一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，包含如下方法步驟，S1：在不銹鋼反應(yīng)釜中，加100份離子水，加入100份納米氧化鈰溶膠，攪拌10min；S2：攪拌狀態(tài)下，向反應(yīng)釜添加20份懸浮膠體保護劑，為水溶性高分子化合物，1份pH緩沖劑，繼續(xù)攪拌60min，用氮氣置換釜內(nèi)空氣；S3：向反應(yīng)釜中添加40份氯乙烯單體，攪拌60min；S4：加入引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60℃，聚合反應(yīng)3?4h后，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至0.10?0.15MPa時加入0.2份聚合終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心烘干得到屏蔽紫外線氧化鈰復(fù)合聚氯乙烯母料。原位聚合制備的氧化鈰顆粒在聚氯乙烯基體中均勻分散，材質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)均勻，可完全屏蔽紫外線性，延長產(chǎn)品使用壽命。
【專利說明】
一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無機納米材料對塑料的改性一般分為加工共混和原位聚合兩種方法。當然原位聚合方法是最佳方法，納米材料能夠與聚合物大分子形成納米級的共存，實現(xiàn)對聚合物的有效改性。納米無機材料對聚合物的改性，或者是對基體聚合物的力學(xué)等性能改性，或者是對光學(xué)磁學(xué)等性質(zhì)改性。聚氯乙烯是普通的廣泛使用的工程塑料，出現(xiàn)各種各樣的改性技術(shù)和途徑。以納米碳酸鈣對聚氯乙烯的原位聚合改性，納米碳酸鈣作為聚氯乙烯的填料，不僅實現(xiàn)了對聚氯乙烯高強度和高韌性的改性效果，而且在過程塑料加工中降低了生產(chǎn)成本。但是這種改性不能實現(xiàn)對氯乙烯性質(zhì)的改性。
[0003]納米氧化鈰作為強吸收和反射紫外線物質(zhì)，具有對紫外線的強力屏蔽功能，當其以納米顆粒分散在聚氯乙烯中，將賦予聚氯乙烯基材很強的屏蔽紫外線的性能，對于提高聚氯乙烯的使用壽命將產(chǎn)生積極影響。同時，納米氧化鈰作為充分分散在聚氯乙烯中的無機材料，對提高聚氯乙烯的力學(xué)性能也將產(chǎn)生積極效果，能夠提高聚氯乙烯的抗張強度和韌性。因此，開發(fā)和使用納米氧化鈰聚氯乙烯復(fù)合材料，具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備抗紫外輻射的聚氯乙烯母料的方法，該母料經(jīng)與生料聚氯乙烯共混能夠生產(chǎn)具有具有高的紫外線吸收能力和反射能力的聚氯乙稀制品。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，具體方法步驟如下，
[0007]S1:在不銹鋼反應(yīng)釜中，加100份離子水，加入100份納米氧化鈰溶膠，攪拌1min;
[0008]S2:攪拌狀態(tài)下，向反應(yīng)釜添加20份懸浮膠體保護劑，為水溶性高分子化合物，I份pH緩沖劑，繼續(xù)攪拌60min，用氮氣置換釜內(nèi)空氣；
[0009]S3:向反應(yīng)爸中添加40份氯乙稀單體，攪拌60min;
[0010]S4:加入引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C，聚合反應(yīng)3_4h后，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至0.10-0.15MPa時加入0.2份聚合終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心、烘干得到納米氧化鋪復(fù)合聚氯乙稀母料。
[0011]氯乙烯懸浮聚合的溫度，這是控制聚氯乙烯分子量的關(guān)鍵因素。氯乙烯懸浮聚合時，聚合物的分子量與單體的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)密切相關(guān)，而氯乙烯單體的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)是溫度的函數(shù)，氯乙烯懸浮聚合時，聚合物的分子量是由聚合溫度控制的。因此，精準控制聚合溫度是制備聚合物分子量的關(guān)鍵。
[0012]氯乙烯懸浮聚合的終止劑，其目的是使聚合自由鏈端的自由基失活，不致發(fā)生活性大分子鏈的偶合，盡可能保證聚氯乙烯的分子量窄分布。在聚合釜的內(nèi)壓力下降到0.1MPa以下時，氯乙烯單體的聚合轉(zhuǎn)化速度下降，為了克服可能的活性大分子的偶合反應(yīng)，必須在反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0.1-0.15MPa時加入終止劑。而終止劑的加入，勢必造成氯乙烯單體的轉(zhuǎn)化利用率下降，所以在實施氯乙烯懸浮聚合時，還有一定比例的氯乙烯單體沒有聚合。這部分單體必須回收利用，否則會造成原料浪費和環(huán)境污染。
[0013]所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以六偏磷酸鈉為分散劑的水溶液，分散劑含量為0.5 %左右。以硝酸鈰水解法制備的膠體，其固含量在I?20 %。
[0014]所述步驟SI中納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在50-500nm，平均粒徑lOOnm。
[0015]所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以5-20%氧化鈰的水溶膠直接加入到聚合體系中。
[0016]所述步驟S2中懸浮膠體保護劑為質(zhì)量分數(shù)5%溶液的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素醚、羥甲基纖維素中的一種或幾種。
[0017]所述步驟S2中pH緩沖劑為碳酸氫銨、醋酸銨、碳酸鈉、磷酸氫鈉或氨水。
[0018]所述步驟S4中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二苯氧乙基酯或過氧化二碳酸雙(2-乙基)已酯。
[0019]所述步驟S4中終止劑為對苯二酚、二乙基羥胺、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、多硫化鈉或亞硝酸鈉。
[0020]所述方法步驟中各組分添加順序依次為去離子水、納米氧化鈰溶膠、聚乙烯醇溶液、碳酸氫銨、氯乙烯單體、引發(fā)劑。合理的科學(xué)的加料工藝，能夠保障納米氧化鈰顆粒的高度均勻分散在聚氯乙烯基體中，這是聚氯乙烯復(fù)合材料實現(xiàn)屏蔽紫外線功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之
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[0021]原位聚合技術(shù)是在納米顆粒存在于氯乙烯單體聚合反應(yīng)體系的情況下，吸附在納米顆粒表面上的氯乙烯單體，聚合形成了大分子吸附在氧化鈰顆粒表面的核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合物。納米顆粒與聚合單體存在著親密接觸和親和性，氯乙稀單體在引發(fā)聚合過程中，納米氧化鈰單分散地滲透在聚氯乙烯大分子鏈間，促使納米顆粒單分散到聚氯乙烯基體中。原位聚合技術(shù)可以有效地解決納米顆粒在聚氯乙烯基體中的分散性問題。同時，納米顆粒表面的活性基團還可以與氯乙烯單體或者聚氯乙烯長鏈存在一定的化學(xué)與物理作用，有效地增強無機物與有機物的相互作用力，對材料的性能和性質(zhì)會帶來很大的改善。納米氧化鈰作為強吸收和反射紫外線物質(zhì)，具有對紫外線的強力屏蔽功能，當其以納米顆粒分散在聚氯乙烯中，將賦予聚氯乙烯基材很強的屏蔽紫外線的性能，對于提高聚氯乙烯制品的使用壽命將產(chǎn)生積極影響。同時，納米氧化鈰作為充分分散在聚氯乙烯中的無機材料，對提高聚氯乙烯的力學(xué)性能也將產(chǎn)生積極效果，能夠提高聚氯乙烯的抗張強度和韌性。因此，開發(fā)和使用納米氧化鈰聚氯乙烯復(fù)合材料，具有積極意義。
[0022]本發(fā)明采用上述方法具有的有益效果:
[0023]1.氯乙烯懸浮聚合的所得到的納米氧化鈰復(fù)合物，是一種氧化鈰為核聚氯乙烯為殼的核殼結(jié)構(gòu)，氧化鈰是氯乙烯聚合的成核劑，形成氯乙烯聚合膠體顆粒，隨著氯乙烯的聚合，膠體顆粒轉(zhuǎn)變成內(nèi)核包覆氧化鈰粒子的聚合物顆粒。在聚合過程中，氯乙烯聚合膠體顆粒，可能會發(fā)生團聚凝并，所以形成的聚氯乙烯顆粒是大顆粒，是由許多的內(nèi)核為氧化鈰顆粒的諸多小顆粒組成的，但是氧化鈰仍然是單分散地分布在聚氯乙烯基體中。這種結(jié)構(gòu)，既保證了對聚氯乙烯的力學(xué)增強作用，又保證了納米級顆粒對紫外線的吸收和反射作用，達到了聚氯乙烯材料對紫外線的完全屏蔽的目的，同時保障聚氯乙烯的使用壽命。
[0024]2.核殼結(jié)構(gòu)的氧化鈰聚氯乙烯復(fù)合材料，其氧化鈰固含量較高，高達50%之多，作為聚氯乙烯進一步加工的母料，在后期的共混加工中，會進一步分散氧化鈰顆粒，把可能團聚的氧化鈰顆粒進一步分散，保證氧化鈰顆粒在聚氯乙烯基體中均勻分散，材質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)均勻，才能保證聚氯乙烯基材宏觀性能的體現(xiàn)，達到紫外線完全屏蔽性能的目的。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0026]實施例1
[0027]一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，具體方法步驟如下，
[0028]S1:在不銹鋼反應(yīng)釜中，加100份離子水，加入100份納米氧化鈰溶膠，攪拌1min;
[0029]S2:攪拌狀態(tài)下，向反應(yīng)釜添加20份懸浮膠體保護劑，為水溶性高分子化合物，I份pH緩沖劑，繼續(xù)攪拌60min，用氮氣置換釜內(nèi)空氣；
[°03°] S3:向反應(yīng)爸中添加40份氯乙稀單體，攪拌60min;
[0031]S4:加入引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C，聚合反應(yīng)3_4h后，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至0.14MPa時加入0.2份聚合終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，楽料離心、烘干得到納米氧化鋪復(fù)合聚氯乙稀母料。
[0032]所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以六偏磷酸鈉為分散劑的水溶液，分散劑含量為
0.5 %左右。以硝酸鈰水解法制備的膠體，其固含量在15 %。
[0033]所述步驟SI中納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在50nm，平均粒徑lOOnm。
[0034]所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以5%氧化鈰的水溶膠直接加入到聚合體系中。
[0035]所述步驟S2中懸浮膠體保護劑為質(zhì)量分數(shù)5%溶液的聚乙烯醇。
[0036]所述步驟S2中pH緩沖劑為碳酸氫銨。
[0037]所述步驟S4中引發(fā)劑為過氧化二碳酸雙(2-乙基)已酯。
[0038]所述步驟S4中終止劑為亞硝酸鈉。
[0039]所述方法步驟中各組分添加順序依次為去離子水、納米氧化鈰溶膠、聚乙烯醇溶液、碳酸氫銨、氯乙烯單體、引發(fā)劑。
[0040]實施例2
[0041]方法步驟同實施例1，不同的工藝參數(shù)在于:
[0042]在50L不銹鋼反應(yīng)釜中，加入去離子水10kg，開啟攪拌，加入1kg固含量10%的納米氧化鈰溶膠，攪拌1min;開啟攪拌，加入2kg聚乙烯吡咯烷酮5 %溶液作為懸浮膠體保護劑，0.1kg碳酸氫銨作為pH緩沖劑，攪拌60min，用氮氣或者氬氣置換釜內(nèi)空氣;充入4kg氯乙烯單體，攪拌60min;加入40g偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C開始聚合，聚合反應(yīng)4h后，待釜內(nèi)壓力降至0.1MPa時加入20g的對苯二酚聚合作為終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心烘干得到抗紫外氧化鈰含量約20%的聚氯乙烯復(fù)合母料。
[0043]納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在500nm，平均粒徑lOOnm。
[0044]實施例3
[0045]方法步驟同實施例1，不同的工藝參數(shù)在于:
[0046]在50L不銹鋼反應(yīng)釜中，加入去離子水10kg，開啟攪拌，加入1kg固含量20%的納米氧化鈰溶膠，攪拌1min;開啟攪拌，加入2kg羧甲基纖維素5 %溶液作為懸浮膠體保護劑，0.1kg碳酸氫銨作為pH緩沖劑，攪拌60min，用氮氣或者氬氣置換釜內(nèi)空氣；充入4kg氯乙烯單體，攪拌60min;加入40g過氧化二碳酸二苯氧乙基酯作為引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C開始聚合，聚合反應(yīng)3.5h后，待釜內(nèi)壓力降至0.15MPa時加入20g的二甲基二硫代氨基甲酸鈉聚合作為終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心烘干得到抗紫外氧化鈰含量多于50%的聚氯乙稀復(fù)合母料。
[0047]納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在lOOnm，平均粒徑lOOnm。
[0048]實施例4
[0049]方法步驟同實施例1，不同的工藝參數(shù)在于:
[0050]在50L不銹鋼反應(yīng)釜中，加入去離子水1kg，開啟攪拌，加入1kg固含量5 %的納米氧化鈰溶膠，攪拌1min;開啟攪拌，加入2kg羥丙基甲基纖維素醚5 %溶液作為懸浮膠體保護劑，0.1kg碳酸氫銨作為pH緩沖劑，攪拌60min，用氮氣或者氬氣置換釜內(nèi)空氣;充入4kg氯乙烯單體，攪拌60min;加入40g過氧化二苯甲酰作為引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C開始聚合，聚合反應(yīng)3h后，待釜內(nèi)壓力降至0.1MPa時加入20g的二乙基羥胺聚合作為終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心烘干得到抗紫外氧化鈰含量約15%左右的聚氯乙烯復(fù)合母料。
[°°511 納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在300nm，平均粒徑lOOnm。
【主權(quán)項】
1.一種制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，其特征在于:具體方法步驟如下， 51:在不銹鋼反應(yīng)釜中，加100份離子水，加入100份納米氧化鈰溶膠，攪拌1min ； 52:攪拌狀態(tài)下，向反應(yīng)釜添加20份懸浮膠體保護劑，為水溶性高分子化合物，I份pH緩沖劑，繼續(xù)攪拌60min，用氮氣置換釜內(nèi)空氣； S3:向反應(yīng)爸中添加40份氯乙稀單體，攪拌60min; S4:加入引發(fā)劑，攪拌狀態(tài)下，緩慢升溫到60°C，聚合反應(yīng)3-4h后，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至0.10-0.15MPa時加入0.2份聚合終止劑，結(jié)束反應(yīng)，降壓，出料，漿料離心烘干得到屏蔽紫外線氧化鈰復(fù)合聚氯乙烯母料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，其特征在于:所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以六偏磷酸鈉為分散劑的水溶液，以硝酸鈰水解法制備的膠體，其固含量在I?20%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙稀母料的方法，其特征在于:所述步驟SI中納米氧化鋪溶膠為單分散狀態(tài)，粒徑在50-500nm，平均粒徑10nm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙稀母料的方法，其特征在于:所述步驟SI中納米氧化鈰溶膠是以5-20 %氧化鈰的水溶膠直接加入到聚合體系中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，其特征在于:所述步驟S2中懸浮膠體保護劑為質(zhì)量分數(shù)5%的聚乙烯醇溶液、質(zhì)量分數(shù)5%的聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素醚、羥甲基纖維素中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，其特征在于:所述步驟S2中PH緩沖劑為碳酸氫銨、醋酸銨、碳酸鈉、磷酸氫鈉或氨水。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙稀母料的方法，其特征在于:所述步驟S4中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二苯氧乙基酯或過氧化二碳酸雙(2-乙基)已酯。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙稀母料的方法，其特征在于:所述步驟S4中終止劑為對苯二酚、二乙基羥胺、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、多硫化鈉或亞硝酸鈉。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗紫外線聚氯乙烯母料的方法，其特征在于:所述方法步驟中各組分添加順序依次為去離子水、氧化鈰溶膠、聚乙烯醇溶液、碳酸氫銨、氯乙烯單體、引發(fā)劑。
【文檔編號】C08F2/44GK106046218SQ201610384348
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月29日
【發(fā)明人】徐國財
【申請人】徐國財