消光PVC树脂聚合及加工性能研究

2015-06-15 02:44刘中海尹建平汪海位
中国氯碱 2015年10期
关键词:消光增塑剂交联剂

刘中海,尹建平,汪海位

(天伟化工有限公司,新疆 石河子832000)

消光PVC 树脂是一种化学微交联结构聚氯乙烯树脂,是在氯乙烯聚合过程中加入可与氯烯共聚、并能使聚氯乙烯分子链交联的化合物,使聚氯乙烯形成部分交联。采用这种部分交联的聚氯乙烯树脂加工制品,由于微凝胶存在,凝胶和溶胶组分的粘弹性不同,会在制品表面形成微小的凹凸,单光线照射到制品表面时,发生漫反射,表现出消光性能。

天伟化工有限公司进行消光树脂生产工艺的研究开发情况如下。

1 实验部分

1.1 原料

所有原料及试剂均为工业级。邻苯二甲酸二烯丙酯;马来酸二烯丙酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;TYXG-1300、TYXG-1000 天伟化工有限公司;三盐基硫酸铅;硬脂酸;轻质碳酸钙;邻苯二甲酸二辛脂;有机锡。

1.2 实验设备

哈克流变仪,HAAKE RC 9000,德国HAAKE 公司;电子天平,ME403,梅特勒托利多集团;双辊筒炼塑机;光电光泽计,GZ-11 型,上海实验仪器厂。

1.3 产物性能表征

(1)凝胶含量测定

称取一恒重的滤纸筒,称取适量样品于滤纸筒,然后放入脂肪抽出器中,加入THF 溶剂,在抽提温度为(80±2)℃抽提24 h,直至可溶分完全溶解。将THF 不溶物在通风橱内自然挥发掉残留溶剂,于烘箱中干燥至恒重。

式中:m0—滤纸筒质量,g;

m1—样品质量,g;

m2—恒重后不溶物加滤纸筒的质量,g。

(2)消光性能表征

消光树脂加工配方:消光PVC 树脂粉100 份;邻苯二甲酸二辛脂15 份;三盐基硫酸铅5 份;有机锡0.1 份;硬脂酸0.1 份。

在双辊炼塑机上将消光树脂加工为0.5 mm 厚的片材,前辊温度180 ℃,后辊温度175 ℃,混炼时间6 min。用光泽度计测量片材的表面光泽度。测量角度为60°,标准板为黑玻璃。

(3)凝胶膨润度测定

以凝胶膨润度来表征凝胶的交联密度。称取一定量的消光聚氯乙烯树脂,在55~60 ℃的水浴中用10 mL 四氢呋喃中溶胀1 h,再在室温下继续溶胀23 h, 在高速离心机上以1 000 r/min 的转速分离10 min,脱去溶胀后凝胶颗粒间的可溶分,使凝胶与溶剂分层,取出后静止24 h,测定凝胶相的体积即为凝胶的平衡溶胀体积。按下式计算膨润度:

Q=VT/V0=ρVt/MG

2 结果与讨论

2.1 交联剂品种对PVC 树脂消光性能的影响

分别利用邻苯二甲酸二烯丙酯;马来酸二烯丙酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。作为交联剂与氯乙烯交联共聚,聚合成消光树脂凝胶含量见表1。

表1 相同用量交联剂生产的消光树脂

与聚合度1000 的普通PVC 树脂共混,配成凝胶含量分别为1%、5%、10%、15%、20%共混物加工成片材测试其消光性能,结果见图1。

由图1 可知,不同品种的交联剂当凝胶含量相同时,其消光性能之间的差异可以忽略。消光性能随凝胶含量的增加而增强。

图1 3种交联剂生产消光制品的光泽度对比

2.2 交联剂用量对PVC 树脂消光性能的影响

在同一聚合温度下试验不同交联剂用量对PVC 树脂消光性的影响,结果见图2。

图2 交联剂加入量与制品光泽度的关系

由图2 可知,随着交联剂用量的增加,凝胶含量随之增加,PVC 树脂光泽度呈现下降趋势,这样会直接导致PVC 树脂加工难度增加。经过试验发现,当把交胶联剂用量控制在0.3 份以内比较合适 (以氯乙烯单体用量为100 份计),0.3 以上则曲线基本变化不大,造成后加工困难[1]。

2.3 交联剂加入方式对PVC 树脂消光性能的影响

试验了不同时间、不同加入方式加入同样份数的交联剂对PVC 树脂消光性的影响,结果见表2。

表2 交联剂加入方式对PVC树脂消光性能的影响

由表2 可知,在聚合过程中以连续加入交联剂的方式制得的PVC 树脂消光性能各项指标较好,聚合过程稳定,所得PVC 树脂凝胶含量均一。

2.4 加工温度对PVC 树脂消光性能的影响[2]

通过对消光树脂加工段随挤出机温度的变化过程,得出加工温度对PVC 树脂消光性的影响,见表3。由表3 可知,在加工成型过程中,配方相同的情况下,加工温度对PVC 制品的消光性能影响很大,当挤出机各段温度为155 ℃、162 ℃、168 ℃,模头温度为170 ℃,时PVC 制品的消光性能最好。

表3 加工温度对PVC树脂消光性的影响

2.5 增塑剂用量对消光性能的影响

在加工配方中,加入量最大的是增塑剂,为探究增塑剂的用量对消光性能影响,把以聚乙二醇二(甲基)丙烯酸脂为交联剂的聚合所得的树脂在170 ℃温度下,加入同一种不同用量的增塑剂加工成型,测得光泽度见表4。

表4 增塑剂用量对消光性能的影响

从上表可知,随增塑剂的用量增加,消光性能逐步下降。

3 结论

(1)聚合温度根据PVC 制品凝胶含量的需求进行设定,在聚合开始反应时开始连续加入,至到聚合反应出现压力降为止; 交联剂用量确保不超过0.3 份。

(2)在加工成型PVC 消光制品时,增塑剂适宜的加工温度可获得消光性能良好的制品,加工温度过高或过低均会影响制品的消光性能。

[1]李 胜,黄志明,翁志学,等.含凝胶消光PVC树脂的消光性能研究.化工生产与技术,2003,10(4):7-10.

[2]陈俊杰,吕颖琦.消光PVC树脂合成与加工成型的研究.聚氯乙烯,2011,39(12):25-27.

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