[發明專利]聚丙烯酸酯/納米CaCO3復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010220408.1
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101864120A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 瞿雄偉;王江濤;張廣林;姚艷梅;張穎
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08L25/12
• 分類號: C08L25/12;C08L33/08;C08K3/26;C08F220/18;C08F212/10;C08F220/44;C08F2/26
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯酸酯/納米CaCO₃復合材料的制備方法，屬于無機填料改性聚合物的復合材料領域。

背景介紹

聚合物復合材料是指各種形態(纖維、晶須、片狀、粒狀)的無機填料與聚合物基質材料共混制備的一類材料，在力學性能、熱學性能，以及阻燃性能等方面都有明顯的提高，它被認為是具有巨大應用潛力的一類新型材料，它為聚合物在特殊領域中的應用提供了很大范圍內的可選擇性，已成為當今聚合物材料基礎研究和開發應用的熱點之一。

納米CaCO₃是20世紀80年代發展起來的一種新型超細化固體材料。其具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應。這些特殊的特性使得CaCO₃納米材料在磁性、光熱阻、催化性、熔點等方面顯示出極大的優越性。納米CaCO₃用于塑料中與樹脂親合性好，可有效增加或調節材料剛性，韌性，以及彎曲強度等，并可改善塑料加工體系的流變性能，降低塑化溫度，提高制品尺寸穩定，耐熱性及表面光潔性；在NR，BR，SBR等橡膠體系中，容易混煉，分散均勻，并可使膠質柔軟，還能提高壓出加工性能和模型流動性。使橡膠制品具有表面光滑，伸長率大，抗張強度高，永久變形小，耐彎曲性能好，耐撕裂強度高等特點。但納米CaCO₃對樹脂和橡膠改性都存在共同的缺點：由于納米CaCO₃本身固有的性質及其分散方法使其在樹脂和橡膠中的分散性不好，隨納米CaCO₃含量的增加，其在基體中會有團集現象，使其對聚合物力學性能的提高也很有限。

發明內容

本發明的目的在于針對當前技術中存在的納米CaCO₃在聚合物基體中分散性不好、量增多會團聚、對聚合物基體力學性能提高有限的不足，提出一種制備聚丙烯酸酯/納米CaCO₃復合材料的方法，該方法采用種子乳液半連續法，合成了以在聚丙烯酸丁酯(PnBA)為核、苯乙烯(St)和丙烯腈(AN)共聚物為殼、最外層引入CaCO₃的聚丙烯酸酯/納米CaCO₃復合材料。納米CaCO₃的加入能對聚合物基體的拉伸性能和沖擊性能有明顯的提高。

本發明的技術方案為：

一種聚丙烯酸酯/納米CaCO₃復合材料的制備方法包括以下步驟：

a.核層單體的預乳化

(1)種子階段

物料組成及配比為：

成份????????????質量/g

乳化劑??????????0.9

去離子水????????140

丙烯酸酯類單體??10

首先，向反應器加入上述乳化劑和去離子水，混合攪拌20min；再加入丙烯酸酯類單體，并混合攪拌10min，即獲得核層單體種子預乳液，備用；

(2)核長大階段

物料組成及配比為：

成份???????????質量/g

乳化劑?????????1.67

交聯劑?????????0.67

丙烯酸酯類單體?133

將上述成份依次加至反應器中，混合攪拌20min，即獲得核層單體預乳液，備用；

b.殼層單體的預乳化

物料組成及配比為：

成份???????????質量/g

乳化劑?????????0.71

苯乙烯?????????42.75

丙烯腈?????????14.25

將上述成份均加至容器中，攪拌20min使其充分混合，即獲得殼層單體預乳液，備用；

所述步驟a、b中所用的乳化劑均為陰離子乳化劑；

c.丙烯酸酯乳液的制備

向a步盛有種子單體預乳液的的反應器中通入氮氣，攪拌分散10min后，加入引發劑溶液I，種子階段的聚合反應開始，種子階段聚合反應55min后，加入引發劑溶液II，繼續反應5min后種子階段聚合反應結束，立即向燒瓶內滴加由a步配制的核層單體預乳液，繼續核層的增長聚合反應，滴加完畢后，滴加由苯乙烯、丙烯腈和乳化劑構成的殼層單體預乳液。在單體最后滴加完30min前滴加引發劑III，殼層單體預乳液滴加完后保溫1h后停止反應，制得丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚物(AAS)乳液。