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Title:
POLYVINYL CHLORIDE MODIFIER AND COMPOSITE, AND PREPARATION METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/180119
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a polyvinyl chloride modifier and composite, and a preparation method therefor. The composite comprises the following components by part by weight: (a) polyvinyl chloride resin of 100 parts and (b) a polymer modifier of 2-16 parts, the polymer modifier being rubber powder whose elongation at break is equal to or greater than 2201% and which contains chlorine of 5-45wt%. The elongation at break of the polyvinyl chloride composite of the present invention is greatly improved, and the defect of low elongation at break of the polyvinyl chloride product is substantially solved accordingly; therefore, the application scope of polyvinyl chloride surely will be greatly widened.

Inventors:
ZHAO DONGRI (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/087977
Publication Date:
November 13, 2014
Filing Date:
November 27, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SHANDONG RIKE CHEMICAL CO LTD (CN)
International Classes:
C08L27/06; C08F8/22; C08F110/02; C08F255/02; C08L23/28; C08L51/06; C08L97/02
Foreign References:
CN103224673A2013-07-31
CN102634138A2012-08-15
US4433105A1984-02-21
GB1155033A1969-06-11
Other References:
See also references of EP 2995646A4
Attorney, Agent or Firm:
BOSS & YOUNG PATENT AND TRADEMARK LAW OFFICE (CN)
北京邦信阳专利商标代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种聚氯乙烯组合物, 其特征在于, 按重量份计, 包括以下 组分:

(a) 100份的聚氯乙烯树脂, 和

(b) 2 ~ 16份的增韧改性剂;

其中, 所述的增韧改性剂是断裂伸长率大于 2201%、 且氯重量百 分含量为 5― 45wt%的橡胶粉体;

所述的断裂伸长率通过 GB/T528-2009测定;

所述的氯重量百分含量通过 GB/T7139-2002的方法 A进行测定。

2、 根据权利要求 1 所述的聚氯乙烯组合物, 其特征在于, 按重 量份计, 还包括以下组分:

(c) 0.5 - 5份的稳定剂 ,

(d) 0 50份的填充物, 和

(e) 0 ~ 50份的木粉, 和

f) 0 ~ 10份的含丙烯酸酯的聚合物, 和

(g) 0 - 8份的抗冲击改性剂, 和

(h) 0 ~ 5份的润滑剂, 和

(i) 0 ~ 10份的颜料。

3、 根据权利要求 1或 2所述的聚氯乙烯组合物, 其特征在于, 所述的聚氯乙烯树脂为聚氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚物;

其中,聚氯乙烯共聚物包含 80 ~ 99.99 %的氯乙烯单元和 0.01 -

20wt%的由其他单体形成的单元;

所述的其他单体选自醋酸乙烯酯、 丙烯、 苯乙烯、 曱基丙烯酸的

C C 烷基酯、 丙烯酸的 d - Cu烷基酯的一种或多种。

4、 根据权利要求 1或 2所述的聚氯乙烯组合物, 其特征在于, 所述的增韧改性剂选自以下物质组成的组: 氯化聚乙烯、 氯化聚乙烯 与 (曱基) 丙烯酸酯的共聚物、 或者氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯 聚合物的混合物。

5、 根据权利要求 1或 2所述的聚氯乙烯组合物, 其特征在于, 在所述的增韧改性剂中, 基于增韧改性剂的总重量, (甲基) 丙烯酸 烷基酯的重量百分含量为 0 ~ 50wt%。

6、 根据权利要求 2所述的聚氯乙烯組合物, 其特征在于: 所述的稳定剂选自有机锡热稳定剂、 钙锌稳定剂或铅盐稳定剂; 所述的填充物选自碳酸钙、 滑石粉或白炭黑;

所述的含丙烯酸酯的聚合物选自含有曱基丙烯酸烷基酯和丙烯 酸烷基酯的共聚物;

所述的抗冲击改性剂选自由曱基丙烯酸曱酯、 苯乙烯和丁二烯形 成的共聚物;

所述的润滑剂选自氧化聚乙烯蜡、 聚乙烯蜡、 石蜡、 硬脂酸、 硬 脂酸单甘脂、 硬脂酸季戊四醇酯、 己二酸季戊四醇酯或硬脂酸钙; 所述的颜料选自钛白粉、 炭黑、 群青颜料或荧光增白剂。

7、 根据权利要求 1或 2所述的聚氯乙烯组合物的制备方法, 其 特征在于, 该制备方法包括增韧改性剂的制备步骤, 具体如下:

在耐盐酸腐蚀的、 装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份 的分散剂, 0.01 - 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介盾, 使分散 剂、 乳化剂和分散介质的总重量份为 250重量份; 再加入 15 ~ 40重 量份的高密度聚乙烯, 0.01 ~0.5重量份的引发剂, 在 30~300转 /分 的搅拌转速下将反应物料的温度升高至 80― 135V;然后开始通入 5 - 25重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于 对应的饱和蒸气压 O.OSMPa; 通氯量满足在 135 °C以下通入总氯气量 的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气。

8、 根据权利要求 1或 2所述的聚氯乙烯组合物的制备方法, 其 特征在于, 该制备方法包括增韧改性剂的制备步骤, 具体如下:

( 1 )氯化聚乙烯的制备:

在耐盐酸腐蚀的、装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份的 分散剂, 0.01 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散剂、 乳化剂和分散介盾的总重量份为 250重量份; 再加入 15~40重量份 的高密度聚乙烯, 0.01 ~(λ5重量份的引发剂, 在 30 300转 /分的搅 拌转速下将反应物料的温度升高至 80- 135°C; 然后开始通入 5~25 重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于对 应的饱和蒸气压 O.OSMPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气;

(2)氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯共聚物的制备:

在反应器中加入 0.01 1.00重量份的分散剂, 0.01 ~ 0.50重量份的 引发剂、分散介质,其中分散剂、引发剂和分散介质的总重量份为 250 重量份; 加入 15 ~ 40重量份的步骤(1 )得到的氯化聚乙烯、 0~0.50 重量份的乳化剂, 维持搅拌转速在 30 ~ 300转 /分下, 反应物料的温度 升高至 70 ~ 90°C后, 再加入 1 - 40重量份的 (曱基) 丙烯酸烷基酯, 保持反应温度在 80 ~ 85°C, 反应 2 ~ 5小时后, 冷却至 40°C以下。

9、 根据权利要求 Ί或 8所述的聚氯乙烯组合物的制备方法, 其 特征在于, 所述反应釜的介质接触面为耐盐酸腐蚀的钛钯合金、 锆材 或钽材; 所述的搅拌浆为上下两端分别固定在反应釜的上下两端, 且 可自由转动的耐盐酸腐蚀的锆材搅拌桨。

10、 根据权利要求 7或 8所述的聚氯乙烯组合物的制备方法, 其 特征在于, 所述的高密度聚乙烯的平均粒径 D50为 40 ~ 140微米; 该平均粒径采用泰勒篩分法获得, 具体测试方法如下: 取 200g 高密度聚乙烯在不同的筛网上进行震动筛分 10分钟, 然后测试筛网 上的重量, 取恰好筛下 50%重量时的粒径为平均粒径 D50。

11、根椐权利要求 10所述的聚氯乙烯组合物的制备方法,其特征 在于, 所述的高密度聚乙烯的熔融指数为 0.2 ~ 4.0 g/10min; 该熔融指 数采用 ASTM D1238测定, 温度为 19CTC , 载荷为 5.0kg。

12、 一种增韧改性剂, 其特征在于:

所述的增韧改性剂选自氯化聚乙烯、 或者氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯的共聚物;

所述的增韧改性剂是断裂伸长率大于 2201%、 且氯重量百分含量 为 5 ~ 45wt%的橡胶粉体;

所述的断裂伸长率通过 GB/T528-2009测定;

所述的氯重量百分含量通过 GB/T7139-2002的方法 A进行测定。

13、 根据权利要求 12 所述的增韧改性剂的制备方法, 其特征在 于, 所述的增韧改性剂为氯化聚乙烯, 具体制备步骤如下:

在耐盐酸腐蚀的、 装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份 的分散剂, 0.01 ~ 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散 剂、 乳化剂和分散介质的总重量份为 250重量份; 再加入 15 - 40重 量份的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂, 在 30 ~ 300转 /分 的搅拌转速下将反应物料的温度升高至 80 - 135°C ;然后开始通入 5 ~ 25重量份氯气, 通氯气的速度要维持反庶压力平稳上升, 但不能高于 对应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135 °C以下通入总氯气量 的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气。

14、 根据权利要求 12所述的增韧改性剂的制备方法, 其特征在 于, 所述的增韧改性剂为氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯的共聚物, 具体制备步骤如下: ( 1 )氯化聚乙烯的制备:

在耐盐酸腐蚀的、装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份的 分散剂, 0.01 ~ 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散剂、 乳化剂和分散介质的总重量份为 250重量份; 再加入 15~40重量份 的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂, 在 30~300转 /分的搅 拌转速下将反应物料的温度升高至 80~ 135°C; 然后开始通入 5 25 重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于对 应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量的 50%以下, 在 135C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气;

(2)氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯共聚物的制备:

在反应器中加入 0.01 ~ 1.00重量份的分散剂, 0.01 ~ 0.50重量份的 引发剂、分散介质,其中分散剂、引发剂和分散介质的总重量份为 250 重量份; 加入 15- 40重量份的步骤(1)得到的氯化聚乙烯、 0~0.50 重量份的乳化剂, 维持搅拌转速在 30 ~ 300转 /分下, 反应物料的温度 升高至 70~9(TC后, 再加入 1 -40重量份的 (曱基) 丙烯酸烷基酯, 保持反应温度在 80 ~ 85 °C, 反应 2~5小时后, 冷却至 40°C以下。

Description:
聚氯乙烯改性剂、 组合物及其制备方法 技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯改性剂、 组合物及其制备方法, 尤其是 断裂伸长率高的聚氯乙烯改性剂、 低温韧性良好的聚氯乙烯组合物及 其制备方法。 背景技术

一般地说, 聚氯乙烯(PVC )树脂具有下列缺点: 1.加工性能差; 2.低温冲击强度差; 3.热稳定性差; 4.低温韧性差。 目前, 人们发明了 多种方法以改善聚氯乙烯树脂的缺点, 例如: 添加加工助剂以改善聚 氯乙烯树脂的加工性能; 添加抗冲击改性剂以改善聚氯乙烯树脂的低 温冲击性能;添加热稳定剂以改善聚氯乙婦树 脂的热稳定性能。但是, 截止到目前为止, 聚氯乙烯树脂的低温韧性问题一直未能得到很 好地 解决。 而聚氯乙烯树脂韧性问题已经成为了阻碍聚氯 乙烯树脂发展的 主要障碍。 例如,在给水管材领域, 聚氯乙烯管材逐渐被聚乙烯(PE ) 管材所取代, 其主要原因是当地形随着时间的推移而发生变 化时, 埋 入地下的聚氯乙烯管材会发生弯曲变形。 由于聚氯乙烯的低温韧性 差, 聚氯乙烯管材轻微的弯曲也容易发生断裂; 而 PE 由于断裂伸长 率高的原因, 即使地形变化引起了 PE管材弯曲,也不会产生 PE管材 的破裂。 因此, 长距离的给水系统往往优先选用 PE管材。 又如, 聚 氯乙烯制品难以取代木材的原因主要是由于聚 氯乙烯制品容易发生 钉裂现象;该现象的根本原因在于聚氯乙烯的 断裂伸长率低、韧性差。 再如, 聚氯乙烯门窗在温度很低的冬天容易发生焊角 的开裂, 主要原 因也是由于聚氯乙烯的断裂伸长率低、 韧性差。

长期以来,在聚氯乙烯改性领域存在着一大误 区:错误地认为提高 聚氯乙烯的缺口冲击强度和提高聚氯乙烯的韧 性是一回事; 错误地认 为提高聚氯乙烯冲击强度, 将使聚氯乙烯韧性得到提高, 从而使聚氯 乙烯耐低温性能得到提高, 进而使得聚氯乙烯管材开裂等问题迎刃而 解。 因此, 人们通常采用丙烯酸酯类抗冲击改性剂 (抗冲 ACR )、 甲 基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物(MBS )抗冲击改性剂来提高聚 氯乙烯的沖击强度。 然而, 不尽如人意的是, 抗冲 ACR和 MBS虽然 能够大幅度提高聚氯乙烯的缺口冲击强度, 但是却难以有效改善聚氯 乙烯韧性, 尤其是低温韧性。 这就造成了目前存在的聚氯乙烯树脂不 能具有与聚乙烯相同或接近的断裂伸长率, 也不能与木材具有相同的 握钉力。 发明内容

本发明摒弃了上述误区, 在经过大量研究的基础发现, 硬质无增 塑聚氯乙烯组合物的韧性与聚氯乙烯和聚氯乙 烯增韧改性剂共混物 的断裂伸长率密切相关。 聚氯乙烯组合物的断裂伸长率越高, 韧性越 好。 而聚氯乙烯组合物的韧性又与聚氯乙烯增韧改 性剂的断裂伸长率 相关, 聚氯乙烯增韧改性剂的断裂伸长率越高, 无增塑聚氯乙烯组合 物的断裂伸长率就越高。 所以要想提高无增塑聚氯乙烯组合物的韧性 就必须提高聚氯乙烯增韧改性剂的断裂伸长率 。

但是, 由于受到聚氯乙烯增韧改性剂的合成反应釜结 构的限制, 将增韧改性剂的断裂伸长率提高至 2200%之后, 进一步提高断裂伸长 率就变得非常困难了。 这是由于在生产高伸长率的增韧改性剂时, 由 于反应溶液的粘度太高, 要达到理想的氯气和反应溶液的分散效果, 需要很高的搅拌强度和搅拌速度; 从前的反应釜, 只是安装了上端固 定、 下端自由的搅拌浆, 这种反应釜在高的搅拌强度和高的搅拌速度 时,容易发生搅拌浆的晃动和反应釜的震动现 象,极易发生生产事故, 引起严重的氯气泄漏, 造成极大地安全问题。 本发明通过使用改进的 反应釜, 使搅拌强度大大提高, 同时使用粒径更小的高密度聚乙烯 ( HDPE )原材料, 可将增韧改性剂的断裂伸长率提高到了 2201 %以 上。

我们开发出与聚氯乙烯树脂相容性良好、 断裂伸长率非常高的橡 胶粉体(增韧改性剂), 将其加入聚氯乙烯树脂中进一步提高了聚氯 乙烯组合物的断裂伸长率,进一步改善其低温 韧性,从而完成本发明。 本发明的一个目的在于提供一种聚氯乙烯组合 物, 其制得的聚氯 乙烯制品具有良好的低温韧性。

本发明的另一个目的在于提供一种聚氯乙烯组 合物的制备方法, 其工艺简单, 且可通过调节反应条件来控制橡胶粉体的断裂 伸长率, 进而控制聚氯乙烯组合物的低温韧性。

本发明的又一个目的在于提供一种增韧改性剂 , 其具有很高的断 裂伸长率。

本发明的再一个目的在于提供一种增韧改性剂 的制备方法, 其工 艺简单, 且可通过调节反应条件来控制橡胶粉体的断裂 伸长率。

本发明通过以下技术方案, 即可实现上述目的: N2013/087977 本发明提供一种聚氯乙烯组合物, 按重量份计, 包括以下组分:

(a) 100份的聚氯乙烯树脂, 和

(b) 2 ~ 16份的增韧改性剂;

其中, 所述的增韧改性剂是断裂伸长率大于 2201%、 且氯重量百 分含量为 5 ~ 45wt°/。的橡胶粉体;

所述的断裂伸长率通过 GB/T528-2009测定;

氯重量百分含量通过 GB/T7139-2002的方法 A进行测定。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物, 优选地, 按重量份计, 还包 括以下组分:

(c) 0.5 ~ 5份的稳定剂,

(d) 0 ~ 50份的填充物, 和

(e) 0— 50份的木粉, 和

(f) 0 - 10份的含丙烯酸酯的聚合物, 和

(g) 0 - 8份的抗沖击改性剂, 和

(h;> 0 ~ 5份的润滑剂, 和

(i) 0 10份的颜料。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物, 优选地, 所述的聚氯乙烯树 脂为聚氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚物;

其中 ,聚氯乙烯共聚物包含 80 99.99 %的氯乙烯单元和 0.01 - 20^%的由其他单体形成的单元;

所述的其他单体选自醋酸乙烯酯、 丙烯、 苯乙烯、 曱基丙烯酸的 d ~ C 12 烷基酯、 丙烯酸的 d ~ c l2 垸基酯的一种或多种。

才艮据本发明所述的聚氯乙烯组合物, 优选地, 所述的增韧改性剂 选自以下物质组成的组: 氯化聚乙烯、 氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸 酯的共聚物、 或者氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯聚合物的混合物。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物, 优选地, 在所述的增韧改性 剂中, 基于增韧改性剂的总重量, (甲基) 丙烯酸烷基酯的重量百分 含量为 0 ~ 50wt%。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物, 优选地,

所述的稳定剂选自有机锡热稳定剂、 钙锌稳定剂或铅盐稳定剂; 所述的填充物选自碳酸鈣、 滑石粉或白炭黑;

所述的含丙烯酸酯的聚合物选自含有甲基丙烯 酸烷基酯和丙烯 酸烷基酯的共聚物;

所述的抗冲击改性剂选自由曱基丙烯酸甲酯、 苯乙婦和丁二烯形 成的共聚物; 所述的润滑剂选自氧化聚乙烯蜡、 聚乙烯蜡、 石蜡、 硬脂酸、 硬 脂酸单甘脂、 硬脂酸季戊四醇酯、 己二酸季戊四醇酯或硬脂酸钙; 所述的颜料选自钛白粉、 炭黑、 群青颜料或荧光增白剂。

本发明还提供了一种上述聚氯乙烯组合物的制 备方法, 该制备方 法包括增韧改性剂的制备步驟, 具体如下:

在耐盐酸腐蚀的、 装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份 的分散剂, 0.01 ~ 1.00 重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散 剂、 乳化剂和分散介 的总重量份为 250重量份; 再加入 15 ~ 40重 量份的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂, 在 30 300转 /分 的搅拌转速下将反应物料的温度升高至 80 - 135°C;然后开始通入 5 - 25重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于 对应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量 的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气。

根据本发明还提供了另一种上述聚氯乙烯组合 物的制备方法, 该 制备方法包括增韧改性剂的制备步厥, 具体如下:

( 1 )氯化聚乙烯的制备:

在耐盐酸腐蚀的、装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01― 1.00重量份的 分散剂, 0.01 ~ 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介廣, 使分散剂、 乳化剂和分散介庸的总重量份为 250重量份; 再加入 15~40重量份 的高密度聚乙烯, 0,01 ~0.5重量份的引发剂, 在 30 300转 /分的搅 拌转速下将反应物料的温度升高至 80~135°C; 然后开始通入 5 25 重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于对 应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气;

(2)氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯共聚物的制备:

在反应器中加入 0.01 - 1.00重量份的分散剂, 0.01 ~ 0.50重量份的 引发剂、分散介质,其中分散剂、引发剂和分 散介盾的总重量份为 250 重量份; 加入 15 ~ 40重量份的步 ( 1 )得到的氯化聚乙烯、 0 ~ 0.50 重量份的乳化剂, 维持搅拌转速在 30-300转 /分下,反应物料的温度 升高至 70~90°C后, 再加入 1-40重量份的 (曱基) 丙烯酸烷基酯, 保持反应温度在 80~85°C, 反应 2~5小时后, 冷却至 40C以下。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物的制备方法 , 优选地, 所述反 应釜的介质接触面为耐盐酸腐蚀的钛钯合金、 锆材或钽材; 所述的搅 拌浆为上下两端分别固定在反应釜的上下两端 , 且可自由转动的耐盐 酸腐蚀的锆材搅拌桨。 根据本发明所述的聚氯乙烯组合物的制备方法 , 优选地, 所述的 高密度聚乙烯的平均粒径 D50为 40 ~ 140微米;

该平均粒径采用泰勒筛分法获得, 具体测试方法如下: 取 200g 高密度聚乙烯在不同的筛网上进行震动筛分 10分钟, 然后测试筛网 上的重量, 取恰好筛下 50%重量时的粒径为平均粒径 D50。

根据本发明所述的聚氯乙烯组合物的制备方法 , 优选地, 所述的 高密度聚乙烯的熔融指数为 0.2 ~ 4.0 g/10min;该熔融指数采用 ASTM D1238测定, 温度为 190°C , 载荷为 5.0kg。

本发明也提供了一种增韧改性剂, 所述的增韧改性剂选自氯化聚 乙烯、 或者氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯的共聚物;

所述的增韧改性剂是断裂伸长率大于 2201%、 且氯重量百分含量 为 5 ~ 45wt%的橡胶粉体;

所述的断裂伸长率通过 GB/T528-2009测定;

氯重量百分含量通过 GB/T7139-2002的方法 A进行测定。

本发明也提供了一种上述增韧改性剂的制备方 法, 所述的增韧改 性剂为氯化聚乙烯, 具体制备步骤如下:

在耐盐酸腐蚀的、 装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 ~ 1.00重量份 的分散剂, 0,01 ~ 1.00 重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散 剂、 乳化剂和分散介质的总重量份为 250重量份; 再加入 15 ~ 40重 量份的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂, 在 30 - 300转 /分 的搅拌转速下将反应物料的温度升高至 80 - 135Ό ;然后开始通入 5 ~ 25重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于 对应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量 的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气。

本发明也提供了另一种上述增韧改性剂的制备 方法, 所述的增韧 改性剂为氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯的共聚物, 具体制备步骤如 下:

( 1 )氯化聚乙烯的制备:

在耐盐酸腐蚀的、装有搅拌桨的反应釜中加入 0.01 - 1.00重量份的 分散剂, 0.01 - 1.00重量份的乳化剂, 然后加入分散介质, 使分散剂、 乳化剂和分散介质的总重量份为 250重量份; 再加入 15 ~ 40重量份 的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂, 在 30 - 300转 /分的搅 拌转速下将反应物料的温度升高至 80 ~ 135°C ; 然后开始通入 5 ~ 25 重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高于对 应的饱和蒸气压 0.05MPa; 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气量的 50%以下, 在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气;

( 2 )氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯共聚物的制备:

在反应器中加入 0.01 ~ 1.00重量份的分散剂, 0.01 ~ 0.50重量份的 引发剂、分散介质,其中分散剂、 引发剂和分散介质的总重量份为 250 重量份; 加入 15 - 40重量份的步骤(1 )得到的氯化聚乙烯、 0 ~ 0.50 重量份的乳化剂, 维持搅拌转速在 30 ~ 300转 /分下, 反应物料的温度 升高至 70 ~ 90°C后, 再加入 1 ~ 40重量份的 (甲基) 丙烯酸烷基酯, 保持反应温度在 80 ~ 85 °C , 反应 2 ~ 5小时后, 冷却至 40°C以下。 本发明从才艮本上解决了聚氯乙烯制品断裂伸 长率低、 低温韧性差 的缺陷, 在保持聚氯乙烯制品的力学性能基本不变的前 提下, 可以使 得无增塑聚氯乙烯制品的断裂伸长率达到 233%以上, 从^^本上解决 了聚氯乙烯制品低温韧性差和容易发生应力开 裂的问题, 从而可以实 现聚氯乙烯对聚乙烯、 木材、 金属等材料的替代。 具体实施方式

在本发明中, (甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和 /或甲基丙烯酸酯。 (甲基)丙烯酸表示丙烯酸和 /或甲基丙烯酸。在本发明中, "份"与"%" 均按重量计, 除非另有所指。 冲击强度和韧性是两个不同的概念, 但是现有技术却长期教导提 高冲击强度就可以改善韧性。 冲击强度的本质是材料受到沖击时将冲 击能转化为热能的能力; 而韧性的本质是断裂伸长率和拉伸强度。 拉 伸强度越大、 断裂伸长率越高材料的韧性越好。 因此, 韧性可以理解 为当材料受到应力作用或内部存在应力时, 快速产生形变而消除应力 的能力。 本发明发现, 冲击强度与材料的相结构密切有关, 韧性与材 料的断裂伸长率密切相关, 所以要想提高材料的韧性就必须提高材料 的断裂伸长率。

本发明通过在聚氯乙烯树脂中加入与聚氯乙烯 树脂具有良好相 容性、 断裂伸长率非常高的高分子聚合物, 相对于传统聚氯乙烯组合 物能够进一步提高聚氯乙烯制品的断裂伸长率 。

<聚氯乙烯组合物>

本发明的聚氯乙烯组合物包括聚氯乙烯树脂和 增韧改性剂。 非必 要地, 还可以包括以下组分的一种或多种其他添加剂 : 稳定剂、 填充 物、 木^ \ 含丙烯酸酯的聚合物、 抗冲击改性剂、 润滑剂、 颜料。 优 选地, 本发明的聚氯乙烯组合物包括聚氯乙烯树脂、 增韧改性剂和稳 定剂。 更优选地, 本发明的聚氯乙烯组合物包括聚氯乙烯树脂、 增韧 改性剂、 稳定剂和抗冲击改性剂。 再优选地, 本发明的聚氯乙烯组合 物包括聚氯乙烯树脂、增韧改性剂、稳定剂、 抗冲击改性剂和润滑剂。

作为优选, 本发明聚氯乙烯组合物的断裂伸长率可以达到 233% 以上, 还可以达到 250%以上, 甚至可以达到 300%以上。 该断裂伸长 率按照 GB/T 1040.1-2006进行测定。试-瞼条件按 GB/T1040.2-2006 中 的规定进行, 试样采用 1B 型哑铃状试样。 试验机的拉伸速度为 5mm/min。 试验温度按照 GB/T2918-1998 中的规定, 温度为 24°C ~ 25 V 相对湿度为 50±5%。

本发明的特点在于使用一种断裂伸长率大于 2201%的、 与聚氯乙 烯树脂相容性良好的橡胶粉体作为聚氯乙烯树 脂的增韧改性剂, 谅橡 胶粉体只要与聚氯乙烯树脂具有艮好的相容性 , 并且在通常的加工工 艺条件下能均匀的分散到聚氯乙烯树脂之中, 则可以为任何成分。 例 如: 可以为氯化聚乙烯、 氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯类的接枝共 聚物、 氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯类的互穿网络共聚物、 或者氯 化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯类共聚物的組合物等。 只要上述改性剂 的断裂伸长率大于 2201 %,就会大幅度的提高聚氯乙烯的断裂伸长率 而不会对聚氯乙烯的其他物理和化学性能产生 明显影响。

本发明的聚氯乙烯增韧改性剂是一种为了提高 聚氯乙烯树脂的 断裂伸长率而加入的组分, 是一种与聚氯乙烯树脂具有良好相容性的 橡胶粉体, 其主要成分可以是氯化聚乙烯、 氯化聚乙烯和(甲基) 丙 烯酸烷基酯的共聚物、 或氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸烷基酯聚合物 的组合物。重要的是,这些橡胶粉体的断裂伸 长率较高, 大于 2201°/。。

制备本发明的聚氯乙烯树脂组合物的方法没有 特别的限制, 例如 将聚氯乙烯树脂、 增韧改性剂、 任选的其他添加剂混合均勾即可。 优 选地, 组合物的制备方法可以是把聚氯乙烯树脂、 增韧改性剂、 任选 的其他添加剂在适当的温度下用高速搅拌机混 合后再用低速搅拌机 冷却后得到聚氯乙烯组合物。

本发明中的聚氯乙烯树脂组合物的成型方法没 有特别的限制,使用 一般的方法, 如桥出成型或注塑成型。

<聚氯乙烯树脂 >

本发明中使用的聚氯乙烯树脂没有特别的限制 , 任何常用的聚氯 乙烯树脂在本发明中均可使用。 本发明使用的聚氯乙烯树脂可以为聚 氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚物。 其中, 优选的聚氯乙烯共聚物可以 包含 80 ~ 99.99wt°/ 々氯乙烯单元和 0.01 - 20wt%的由其他单体形成的 单元。优选的聚氯乙烯共聚物可以通过 80 - 99.99wt/ 氯乙烯单体和 0.01 ~ 20wt%的能与氯乙烯共聚的其他单体共聚得到。 上述制备方法 是本领域所已知的那些, 这里不再赘述。 能与氯乙烯共聚的其他单体 可以是醋酸乙烯酯、 丙烯、 苯乙烯、 (曱基) 丙烯酸烷基酯 (例如, d ~ 的烷基)或其他乙烯基单体。这些单体可以单 独使用或混合使 用。其中,烷基酯中的烷基优选为(^ 12 的烷基, c r c 5 的烷基, c r c 3 的烷基。 烷基的实例包括但不限于: 曱基、 乙基、 丙基、 丁基、 戊基、 己基、 庚基、 辛基、 壬基、 癸基、 十一烷基、 十二烷基。

本发明所述的聚氯乙烯的平均聚合度没有特别 的限制。例如,可以 使用聚合度在 600 1300之间的聚氯乙烯树脂, 优选聚合度为 700 ~ 1100, 最优选 800 1000。如果聚合度低于 600, 则聚氯乙烯制品的力 学性能大幅度下降; 如果高于 1300则难以使用通用的方法进行加工。

作为优选, 本发明使用的聚氯乙烯树脂为含有不少于 80wt°/。的氯 乙烯单体单元和不多于 20 t%的醋酸乙烯酯、 丙烯、 苯乙烯或丙烯酸 酯单体单元的均聚物或共聚物。 如果氯乙烯单体单元的重量百分含量 小于 80wt%, 则聚氯乙烯树脂的力学性能会下降。 优选地, 氯乙烯单 体单元的含量在 80\^%以上, 优选 90^%以上, 最优选 95 %以上, 基于聚氯乙烯树脂的全部单体单元。 优选地, 上述聚氯乙烯树脂的聚 合度在 600 ~ 1300之间。

<增韧改性剂 >

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂,含有 (b) 2 ~ 16重量份的增韧改性剂。当增韧改性剂低于 2重量份, 则聚氯乙烯组合物的伸长率大幅度下降; 当增韧改性剂高于 16份, 则聚氯乙烯组合物的加工性能会大幅度下降。 基于 (a) 100重量份的聚 氯乙烯树脂, 增韧改性剂的用量优选为 5 ~ 14重量份, 最优选 7 - 12 重量份。

本发明所使用的增韧改性剂为橡胶粉体。 本发明的增韧改性剂的 断裂伸长率大于 2201%, 优选为 2220% - 3500%, 更优选为 2300% ~ 2950°/。。 这样有利于改善聚氯乙烯组合物的断裂伸长率 , 从而改善其 低温韧性。 这里所述的断裂伸长率通过 GB/T528-2009测定。

本发明所使用的增韧改性剂的氯重量百分含量 为 5 ~ 45wt%。 氯 重量百分含量表示氯元素重量占增韧改性剂总 重量的百分比。 本发明 的氯重量百分含量通过 GB/T7139-2002 (塑料氯乙烯均聚物和共聚物 氯含量的测定) 的方法 A进行测定。 当氯含量低于 5 wt%, 则增韧改 性剂与聚氯乙烯树脂不相容, 无法与聚氯乙烯树脂均勾地分散而形成 网状结构, 这使得聚氯乙烯组合物的性能大幅度下降。 如果氯含量超 过了 45wt%, 则增韧改性剂的断裂伸长率会大幅度下降, 硬度会大幅 度提高, 聚氯乙烯组合物的力学性能会大大降低。 本发明的增韧改性 剂的氯重量百分含量优选为 10 ~ 40wt°/。, 最优选为 25 ~ 35wt%。

本发明所使用的增韧改性剂的种类并没有特殊 限定, 只要是断裂 伸长率大于 2201%且氯重量百分含量为 5 ~ 45wt%的聚合物均可使用。 作为优选, 本发明所使用的增韧改性剂可以选自能够与聚 氯乙烯树脂 混合分散均匀的那些聚合物。 作为更优选, 本发明所使用的增韧改性 剂可以选自以下物质组成的组: 氯化聚乙烯、 氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯的共聚物、 或者氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯聚合物的组 合物。 更优选地, 本发明所使用的增韧改性剂选自氯化聚乙烯、 氯化 聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯的接枝共聚物、 氯化聚乙烯与 (曱基) 丙 烯酸酯类的互穿网络共聚物、 或者氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯类 共聚物的组合物。 这些聚合物能够与聚氯乙烯树脂在通用的加工 工艺 条件下可以完全的相互分散均匀。 本发明的增韧改性剂并不限于上述 聚合物, 也可以为在普通加工工艺条件下能够与聚氯乙 烯树脂混合分 散均匀、 且断裂伸长率大于 2201%的聚合物。

在本发明所述的增韧改性剂中, 基于增韧改性剂的总重量, (甲 基) 丙烯酸烷基酯的重量百分含量为 0 ~ 50wt%。 (曱基) 丙烯酸烷基 酯的重量百分含量大于 50wt%, 则材料的粉体流动性下降, 无法与聚 氯乙烯树脂混合均匀,所以(曱基)丙烯酸烷 基酯的含量为 0 ~ 50wt%, 优选 5 ~ 30wt%, 最优选 5 ~ 15wt%。 其中, 烷基酯中的烷基包括但不 限于 C r 12 的烷基。 烷基的实例包括但不限于: 曱基、 乙基、 丙基、 丁基、 戊基、 己基、 庚基、 辛基、 壬基、 癸基、 十一烷基、 十二烷基。

从作为增韧改性剂加入到聚氯乙烯树脂组合物 中的角度看, 增韧 改性剂的平均粒径 ( D50 )优选为 160 ~ 650微米, 更优选为 200 - 600 微米, 再优选为 230 ~ 550微米。 增韧改性剂的粒径越小, 其在聚氯 乙烯树脂中的分散性越好, 形成的网絡结构越完美, 聚氯乙烯树脂组 合物的伸长率越大, 聚氯乙烯制品的韧性就越好。 但是, 粒径太小, 粉体越容易结块, 使得客户无法使用; 粉体太大, 则增韧剂不能完全 分散到聚氯乙烯树脂中。 采用泰勒筛分法( Taylor Sieve Method )测定 增韧改性剂的粒径。 具体测试方法如下: 取 200g样品在不同的筛网 上进行震动筛分 10分钟, 然后测试筛网上的重量, 取恰好筛下 50% 重量时的粒径为平均粒径 D50。

<其他添力口剂〉

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (c) 0.5 ~ 5重量份的稳定剂 , 优选为 1 ~ 4重量份, 更优 选为 2 ~ 3重量份。 本发明使用的稳定剂没有特殊的要求。 作为优选, 本发明使用的稳定剂可以为有机锡热稳定剂、 钙锌稳定剂或铅盐稳定 剂等。 钙锌稳定剂由钙盐、 锌盐、 润滑剂、 抗氧剂等为主要组分采用 复合工艺而合成。 这里不再赘述。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (d) 0 ~ 50重量份的填充物, 优选为 1 ~ 40重量份, 更优 选为 5 - 30重量份。 本发明所述的填充物的种类没有特殊要求, 优选 为惰性填料, 即不与聚氯乙烯组合物中的成分发生反应的填 料。 作为 优选, 可以是碳酸钙、 滑石粉、 炭黑或白炭黑等。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (e) 0 - 50重量份的木粉, 优选为 1 - 40重量份, 更优选 为 5 ~ 30重量份。 本发明可以使用任意的木粉。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (f) 0 ~ 10重量份的含丙烯酸酯的聚合物, 优选为 0.2 - 5.0重量份, 更优选为 0.5 ~ 2.0重量份。 一般来说, 含丙烯酸酯的聚 合物能改善聚氯乙烯组合物的加工性能, 使用量越大加工性能越好, 但是成本也大幅度增加。 因此, 在能保证聚氯乙烯组合物的加工性能 的情况下, 用量越少越好。 本发明所述的含丙烯酸酯的聚合物是指含 有 (曱基) 丙烯酸酯单体单元的聚合物。 本发明所述的含丙烯酸酯的 聚合物优选为含有曱基 ^烯酸烷基酯和丙烯酸烷基酯的共聚物。 其 中, 烷基酯中的烷基优选为(^-( 12 的烷基, d-C 5 的烷基, C r C 3 的烷 基。 烷基的实例包括但不限于: 甲基、 乙基、 丙基、 丁基、 戊基、 己 基、 庚基、 辛基、 壬基、 癸基、 十一烷基、 十二烷基。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (g) 0 ~ 8重量份的抗冲击改性剂, 优选 1 6重量份, 最 优选 2 ~ 4份重量份。 抗冲击改性剂的用量大于 8份, 则聚氯乙烯组 合物的拉伸强度、 硬度、 维卡软化点将大幅度下降。 本发明所述的抗 冲击改性剂的种类并没有特别限定, 只要能提高聚氯乙烯树脂的缺口 冲击强度的材料即可。 作为优选, 本发明所述的抗冲击改性剂可以为 丙烯酸酯类抗冲击改性剂、 甲基丙烯酸酯-苯乙烯 -丁二烯的三元共聚 物(MBS )等。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (h) 0 ~ 5重量份的润滑剂, 优选为 0.1 ~ 3重量份, 更优 选为 0.5 ~ 2重量份。作为优选, 本发明所述的润滑剂可以选自氧化聚 乙烯蜡、 聚乙烯蜡、 石蜡、 硬脂酸、 硬脂酸单甘脂、 硬脂酸季戊四醇 酯、 己二酸季戊四醇酯或硬脂酸钙的一种或多种。

在本发明的聚氯乙烯组合物中, 基于 (a) 100重量份的聚氯乙烯树 脂, 可以包含 (i) 0 ~ 10份的颜料, 优选为 1 ~ 8重量份, 更优选为 2 ~ 5 重量份。 作为优选, 本发明所述的颜料可以选自钛白粉、 炭黑、 群 青或荧光增白剂的一种或多种。

<增韧改性剂的制备 >

本发明所使用的增韧改性剂的制备方法并没有 特殊限定, 只要能 够得到断裂伸长率大于 2201%且氯重量百分含量为 5 ~ 45wt%的橡胶 粉末即可。 下面举例说明增韧改性剂的制备方法。

( 1 )氯化聚乙烯按照以下方法制备:

在耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的高搅拌强度的搅拌桨的 反应器中加入 0.01 ~ 1.00重量份的分散剂, 0.01 ~ 1.00重量份的乳化 剂, 然后加入分散介盾使三种辅助原料总重量份为 250重量份, 再加 入 15 ~ 40重量份的高密度聚乙烯, 0.01 ~ 0.5重量份的引发剂,在 30 ~ 300转 /分的搅拌转速下将反应物料的温度升高至 80 ~ 135°C后 (可以 通过调整搅拌转速以保证反应溶液与氯气混合 均匀)。 然后开始通入 5-25重量份氯气, 通氯气的速度要维持反应压力平稳上升, 但不能高 于对应的饱和蒸汽压 0.05MPa, 通氯量满足在 135°C以下通入总氯气 量的 50%以下,在 135°C以上通入总氯气量的 50%以上的氯气。 离心, 干燥得到断裂伸长率大于 2201%的橡胶粉末。 作为优选, 可以首先在 1小时内通入占总通氯量 50%以下的氯气并升温至 135 ~ 145V , 然后 保持反应温度在 135°C以上,通入剩余的占总通氯量 50%以上的氯气。

上述步骤(1 )得到的氯化聚乙烯橡胶粉体可直接用于聚氯 烯 树脂的低温增韧改性。 此外, 上述步骤(1 )得到的氯化聚乙烯橡胶 粉体也可以通过与 (曱基) 丙烯酸烷基酯进行接枝或互穿网絡共聚反 应得到氯化聚乙烯与 (曱基) 丙烯酸酯的共聚物, 从而形成断裂伸长 率为大于 2201%的橡胶粉体。 ( 2 ) 氯化聚乙烯与 (甲基) 丙烯酸酯的共聚物按照以下方法制 备:

在反应器中加入 0.01 ~ 1.00重量份的分散剂, 0.01 0.50重量份 的引发剂、分散介质使三种辅助原料总重量份 为 250重量份,加入 15 ~ 40重量份的步骤 ( 1 )得到的氯化聚乙烯、 0 0.50重量份的乳化剂, 维持搅拌转速在 30-300转 /分下,反应物料的温度升高至 70 ~ 90°C后, 再加入 1 ~ 40重量份的(甲基)丙烯酸烷基酯, 保持反应温度在 80 ~ 85°C , 反 2 ~ 5小时后, 冷却至 40 °C以下, 离心, 干燥得到断裂伸 长率为大于 2201%的聚合物橡胶颗粒。

在生产本发明的增韧改性剂时, 上述高密度聚乙烯(HDPE ) 的 平均粒径 Dn (优选为 D50 )可以在 40到 140 米之间。 高密度聚乙 烯的粒径小于 40μηι时, 则氯化反应过程中反应溶液的粘度太大, 使 得反应搅拌困难,反应溶液的混合效果很差, 氯化反应难以均匀进行。 如果高密度聚乙烯平均粒径大于 140微米 ,尽管反应溶液的粘度不大, 但是由于氯气很难进入 HDPE的内部, 所以氯化反应的速度变慢, 氯 化的均匀度下降, 使得增韧改性剂的性能下降。 本发明的增韧改性剂 的生产中所用的 HDPE的平均粒径 D50在 40 ~ 140微米之间, 优选 50 ~ 120微米, 最优选 60 ~ 100微米。

上述平均粒径采用泰勒筛分法获得, 具体测试方法如下: 取 200g 高密度聚乙烯在不同的筛网上进行震动筛分 10分钟, 然后测试筛网 上的重量, 取恰好筛下 50%重量时的粒径为平均粒径 D50。

在生产本发明的增韧改性剂时, 上述高密度聚乙烯(HDPE ) 的 熔融指数为 0,2 ~ 4.0 g/10min。熔融指数低于 0.2 g/10min,则增韧改性 剂与聚氯乙烯树脂的相容性下降, 不能均勾地分散到聚氯乙烯树脂 中, 使材料的力学性能下降; 熔融指数高于 4.0 g/10min, 则聚氯乙烯 组合物的拉伸强度等力学性能会大幅度下降。 所以 HDPE的熔融指数 为 0.2 ~ 4.0 g/10min,优选 0.3 ~ 3.0 g/10min,更优选 0.4 ~ 1.0 g/10min。 上述熔融指数采用 ASTM D1238测定。

在生产本发明的增韧改性剂时, 本发明的反应釜的材质优选为爆 炸复合材料。 上述反应釜的介质接触面为耐盐酸腐蚀的材料 , 例如, 可以选自钛钯合金、 锆材或钽材。 粘结层为纯钛爆炸复合粘结层, 承 重层为碳钢。 反应釜的搅拌浆为上下两端分别固定在反应釜 的上下两 端。 读搅拌浆可以自由高速转动。 该搅拌浆为耐盐酸腐蚀的高搅拌强 度的搅拌桨, 例如锆材搅拌桨。 我们发现, 由于在生产高断裂伸长率 的氯化聚乙烯时,反应液的粘度很大,要保证 氯气和反应液混合均匀, 需要很高的搅拌强度和搅拌速度, 而普通的固定在反应釜上端的搅拌 桨,在高粘度的反应液中高强度搅拌时,搅拌 桨容易产生强烈的晃动, 进而使反应釜产生强烈的震动, 造成反应釜的破坏。 因此, 本发明优 选使用上下两端都固定的高搅拌强度的搅拌桨 。

在本发明的增韧改性剂制备过程中, 通常所使用的分散介质为 水。

在本发明的增韧改性剂制备过程中, 所使用的分散剂的种类并没 有特别限定。 例如, 所使用的分散剂可以包括水溶性的 (甲基) 丙烯 酸烷基酯和(甲基) 丙烯酸的共聚物。 再如, 所使用的分散剂可以包 括水溶性的 (曱基) 丙烯酸垸基酯和(曱基) 丙烯酸的共聚物与白炭 黑的混合物。其中, 烷基酯中的烷基优选为 0( 12 的烷基, C r C 5 的烷 基, C r C 3 的烷基。 烷基的实例包括但不限于: 甲基、 乙基、 丙基、 丁 基、 戊基、 己基、 庚基、 辛基、 壬基、 癸基、 十一烷基、 十二烷基。

在本发明的增韧改性剂制备过程中, 所使用的乳化剂的种类并没 有特别限定。 例如, 所使用的乳化剂可以包括聚氧乙烯烷基醚、 聚氧 乙烯脂肪酸酯或十二垸基^ <酸钠。

在本发明的增韧改性剂制备过程中, 引发剂可以是水溶性的聚合 引发剂和油溶性的聚合引发剂。 例如, 引发剂可以是无机引发剂 (例 如过^ >酸盐)、 有机过氧化物或偶氮化合物。 这些引发剂可以单独使 用; 也可以与亚硫酸益, 硫代硫酸盐, 曱醒化次硫酸氢钠等组成氧化 -还原体系一起使用。在本发明的引发剂中, 过硫酸盐可以选自过硫酸 钠、过硫酸钾、过硫酸铵等。有机过氧化物可 以选自叔丁基过氧化氢、 过氧化苯甲酰等。

根据使用的目的和反应情况, 通过调整适当的搅拌强度、 原材料 粒径、 反应温度、 通氯的速度和通氯量可以得到所需要的断裂伸 长率 的增韧改性剂。

总体而言, 本发明的增韧改性剂可以通过一步反应、 二步或多步 反应获得。 如果使用二步或多步反应时, 要在确认前一步反应已经完 成后再加入下一步的反应物。 据此, 每一步的反应物和下一步的反座 物不相混。

在反应完成后, 所得到的聚合物橡胶颗粒根椐需要采用常规方 式 进行离心、 水洗和干燥。 下面通过实施例和比较例详细的说明本发明, 其中所有的 "份"与 "% "均按重量计, 除非另有所指。 应特别需要被理解的是本发明并不 局限于这些例子。 <测试方法 >

( 1 )增韧改性剂的断裂伸长率的测定:

按照 GB/T 528-2009(硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性 能的 测定)进行测定。 试样按照 HG/T2704-2010 中第 5,9节的规定进行制 备: 压片温度 85±2。C, 混炼时间 3min, 平板硫化温度 130°C , 恒温 5min, 保压 2min。 试样采用 1型哑铃状试样, 拉力试验机的拉伸速度 为 500mm/min。 试验温度按照 GB/T2941-2006 中的规定, 温度为 24°C ~ 25°C ; 相对湿度为 50±5% 0 拉力试验机采用改进的型号为 UTM-1422的万能试睑机(承德市 金建检测仪器有限公司), 具体参数如下:

型号 UTM-1422 最大试 -险力 10kN

试验机级别 0.5级

试验力测量范围 0.2% - 100%FS

试验力示值相对误差 ±0.5%

试险力分辨力 1/200000

变形测量范围 0.2 ~ 100 % FS

测 变形示值相对误差 ±0.5%以内

里 变形分辨力 1/200000

参 大变形测量范围 5 ~ 800mm

数 大变形示值相对误差 ±0.50 ο / ο 以内

大变形分辨力 0.0125mm

弯曲挠度引伸计测量 15mm

弯曲挠度引伸计分辨率 0.001mm

弯曲挠度引伸计精度 0.005mm

横梁位移示值相对误差 ±0.50%以内

位移分辨力 0.001mm

控 力控速率调节范围 0.005 ~ 5 % FS/S

制 力控速率相对误差 ±l 0 /o设定值以内 P T/CN2013/087977

15

( 2 )聚氯乙烯组合物的断裂伸长率的测定:

按照 GB/T 1040.1-2006 (塑料拉伸性能的测定 第 1部分: 总则 ) 进行测定。试验条件按 GB/T1040.2-2006 (塑料拉伸性能的测定 第 2 部分: 模塑和挤塑塑料的试验条件) 中的规定进行。 试样采用 1B型 哑铃状试样。 试验机的拉伸速度为 5mm/min。 试验温度按照 GB/T2918-1998中的规定, 温度为 24°C ~ 25°C ; 相对湿度为 50±5%。

( 3 )反应转化率的测定:

根据以下公式计算反应的转化率:

反应转化率 = (生成的橡胶粉末的重量 /进料反应物的量) X 100%; 其中氯气为反应物时, 氯气的量按实际加入量的二分之一计算。

( 4 )粉体粒径的测定:

采用泰勒筛分法( Taylor Sieve Method )测定。具体测试方法如下: 取 200g样品在不同的筛网上进行震动筛分 10分钟, 然后测试筛网上 的重量, 取恰好筛下 50%重量时的粒径为平均粒径 D50。

(5) 高密度聚乙烯(HDPE)的熔融指数的测定:

采用 ASTMD1238测定, 温度为 190°C, 载荷为 5.0kg。 熔融指数 的单位为 g/10min。

<挤出机的成型条件和规格 >

用于挤出聚氯乙烯片材制品的挤出机各个区段 温度如下: C1=165°C, C2=175°C, C3=185°C。 模头温度 =185°C。

挤出机的规格如下:

螺杆: 长径比(L/D) =25, 压縮比 =2.5, 主机转速 =60转 /分。 模头: 宽 =100mm, 厚 =3mm。 实施例 1

(1)增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、装有上下两端都固定的锆材 搅拌桨的反应釜中, 加入 0.28份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.04份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 95μηι 的高密度聚乙婦、 0.025份的过氧化苯甲酰, 在 85转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 80°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135。C, 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 19份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135°C后, 保持温 度在 135 ~ 138°C,以每小时 23份的速度通入剩余的 23份氯气。离心, 干燥后得到断裂伸长率为 2230%的橡胶粉末(样品 1 )。

反应的转化率为 99.5°/。, 氯含量(即氯重量百分含量, 下同) 为 37.3%, 粉体的平均粒径 D50为 190微米。

(2)聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制 备:

在高速混合器中, 加入 100份的聚氯乙烯(中国石油化工公司齐 鲁分公司生产的 S-1000, 平均聚合度为 1000), 8份的上述橡胶粉末 (样品 1), 3份的 MBS (RK-56P), 5份的碳酸钙, 5份的二氧化钛, 2份的甲基锡(锡含量为 18%)热稳定剂, 1份的硬脂酸 , 0.5份的 石蜡(熔点为 60°C ), 0.5份的聚乙烯蜡(熔点为 110°C ), 然后开启搅 拌, 内部升温至 120°C, 冷却后得到粉末状聚氯乙烯组合物。 将该组 合物在挤出机上挤出得到聚氯乙烯组合物片状 制品。 测试断裂伸长 率, 实验结果参见表 1。 实施例 2

( 1 )增韧改性剂的制备:

向装有搅拌桨的反应器中加入水, 0.1 份的聚甲基丙烯酸甲酯-丙 烯酸共聚物分散剂, 0.05份的过氧化苯甲酰, 使总用水量和所有的辅 助原料为 250份, 再加入 30份的样品 1 , 0.1份的十二烷基硫酸钠, 在 60 转 /分的搅拌下, 一边通入氮气一边将反应物料的温度升高至 80°C后, 再加入 3份的丙烯酸丁酯和 1份甲基丙烯酸曱酯, 保持温度 在 80到 85°C , 反应 3小时后, 冷却至 40°C以下。 离心, 干燥得到断 裂伸长率为 2260%的橡胶粉末(样品 2 )。

反应的转化率为 98.3%, 粉体的平均粒径 D50为 310微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 实施例 3

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、装有上下两端都固定的锆材 搅拌桨的反应釜中, 加入 0.28份溶入水的甲基丙烯酸曱酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.04份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 95μηι 的高密度聚乙烯、 0.025份的过氧化苯曱酰, 在 85转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 85°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135°C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 19份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135 C后, 保持温 度在 135 - 138°C ,以每小时 23份的速度通入剩余的 23份氯气。离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2320%的橡胶粉末(样品 3 )。

反应的转化率为 99.3%, 氯含量为 37.2%, 粉体的平均粒径 D50 为 200微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物与聚氯乙烯組合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 实施例 4

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.28份溶入水的曱基丙烯酸曱酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.04份的聚氧乙烯十二烷基醚为乳化剂, 然后加入水, 使总用水量 和所有的辅助原料为 250份, 再加入 35份的平均粒径 D50为 95μπι 的高密度聚乙烯、 0.025份的过氧化苯甲酰, 在 85转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 95°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135°C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 19份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135°C后, 保持温 度在 135 - 138。C ,以每小时 23份的速度通入剩余的 23份氯气。离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2380°/。的橡胶粉末(样品 4 )。

反应的转化率为 99.1%, 氯含量为 37.1%, 粉体的平均粒径 D50 为 210 ί米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯組合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 实施例 5

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.32份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.05份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 95μπι 的高密度聚乙烯、 0.03份的过氧化苯曱酰, 在 100转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 100°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135°C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 19份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135 C后, 保持温 度在 135 ~ 138°C,以每小时 23份的速度通入剩余的 23份氯气。离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2430%的橡胶粉末 (样品 5 )。

反应的转化率为 98.9%, 氯含量为 37.0%, 粉体的平均粒径 D50 为 230微米。 ( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备 聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。

实施例 6

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.34份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.06份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 95μπι 的高密度聚乙烯、 0.035份的过氧化苯甲酰, 在 125转 /分搅拌下, 将 反应物料的温度升高至 105°C后, 开始通 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135°C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 19份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135 °C后, 保持温 度在 135 ~ 138°C ,以每小时 23份的速度通入剩余的 23份氯气。离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2490%的橡胶粉末(样品 6 )。

反应的转化率为 98.5%, 氯含量为 36.9%, 粉体的平均粒径 D50 为 250 4啟米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。

实施例 7

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.35份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.07份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂 , 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 80μηι 的高密度聚乙烯、 0.035份的过氧化苯曱酰, 在 120转 /分搅拌下, 将 反应物料的温度升高至 80°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯 气一边升温至 135 °C, 升温时间为 1 小时, 在升温时间内通入的氯气 量为 18份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135°C后, 保持 温度在 135 ~ 138°C, 以每小时 24份的速度通入剩余的 24份氯气。 离 心、 干燥后得到断裂伸长率为 2530%的橡胶粉末(样品 7 )。

反应的转化率为 99.5%, 氯含量为 37.3%, 粉体的平均粒径 D50 为 180微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。

实施例 8

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.45份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.07份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 73μιη 的高密度聚乙烯、 0.035份的过氧化苯曱酰, 在 125转 /分搅拌下, 将 反应物料的温度升高至 90°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯 气一边升温至 135 C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气 量为 18份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 137°C后, 将搅 拌速度提高至 130转 /分, 保持温度在 137 ~ 140°C , 以每小时 24份的 速度通入剩余的 24份氯气。 离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2640% 的橡胶粉末(样品 8 )。

反应的转化率为 99.5%, 氯含量为 37.3%, 粉体的平均粒径 D50 为 170微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。

实施例 9

( 1 )增韧改性剂的制备:

向装有搅拌浆的 30升的反应器中,加入 0.30份溶入水的甲基丙烯 酸曱酯-丙烯酸共聚物作为分散剂, 加入 0.28份的聚氧乙烯十二烷基 醚作为乳化剂,然后加入水,使总用水量和所 有的辅助原料为 250份, 再加入 25份的样品 8、 0.12份的过疏酸钟, 在 60转 /分搅拌下反应物 料的温度升高至 80°C后,然后加入 2份的丙烯酸辛酯和 1份的曱基丙 烯酸丁酯, 保持温度在 80 - 85°C , 反应 4小时后, 冷却至 40°C以下。 离心, 干燥得到断裂伸长率为 2725%的橡胶粉末(样品 9 )。

反应的转化率为 97.9%, 粉体的平均粒径 D50为 330微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯組合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例

1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 实施例 10

( 1 )增韧改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.45份溶入水的曱基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.07份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 60μπι 的高密度聚乙烯、 0.035份的过氧化苯甲酰, 在 130转 /分搅拌下, 将 反应物料的温度升高至 85°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯 气一边升温至 135 C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气 量为 18份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 137°C后, 将搅 拌速度提高至 135转 /分, 保持温度在 137 ~ 140°C , 以每小时 24份的 速度通入剩余的 24份氯气。 离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2930% 的橡胶粉末(样品 10 )。

反应的转化率为 99.5%, 氯含量为 37.3%, 粉体的平均粒径 D50 为 16(H鼓米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 比较例 1

( 1 ) 改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.20份溶入水的甲基丙烯酸曱酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.30份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 160μπι 的高密度聚乙烯、 0.15份的过氧化苯甲酰, 在 90转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 80°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 135°C, 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 25份, 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 135°C后, 将搅拌 速度提高至 140转 /分, 保持温度在 135 ~ 137°C , 以每小时 16份的速 度通入剩余的 17份氯气。 离心、 干燥后得到断裂伸长率为 2030%的 橡胶粉末(对比样品 1 )。

反应的转化率为 99.0%, 氯含量为 37.1%,粉体的平均粒径 D50为 260微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯组合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 比较例 2

( 1 )改性剂的制备:

向耐盐酸腐蚀的、 装有上下两端都固定的锆材搅拌桨的反应釜中 , 加入 0.35份溶入水的曱基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物 为分散剂, 加 入 0.40份的聚氧乙烯十二烷基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水 量和所有的辅助原料为 250份,再加入 35份的平均粒径 D50为 180μηι 的高密度聚乙烯、 0.15份的过氧化苯曱酰, 在 120转 /分搅拌下, 将反 应物料的温度升高至 80°C后, 开始通入 42份氯气, 然后一边通氯气 一边升温至 137 C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量 为 25份;' 升温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 137°C后, 将搅拌 速度提高至 125转 /分, 保持温度在 137 - 140°C , 以每小时 15份的速 度通入剩余的 17份氯气。 得到断裂伸长率为 1630%的橡胶粉末(对 比样品 2 )。

反应的转化率为 99.0%, 氯含量为 37.1%, 粉体的平均粒径 D50 为 2S0微米。

( 2 )聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯片状制品的制备

聚氯乙烯组合物和聚氯乙烯組合物片状制品的 制备方法与实施例 1相同。 测试断裂伸长率, 实验结果参见表 1。 比较例 3

改性剂的制备:

向普通的安装有单端固定的搅拌桨的反应器中 , 加入 0.35份溶入 水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作为分散 , 加入 0.40份的聚氧 乙烯十二炕基醚作为乳化剂, 然后加入水, 使总用水量和所有的辅助 原料为 250份, 再加入 30份的平均粒径 D50为 80μπι的高密度聚乙 烯、 0.15份的过氧化苯甲酰, 在 120转 /分搅拌下, 将反应物料的温度 升高至 8(TC后, 开始通入 35 份氯气, 然后一边通氯气一边升温至 137°C , 升温时间为 1小时, 在升温时间内通入的氯气量为 15份, 升 温和通氯气同时进行, 在反应温度达到 137°C后, 将搅拌速度提高至 140转 /分, 保持温度在 137 ~ 140°C, 以每小时 20份的速度通入剩余 的 20份氣气, 当在 137°C以上通入的氯气量达到 6份时, 反应液的粘 度开始增大, 搅拌浆开始剧烈晃动, 反应釜开始晃动, 反应釜内的压 力开始快速上升, 氯化反应速度急剧下降, 为了防止出现安全事故, 立即停止通氯, 快速降温停止了反应。 反应失败。

由表 1可以看出,增韧改性剂的断裂伸长率越大, 氯乙烯组合物 片材制品的断裂伸长率也越大 , 所以聚氯乙烯組合物制品的韧性就越 好。 实施例 11 ~ 14

除了改变增韧改性剂 (样品 7 )在聚氯乙烯组合物中的用量之夕卜, 其余步骤和条件与实施例 7相同。 在实施例 11、 12、 13、 14中, 样品 7的用量依次为 6份、 7份、 9份、 11份。 实验结果参见表 2。

比较例 4 - 5

除了改变增韧改性剂(样品 7 )在聚氯乙烯組合物中的用量之外, 其佘步骤和条件与实施例 Ί相同。 在比较例 4、 5中, 样品 7的用量 依次为 1份、 1.8份。 实验结果参见表 2。

比较例 6

除了改变增韧改性剂(样品 7 )在聚氯乙烯组合物中的用量之外, 其余步骤和条件与实施例 7相同。 在比较例 7中, 样品 7的用量为 28 份。 由于聚氯乙烯组合物的加工性能差, 在挤出机中不能挤出成型。 实验结果参见表 2。 表 2

由表 2可以看出, 增韧改性剂的用量越高, 则聚氯乙烯组合物的 断裂伸长率越大。 但是, 增韧改性剂的用量小于 2份时, 则聚氯乙烯 组合物的断裂伸长率很低。 而增韧改性剂的用量大于 16份时, 聚氯 乙烯组合物难以加工成型。