本发明涉及树脂制备技术领域,特别是涉及一种耐高温聚氯乙烯树脂及其制备方法。
背景技术:
聚氯乙烯本色为微黄色半透明状,透明度胜于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,随助剂用量不同,分为软、硬聚氯乙烯,软制品柔而韧,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折处会出现白化现象;
世界上聚氯乙烯pvc生产的聚合工艺主要有五种,即悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮和溶液聚合工艺;其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺,绝大多数均聚及共聚产品都是采用悬浮聚合工艺;具体来说,将氯乙烯单体单独地或者与可共聚的共聚单体一起与乳化剂、缓冲剂和聚合引发剂混合,并对该混合物进行微悬浮聚合、乳液聚合、种子聚合等以制备聚氯乙烯树脂乳胶,干燥该乳胶,即可以微粒的形式获得聚氯乙烯树脂;
聚氯乙烯是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种,具有价格低、耐腐蚀和耗能低等特点,还具有优良的电绝缘性、阻燃性和良好的耐磨性、可塑性,但是,聚氯乙烯的耐热性不是很好,抗老化性能欠佳,使用寿命短,限制了其应用范围。
技术实现要素:
本发明的目的就是要提供一种耐高温聚氯乙烯树脂及其制备方法,具有良好的耐高温性能;
为实现上述目的,本发明是通过如下方案实现的:
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至60~70℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到20~30%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.2~0.3:0.1~0.2:0.05~0.06:0.05~0.06加入热混机,在150~180℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度50~55mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.5~2;第二分散剂为醇解度36~40mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度70~72mol%的聚乙烯醇;
优选的,水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为60~70:2~3:1~2:100:2~3:1~2:2~3:2~3;
优选的,羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1~0.2,含量为8~10%,甲基取代度为1~2,含量为20~25%;
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
优选的,所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1~2:3~4;
优选的,所述引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3~4:1;
优选的,步骤(4)中,预混条件为150~180℃;
优选的,步骤(4)中,冷却至40~50℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
本发明的有益效果是:
1、本发明以氯乙烯单体为原料聚合反应得到聚氯乙烯树脂,分步骤依次加入第一分散剂、第二分散剂和第三分散剂以分步进行聚合反应,得到不同长度的分子链,促进分子链缠绕,使其具有耐高温性;聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙热混、挤出,进一步提高产品的耐高温性能;
2、第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度50~55mol%的聚乙烯醇的混合物,第二分散剂为醇解度36~40mol%的聚乙烯醇,第三分散剂为醇解度70~72mol%的聚乙烯醇,所得聚氯乙烯树脂具有适当的孔隙度,使得产品具有优异的耐高温性能;
3、氯乙烯单体转化率达到85%,结束聚合反应,避免分子链缠绕过程中形成过多孔隙,进而影响聚氯乙烯树脂的耐高温性。
具体实施方式
下面将对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围;
实施例1
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至60℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到20%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.2:0.1:0.05:0.05加入热混机,在150℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度50mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.5;第二分散剂为醇解度36mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度70mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为60:2:1:100:2:1:2:2;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为8%,甲基取代度为1,含量为20%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1:3;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3:1;
步骤(4)中,预混条件为150℃;
步骤(4)中,冷却至40℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
实施例2
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至70℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到30%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.3:0.2:0.06:0.06加入热混机,在180℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度55mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:2;第二分散剂为醇解度40mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度72mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为70:3:2:100:3:2:3:3;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.2,含量为10%,甲基取代度为2,含量为25%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:2:4;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为4:1;
步骤(4)中,预混条件为180℃;
步骤(4)中,冷却至50℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
实施例3
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至60℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到30%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.2:0.2:0.05:0.06加入热混机,在150℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度55mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.5;第二分散剂为醇解度40mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度70mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为70:2:2:100:2:2:2:3;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为10%,甲基取代度为1,含量为25%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1:4;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3:1;
步骤(4)中,预混条件为180℃;
步骤(4)中,冷却至40℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
实施例4
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至70℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到20%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.3:0.1:0.06:0.05加入热混机,在180℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度50mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:2;第二分散剂为醇解度36mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度72mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为60:3:1:100:3:1:3:2;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.2,含量为8%,甲基取代度为2,含量为20%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:2:3;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为4:1;
步骤(4)中,预混条件为150℃;
步骤(4)中,冷却至50℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
实施例5
一种耐高温聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至65℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到25%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.25:0.15:0.05:0.06加入热混机,在160℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种耐高温聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度52mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.7;第二分散剂为醇解度38mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度71mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为65:2.5:1.5:100:2.5:1.5:2.5:2.5;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为9%,甲基取代度为1,含量为22%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1.5:3.5;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3.5:1;
步骤(4)中,预混条件为165℃;
步骤(4)中,冷却至45℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种耐高温聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
对比例1
一种聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、引发剂,加热至65℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到25%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.25:0.15:0.05:0.06加入热混机,在160℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度52mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.7;第三分散剂为醇解度71mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、引发剂、第三分散剂的质量比为65:2.5:1.5:100:2.5:2.5:2.5;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为9%,甲基取代度为1,含量为22%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1.5:3.5;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3.5:1;
步骤(4)中,预混条件为165℃;
步骤(4)中,冷却至45℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
对比例2
一种聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至65℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到25%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与氯化石蜡、二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙以质量比1:0.25:0.15:0.05加入热混机,在160℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度52mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.7;第二分散剂为醇解度38mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度71mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为65:2.5:1.5:100:2.5:1.5:2.5:2.5;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为9%,甲基取代度为1,含量为22%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1.5:3.5;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3.5:1;
步骤(4)中,预混条件为165℃;
步骤(4)中,冷却至45℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
对比例3
一种聚氯乙烯树脂的制备方法,包括步骤:
(1)将水、第一分散剂加入到聚合釜中,抽取真空后加入氯乙烯单体,混合均匀;
(2)加入偶联剂、交联剂、第二分散剂、引发剂,加热至65℃条件下进行聚合反应;
(3)氯乙烯单体转化率达到25%时加入第三分散剂,继续反应至转化率85%,结束聚合反应,回收未反应单体,所得浆液离心、干燥得到聚氯乙烯树脂;
(4)将步骤(3)所得聚氯乙烯树脂与二氧化硅气凝胶粉末、硬脂酸钙、蓖麻油酸钙以质量比1:0.15:0.05:0.06加入热混机,在160℃条件下进行预混、干燥,然后送入挤出机挤出成型,得到一种聚氯乙烯树脂;
其中,所述的第一分散剂为羟丙基甲基纤维素与醇解度52mol%的聚乙烯醇的混合物,该混合物中两组分的质量比为1:1.7;第二分散剂为醇解度38mol%的聚乙烯醇;第三分散剂为醇解度71mol%的聚乙烯醇;
水、第一分散剂、偶联剂、氯乙烯单体、交联剂、第二分散剂、引发剂、第三分散剂的质量比为65:2.5:1.5:100:2.5:1.5:2.5:2.5;
羟丙基甲基纤维素的羟丙基取代度为0.1,含量为9%,甲基取代度为1,含量为22%;
偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;
交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯的混合物,三者质量比为1:1.5:3.5;
引发剂为异丙苯过氧化氢和过氧化苯甲酰的混合物,三者质量比为3.5:1;
步骤(4)中,预混条件为165℃;
步骤(4)中,冷却至45℃再送入挤出机进行挤出成型;
一种聚氯乙烯树脂,是通过上述制备方法得到的;
试验例
对实施例1~5和对比例1~3的聚氯乙烯树脂进行性能测试,结果见表1;
表1.性能测试结果
由表1可知,实施例1~5的聚氯乙烯具有优异的耐高温性能,拉伸强度也较好;对比例1未加入第二分散剂,对比例2略去蓖麻油酸钙,对比例3略去氯化石蜡,耐高温性能明显变差,拉伸强度也明显变差;
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明;因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内;
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。