一種用於PVC型材的碳酸鈣分散劑的製備方法和應用與流程
2023-05-24 05:32:16
本發明涉及一種碳酸鈣分散劑的技術領域，特別是涉及用於PVC型材的碳酸鈣分散劑的製備方法和應用。
背景技術：
碳酸鈣是PVC型材生產中最常用的填充劑，在塑料中添加碳酸鈣可以提高製品的力學性能、熱性能、堅硬度、韌性和表面加工性能等，同時碳酸鈣價格低廉，可大大降低製品生產成本。但由於碳酸鈣為親水性無機化合物，表面含有大量的羥基結構，使得碳酸鈣與有機聚合物的親和性差，易團聚，在PVC型材內部分散不均勻，從而造成PVC型材存在界面缺陷，降低PVC型材性能，並且隨著填充量的增加，這些缺點更加明顯。
因此，必須要提高碳酸鈣在PVC樹脂基體中的分散性才可以發揮其積極作用，目前主要採用的方法是對碳酸鈣進行活化，廣泛應用的活化劑主要有有機酸(鹽)如硬脂酸、月桂酸、棕櫚陵、木質素，偶聯劑如鈦酸酯類、鋁酸酯類，高分子類各種表面活性劑如磷酸酯類、季胺鹽類等。碳酸鈣在生產過程中大多已經過活化處理，但其表面並不能達到完全均勻的狀態。在PVC型材加工過程中，碳酸鈣加入量過大仍然會團聚，降低製品性能。而在應用前再次對碳酸鈣進行活化可以提高碳酸鈣的分散性，但加大了工作量，降低工作效率，且增加了設備投入。因此，需要一種對碳酸鈣有良好的分散作用，並與PVC樹脂相容性較好的超分散劑，此超分散劑在塑料加工時可以與其他助劑一同加入，且不影響塑料的加工性能，在保證製品性能的前提下，提高碳酸鈣在基體樹脂中的分散性，從而增加碳酸鈣在PVC型材中的填充量，降低生產成本。
聚羧酸類高分子表面活性劑作為水泥減水劑使水泥強度大幅度提高，施工性能大大改善，是近年來研究的一個熱門課題，但將這類高分子分散劑添加到PVC型材的加工中，提高填料和各組分的分散性，至今未見報導。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於PVC型材生產中的聚羧酸系超分散劑的製備方法和應用，在PVC型材加工時與碳酸鈣及其它助劑一起加入，提高碳酸鈣在PVC中的分散性，增加碳酸鈣在PVC型材中的填充量，提高產品質量，降低生產成本。
本發明所述的聚羧酸超分散劑的製備方法，包括如下步驟：
將6-10重量份的烯丙基聚氧乙烯醚，10-20重量份的不飽和羧酸，55-75重量份的甲基丙烯酸甲酯，10-15重量份的丙烯酸丁酯，配製成20％-50％的水溶液，在常壓，氮氣保護下，加入乳化劑、引發劑和鏈轉移劑進行反應，反應溫度為80-90℃，反應時間為5-8小時，然後用鹼液調節PH值至7-8，經離心噴霧乾燥獲得粉末狀產品。
所述烯丙基聚氧乙烯醚相對分子量為500-1200。
所述不飽和羧酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸中的一種或一種以上。
所述甲基丙烯酸甲酯可以用丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種代替。
所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉和OP-10的混合物，用量為單體總質量的1-3％。
所述引發劑為硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種，用量佔單體總質量的1-2％。
所述鏈轉移劑為十二烷基硫酸鈉、十六烷基硫酸鈉、巰基丙酸、巰基乙酸中的一種，用量佔單體總質量的0.05-0.3％
所述鹼液為氫氧化鈉、氨水或碳酸鈉與水配製的濃度為20％-40％的稀溶液。
所述離心噴霧乾燥的溫度為150-200℃。
本發明製備的聚羧酸系超分散劑，可以提高碳酸鈣的分散性，分散效率高，與PVC有較好的相容性，應用於PVC型材加工時可直接與其它助劑一同加入，提高製品的力學性能、堅硬度、韌性和表面加工性能等，同時還可以增加碳酸鈣的填充量，降低PVC型材成本。
具體實施方式
下列實例用於更進一步說明本發明，而不是限制本發明的權利要求所限定的範圍。
實施例1
在一個裝有電動攪拌器，球形冷凝管、溫度計的1000ml的四口燒瓶中，加入20g烯丙基聚氧乙烯醚，2g十二烷基硫酸鈉，2g OP-10和220g水，然後高速攪拌30分鐘，加熱至90℃，在攪拌下採用蠕動泵同時緩慢滴加120g甲基丙烯酸甲酯和20g丙烯酸丁酯組成的混合溶液，100g重量濃度為20％的甲基丙烯酸和0.5％的巰基乙酸組成的水溶液，50g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液。滴加時間為3小時，滴加完畢後，95℃保持2小時，最後冷卻至室溫，用重量濃度為30％的氫氧化鈉調PH值為7-8，用離心噴霧乾燥噴粉，獲得產品。
實施例2
在一個裝有電動攪拌器，球形冷凝管、溫度計1000ml的四口燒瓶中，加入20g烯丙基聚氧乙烯醚，2g十二烷基硫酸鈉，1g OP-10和220g水，然後高速攪拌30分鐘，加熱至90℃，在攪拌下採用蠕動泵同時緩慢滴加100g苯乙烯和25g丙烯酸丁酯組成的混合溶液，100g重量濃度為20％的丙烯酸和0.5％的巰基乙酸組成的水溶液，50g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液。滴加時間為3小時，滴加完畢後，95℃保持2小時，最後冷卻至室溫，用重量濃度為30％的氫氧化鈉調PH值為7-8，用離心噴霧乾燥噴粉，獲得產品。
實施例3
在一個裝有電動攪拌器，球形冷凝管、溫度計1000ml的四口燒瓶中，加入20g烯丙基聚氧乙烯醚，2g十二烷基硫酸鈉，2g OP-10，36g甲基丙烯酸甲酯，6g丙烯酸丁酯，6g甲基丙烯酸和220g水，然後高速攪拌30分鐘，加熱至90℃，在攪拌下緩慢加入15g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液，待溶液泛藍光後，保持90℃攪拌30分鐘後，採用蠕動泵同時緩慢滴加84g甲基丙烯酸甲酯和14g丙烯酸丁酯的混合溶液，70g重量濃度為20％的甲基丙烯酸和0.5％的巰基乙酸組成的水溶液和35g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液。滴加時間為3小時，滴加完畢後，95℃保持2小時，最後冷卻至室溫，用重量濃度為30％的氫氧化鈉調PH值為7-8，用離心噴霧在溫度160℃下，乾燥噴粉，獲得產品。
實施例4
在一個裝有電動攪拌器，球形冷凝管、溫度計1000ml的四口燒瓶中，加入25g甲基烯丙基聚氧乙烯醚，，2g十二烷基硫酸鈉，2g OP-10，和220g水，然後高速攪拌30分鐘，加熱至90℃，在攪拌下採用蠕動泵同時緩慢滴加100g丙烯酸甲酯和20g丙烯酸丁酯，120g重量濃度為20％的丙烯酸和0.5％的巰基乙酸組成的水溶液,55g重量濃度為5％的過硫酸鈉水溶液。滴加時間為3小時，滴加完畢後，95℃保持2小時，最後冷卻至室溫，用重量濃度為30％的氫氧化鈉調PH值為7-8，用離心噴霧乾燥噴粉，獲得產品。
實施例5
在一個裝有電動攪拌器，球形冷凝管、溫度計1000ml的四口燒瓶中，加入20g烯丙基聚氧乙烯醚，2g十二烷基硫酸鈉，2g OP-10，36g苯乙烯，6g丙烯酸丁酯，6g丙烯酸和220g水，然後高速攪拌30分鐘，加熱至90℃，在攪拌下緩慢加入15g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液，待溶液泛藍光後，保持90℃攪拌30分鐘後，採用蠕動泵同時緩慢滴加84g苯乙烯和10g丙烯酸丁酯的混合溶液，70g重量濃度為20％的丙烯酸和0.5％的巰基乙酸組成的水溶液和35g重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液。滴加時間為3小時，滴加完畢後，95℃保持2小時，最後冷卻至室溫，用重量濃度為30％的氫氧化鈉調PH值為7-8，用離心噴霧乾燥噴粉，獲得產品。
實施例7
按照PVC型材的配方，將PVC樹脂100份，輕質碳酸鈣10-20份，分散劑0.5-2份、穩定劑2-4份、鈦白粉5-10份、抗衝擊改性劑7-10份，加工助劑2-5份及其它助劑10-20份，混合均勻，在20t的平板模壓機下180-200℃模壓成片，經制樣機製成啞鈴型樣條。在只改變碳酸鈣和分散劑的填充量，其它助劑保持不變的情況下，測量材料性能如下表：
從以上數據可以看出：當碳酸鈣填充量不變，加入本產品分散劑後，材料拉伸強度和衝擊強度都有較大提高，當碳酸鈣填充量增加10份，加入本產品分散劑後，材料力學性能基本保持不變。
最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。