯酯单体为醋酸乙烯酯单体总质量的40%，部分引发剂的用量为引发剂总质量的30%。
23.将实施例1、2、3制得的核-壳改性材料和acr-401抗冲改性剂分别根据表1所示的配方制备试验样品，分别得到试样1、试样2、试样3和试样4。
24.表1：混炼配方中各组分的添加量
冲击强度测试：将上述试样按gb/t1043-93标准用万能制样机裁成缺口冲击样条， 至少放置24h后，在简支梁冲击试验机上进行冲击试验，测试温度为23℃。
25.拉伸性能测试：将上述试样按gb/t1040-92标准切成哑铃型拉伸样条，在23℃下用 rgt-10a型微机控制电子万能试验机测试其拉伸强度，拉伸速度为20mm/min.。
26.低温冲击测试：根据gb/t2843-2008标准测试并制作样条，将样条在液氮中放置10min后，迅速取出试样，在冲击试验机上做简支梁冲击。
27.脆化温度测试：根据标准gbt5470-2008进行测试。预先设定浴槽温度至大致温度范围，将试样紧固在夹具上，降至酒精介质中，3min后夹具自动上升同时冲头冲击。不断调试温度，分别测得所有试样全部破损的最高温度和没有破损的最低温度，再次范围内，进行四个温度试验点的测试记录破损情况面积段可得脆化温度。
28.根据上述标准测试方法对试样分别进行力学性能及加工性能测试，具体测试结果如表2所示：表2：各试样的测试结果根据上表可以得出以下结论：试样1-3的抗冲击性能、拉伸性能、低温冲击强度以及脆化温度均显著优于试样4，这是因为pmma壳层提高了抗冲性能和提高与pvc的相容性，而硅氧烷-醋酸乙烯酯聚合物核层中引入的硅氧烷中o-si-o键，可以降低聚合物的玻璃化转化温度，改善其低温脆性，同时在固化过程中可以与醋酸乙烯酯交联成网状结构，与醋酸乙烯酯协同作用，对聚氯乙烯指
起到增韧作用。
29.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均属于本发明的保护范围。