[发明专利]一种塑料用加工助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料加工领域，具体是一种塑料用加工助剂及其制备方法。

背景技术

我国塑料加工多功能化的改性剂尚处于发展阶段，无论在品种、产量、质量和改性功能上与国外差距较大。

世界上生产塑料加工改性剂的厂家很多，主要有美国Rohmandhass(罗门哈斯)公司和ATOCHEM公司，日本钟渊化学公司等。罗门哈斯公司在六十年代中期开发了第一个丙烯酸类抗冲改性剂，以后相继开发了ParaloidKM323B、KM330、KM334、KM335等系列牌号产品，其中ParaloidKM355为较新一代的产品，有着优越的性能。目前，罗门哈斯公司已成为世界范围内塑料添加剂的主要供应者。日本吴羽公司在太平洋地区和世界上其他地区与罗门哈斯公司联合销售PVC抗冲改性剂和加工助剂。上述两公司合作在新加坡由吴羽化学(新加坡)私人有限公司生产ACR类改性剂，其产品牌号为ParalOidKM355P的制品已投入市场，年产量为10万吨。国外一些ACR抗冲改住剂牌号见表1。

表1国外若干ACR抗冲改性剂牌号

核-壳型ACR类抗冲改性剂使用广泛，且有多功能性，应用前景广泛。目前，我国使用的高性能及专用型核-壳ACR类抗冲改性剂大多依赖进口，国内仅齐鲁石化、山西化工研究所、上海珊瑚化工厂等少数厂家生产，且品种单一，远不能满足不同型号PVC塑料的需要。

不同改性剂性能比较见表2。

表2三种改性剂比较

注：从1至5，性能从劣到优

此外，除了上述的几种冲击改性剂外，还有许多可用于塑料加工功能改性剂。譬如，CPE接枝氯乙烯共聚物、EVA接枝氯乙烯共聚物、ACR接枝氯乙烯共聚物、EPR(乙丙胶)接枝氯乙烯共聚物、氯乙烯接枝乙烯-丙烯酸酯共聚物以及EVACO共聚物(乙烯-乙酸乙烯醋-CO三元共聚物)等。近年来，用两种弹性体复合增韧PVC的研究也取得了很大进展，如用CPE/ACR、CPE/MBS复合增韧PVC。研究结果表明，两种增韧剂的协同作用产生的冲击效果优于单一增韧剂。除了用弹性体增韧PVC，如用有机刚性粒子(PMMA、AS等)、无机刚性粒子(超细CaCO₃)增韧PVC的报道，这些非弹性体共混体系也可用作塑料加工改性剂。还有使用弹性体和非弹性复合增韧的报道，如用CPE/PS、CPE/超细CaCO₃，复合增韧PVC。而我国PVC纳米CaCO₃复合材料的研究开发，近两年来已取得显著进展。

ACR的“核”一般均为低度交联的丙烯酸酯类橡胶聚合物，“壳”层可以是一层或双层，所以抗冲型ACR有双层和三层“核-壳”结构之分。其基本制法是先以乳液聚合法制造种子乳胶粒，并在交联剂存在下适度交联，然后滴加其他单体，使其在种子乳胶粒表层进行接枝共聚。双层“核-壳”结构ACR的外层主要是甲基丙烯酸甲酯聚合物或甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物；三层“核-壳”结构ACR又可分为次外层与最外层，其次外层常为苯乙烯聚合物。根据应用的需要，除核层肯定为轻度交联外，其他层又可分为线型的或交联的。不论双层还是三层“核-壳”结构ACR，其核层与壳层之间有着聚合物链的互穿，所以ACR实际上又是一类胶乳IPN，根据电子显微镜观察和动态粘弹谱仪的测定，均可证明ACR是多相结构体系。

其增韧机理通常以银纹-剪切带理论解释较为普通。“核-壳”类橡胶粒子的作用，一方面作为应力集中中心，诱发基体产生大量银纹和剪切带，其银纹或剪切带的产生和发展需消耗大量能量，因而显著提高材料的抗冲击性能。同时，通过在银纹和橡胶分界面承担部分三轴向应力，控制了银纹的发展，并使银纹及时终止而不致发展成为破坏性裂纹，银纹尖端的应力场可诱发剪切带的产生，而剪切带也可阻止银纹的进一步发展。

“核-壳”结构改性剂，常通过加入典型交联单体的共价键进行交联，其核芯具有良好的弹性，壳是具有较高玻璃化温度的高聚物，粒子间容易分离，可均匀的分散至PVC基材，并能和PVC基材相互作用，因而这类粒子除可改进PVC抗冲性能外，还起到类似ACR加工助剂的作用，促进PVC树脂凝胶化和塑化。ACR类抗冲改性剂的主要优点有：良好的抗冲击改性效果、较宽的加工温度范围、低模胀性、制品尺寸稳定、兼有加工助剂特点、可缩短混合料的熔融塑化时间、改善共混体系成型加工性能、具有较好的耐候性。