技术领域本发明涉及一种聚氯乙烯的加工助剂，具体说是一种环保丙烯酸酯类助剂及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯是目前应用十分广泛的通用塑料，其主要应用于板材、门窗、管件及薄膜等产品。然而，由于聚氯乙烯的塑化温度和分解温度十分接近，且其自身具有易分解、流动性差、冲击强度低、耐候性差等缺陷，所以在聚氯乙烯的加工时一般都需要加入各种加工助剂。聚氯乙烯的加工助剂主要有甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物，甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物，丙烯腈/苯乙烯三种，尤其以甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物助剂的使用量最大、改性效果最好。然而，现有的甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯存在着两个重大的技术缺陷。首先，目前的甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂的加工均采用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯共混加工而成，其自身成本较高，且在聚氯乙烯加工时的添加量较大，从而提高了聚氯乙烯制品的加工成本。其次，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂在添加至聚氯乙烯反应体系后，需要与其他填料发生反应以生成交联分子链结构，受搅拌均匀性的影响，上述反应程度也不一致，导致助剂与填料反应的均匀性较差，严重影响了聚氯乙烯的使用性能。因此，如何降低甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的加工成本、并提高其在聚氯乙烯反应体系中与其他填料的反应均匀性，是目前甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂行业的一道重大技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可提高聚氯乙烯熔体延伸性、成本低廉的环保丙烯酸酯类助剂。本发明的另一目的在于提供一种工艺简单的制备上述环保丙烯酸酯类助剂的方法。本发明的发明目的是这样实现的：一种环保丙烯酸酯类助剂，其特征在于：所述环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯3-10份、丙烯酸乙酯1-5份、苯乙烯3-10份、碳酸钙3-10份。进一步说，有机玻璃回收料的分子量为2×106-8×106。进一步说，有机玻璃回收料为经一次加工的有机玻璃边角料。进一步说，有机玻璃回收料中的聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为(9-19)：1。根据上述作进一步优化，填料为氢氧化钙和碳酸钙中的一种或上述组分以任意比例混合。本发明还提供一种制备上述环保丙烯酸酯类助剂的方法，该方法的步骤如下：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在2×106-8×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为6-10mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过70-90℃，并保障粉料粒径为0.2-0.5mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至75-90℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在60-75℃的温度下烘干1-3小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在180-200℃环境下反应1-3小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在400-800转/分的转速下搅拌1-3小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。本发明对现有技术的聚氯乙烯用丙烯酸酯类助剂进行改进，其优点如下：1、本发明的丙烯酸酯类助剂中，采用与甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯聚合体系相似的反应体系，利用有机玻璃回收料中的聚甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯发生聚合反应，从而实现了在反应过程中形成甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的聚合体系，并可顺利制备得聚氯乙烯用甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂。由于采用了有机玻璃回收料代替现有的甲基丙烯酸甲酯单体，因而大大降低了甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂的加工成本。而丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯的组合使用形成一个复配反应环境，其可保障甲基丙烯酸甲酯聚合反应的稳定性，并在反应过程中产生双键的开键反应和成键反应，从而改善甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂的产率。2、本发明的丙烯酸酯类助剂中，把有机玻璃的回收料加入至聚合反应体系中。由于有机玻璃二次加工会使其透明度大大降低，无法像其他塑料一样回收利用，且其经掩埋处理后极难降解，所以有机玻璃的边角料或二次加工料会造成较大的环境污染。而利用有机玻璃的回收料进行制备上述助剂，可大幅减少废旧有机玻璃材料对环境的污染，极大提高了丙烯酸酯类助剂的环保性能及有机玻璃材料的利用率。3、本发明的丙烯酸酯类助剂中，有机玻璃回收料的分子量为2×106-8×106。在与聚氯乙烯分子链发生化学反应时，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯聚合反应体系的分子量直接影响了聚氯乙烯的熔体伸长率，随着分子量的加大，熔体伸长率随之加大。当突破了分子量峰值时，熔体伸长率反而会下降，而聚甲基丙烯酸甲酯的分子量控制在2×106-8×106，可有效提高聚氯乙烯的熔体伸长率，并使其处于一个稳定的水平。通过分子量的控制，可有效改善聚氯乙烯的熔体延伸性，克服熔体破裂现象，并提高制品的表面光洁度。4、本发明的丙烯酸酯类助剂中，有机玻璃回收料中含有氢氧化钙或碳酸钙等填料，而碳酸钙本身是聚氯乙烯加工中最常用的填料之一。由于有机玻璃回收料在一次加工时聚甲基丙烯酸甲酯的分子链结构已经对填料进行了充分的包裹，所以当聚甲基丙烯酸甲酯以助剂的形式加入至聚氯乙烯反应体系时，可大大提高填料和反应体系的相容性，从而使填料的分散更加均匀。通过甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯聚合体系的加入和填料的充分分散，可缩短聚氯乙烯的塑化时间、减少气泡的产生，并提高制品的平衡扭矩。5、本发明的丙烯酸酯类助剂采用先中和、后聚合的工艺制备，整个反应都在密闭的反应釜中完成，并且化学反应在常压和温度较低的环境下进行。低温研磨可保障聚甲基丙烯酸甲酯在研磨时不会出现分解或烧糊的现象，而低温制备可确保化学反应在一个相对温和的环境下进行，便于生产者对反应速度进行控制，并减少副反应和副产物的产生。具体实施方式本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯3-10份、丙烯酸乙酯1-5份、苯乙烯3-10份、碳酸钙3-10份。利用有机玻璃材料的回收利用，降低了助剂的加工成本，并提高了助剂的环保性能。本发明的环保丙烯酸酯类助剂中，有机玻璃回收料的分子量控制2×106-8×106的范围内。通过分子量的控制，使环保丙烯酸酯类助剂可有效改善聚氯乙烯反应体系的熔体延展性。由于聚甲基丙烯酸甲酯每经过一次加工其损失的机械性能性能越大，所以有机玻璃的回收料以采用经一次加工的有机玻璃边角料为宜。另外，有机玻璃回收料中的聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比控制在(9-19)：1。组分的含量控制可确保有机玻璃回收料在与丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯发生化学反应时的稳定性及可靠性。在有机玻璃的一次加工中，填料通常以为氢氧化钙或碳酸钙为主，而碳酸钙也是聚氯乙烯制品加工中十分常用的填料，因而上述填料可采用氢氧化钙或碳酸钙中的一种或上述组分以任意比例混合。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在2×106-8×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为6-10mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过70-90℃，并保障粉料粒径为0.2-0.5mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至75-90℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在60-75℃的温度下烘干1-3小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在180-200℃环境下反应1-3小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在400-800转/分的转速下搅拌1-3小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达22-50％。下面结合表一对各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施例范围内：实施例1本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯10份、丙烯酸乙酯5份、苯乙烯10份、碳酸钙10份。有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为19：1，填料为氢氧化钙。即有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯为95份，氢氧化钙为5份。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在8×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为10mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过90℃，并保障粉料粒径为0.5mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至90℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在75℃的温度下烘干3小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在200℃环境下反应3小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在800转/分的转速下搅拌3小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达50％。实施例2本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯3份、丙烯酸乙酯1份、苯乙烯3份、碳酸钙3份。有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为9：1，填料包括氢氧化钙和碳酸钙。即有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯为90份，氢氧化钙为5份；碳酸钙为5份。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在2×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为6mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过70℃，并保障粉料粒径为0.2mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至75℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在60℃的温度下烘干1小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在180℃环境下反应1小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在400转/分的转速下搅拌1小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达22％。上述具体实施例仅为本发明效果较好的具体实施方式，凡与本发明的聚氨酯阻燃防水涂料及其制备方法相同或等同的涂料或制备方法，均在本发明的保护范围内。实施例3本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯8份、丙烯酸乙酯4份、苯乙烯9份、碳酸钙8份。有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为16：1，填料包括氢氧化钙和碳酸钙。即有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯为94份，氢氧化钙为3份；碳酸钙为3份。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在7×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为7mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过75℃，并保障粉料粒径为0.3mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至78℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在65℃的温度下烘干1.5小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在185℃环境下反应1.5小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在500转/分的转速下搅拌1.5小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达42％。实施例4本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯7份、丙烯酸乙酯3份、苯乙烯7份、碳酸钙6份。有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为13：1，填料包括氢氧化钙和碳酸钙。即有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯为93份，氢氧化钙为4份；碳酸钙为4份。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在6×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为8mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过82℃，并保障粉料粒径为0.4mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至84℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在71℃的温度下烘干2小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在190℃环境下反应2小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在600转/分的转速下搅拌2小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达34％。实施例5本发明的环保丙烯酸酯类助剂包括有机玻璃回收料、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯及碳酸钙，上述组分按质量份数算分别为：有机玻璃回收料100份、丙烯酸酯5份、丙烯酸乙酯2份、苯乙烯6份、碳酸钙4份。有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯和填料的摩尔比为12：1，填料包括氢氧化钙和碳酸钙。即有机玻璃回收料中，聚甲基丙烯酸甲酯为92份，氢氧化钙为4份；碳酸钙为4份。本发明环保丙烯酸酯类助剂的制备方法包括如下步骤：a：按照上述配比称取相应原料备用；b：测定有机玻璃回收料的分子量，保障其分子量在4×106，并在常温常压下把有机玻璃回收料置于破碎机中破碎成粒径为9mm的粒料；c：把步骤b所得粒料置于球磨机中进行磨粉处理，维持球磨机内部温度不超过86℃，并保障粉料粒径为0.4mm；d：把步骤c所得粉料置于反应釜中密封加热至86℃，并在加热时往反应釜内持续通入二氧化碳气体，使粉料内的填料发生催化中和反应而生成碳酸钙；e：把步骤d所得混合物置于烘干机中，在72℃的温度下烘干2.5小时；f：把步骤e所得混合物置于反应釜中，并加入丙烯酸酯、丙烯酸乙酯和苯乙烯，在195℃环境下反应2.5小时后出料；g：把步骤f所得混合物和碳酸钙置于搅拌机中，在700转/分的转速下搅拌2.5小时，即可得环保丙烯酸酯类助剂。通过对本发明的环保丙烯酸酯类助剂在聚氯乙烯反应体系下的熔体伸长率测试可知，在单位分数下加入与传统甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯助剂等量的环保丙烯酸酯类助剂，其熔体伸长率可达28％。表一(表中成分含量为质量份数)