[發明專利]一種用于增強增韌塑料的改性石膏基晶須及其基于乳液聚合的制備方法

在審

• 申請號: 201610294668.0
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN107344990A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 黃健;朱楊;馬保國;李相國;蹇守衛;譚洪波
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/18;C08F2/26;C08K9/06;C08K9/10;C08L27/06;C08L51/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 崔友明,張秋燕

技術領域

本發明涉及一種用于增強增韌塑料的改性石膏基晶須及其基于乳液聚合的制備方法，磷化工制備技術領域。

背景技術

聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，簡稱PVC)樹脂是由氯乙烯(Vinyl Chloride，簡稱VC)單體聚合而成的熱塑性高分子化合物。

由Vincent的聚合物脆性—韌性斷裂理論可以判定，PVC屬于脆性材料范疇，而且PVC材料的脆性嚴重制約了其生產和應用，所以對PVC材料的增韌改性研究是工業應用領域亟待解決的問題，也是制備高性能PVC復合材料的必然要求。另外，由于PVC樹脂存在一些缺陷，一般不能直接將其用于生產，必須添加相應的穩定劑、改性劑和助劑等才能大量投產。同時硬質PVC在生產過程中熔體流動性差，加工困難，其制品抗沖擊性、熱穩定性、耐候性不佳，如果不對硬質PVC材料進行改性處理，只能用其來生產低性能要求的型材、管材，應用范圍比較狹窄。在不以損害材料強度和其它物性的基礎上，同時提高PVC制品的韌性，對拓寬PVC的工程應用領域具有極其重要的意義。

1939年，人類第一次制得玻璃纖維(簡稱玻纖GF)，玻纖開始進入工程應用領域。用玻纖增強改性PVC，可提高PVC復合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。在一定范圍內，隨著玻纖含量的增加，彎曲強度、拉伸強度、沖擊強度隨之增加。由于玻纖增強PVC具有良好的力學性能，因而可以廣泛地用作結構材料。但是玻纖增強PVC材料的加工難度大，制品耐熱性差，分散性、均勻性難以控制，因此玻纖增強材料難以成為塑料加工業的主要材料，不能進行大規模生產應用，尤其在大型件的生產領域受到限制。

氯化聚乙烯(CPE)是一種高分子彈性體材料，是由高密度聚乙烯(HDPE)經氯化而制得。美國陶氏化學公司研發的新型改性劑CPE Tyrim2500p，能顯著改善硬質PVC制品的低溫沖擊性能。但就目前看，國內CPE較之其他功能填料，CPE的改性效果比較差，成本高，其抗沖性能差，并且會降低PVC制品強度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種用于增強增韌塑料的改性石膏基晶須及其基于乳液聚合的制備方法，與PVC硬質塑料相容性好，并對PVC 材料的力學和隔熱性能進行功能化改性，有效提高塑料材料的強度、韌性及尺寸穩定性。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種用于增強增韌塑料的改性石膏基晶須，以硫酸鈣晶須為內核、彈性體為外包覆層的核殼結構，能夠用于塑料的功能化改性。

按上述方案，所述塑料為PVC硬質塑料。

按上述方案，所述彈性體為聚甲基丙烯酸丁酯等。

按上述方案，所述硫酸鈣晶須直徑在1-10μm范圍內，長徑比不超過10。該硫酸鈣晶須可以為無水硫酸鈣晶須、半水硫酸鈣晶須、二水硫酸鈣晶須，半水硫酸鈣晶須可以為α-半水硫酸鈣晶須。

按上述方案，α-半水硫酸鈣晶須的直徑在1-10μm范圍內，長徑比不超過10，可以采用如下方法制備：配制濃度范圍在20％-30％(質量分數)的熱穩定劑溶液，加入磷石膏和晶型調控劑在常壓80-95℃條件下反應4-6小時，然后趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥后即為α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩定劑溶液的固液質量比為1:(4～8)；晶型調控劑的加入量為磷石膏質量的0.05-0.15％。

具體地，所述磷石膏為提純后的磷石膏，可以采用固體廢渣磷石膏為原料，經合成反應、過濾、加熱溶解、熱過濾和冷卻結晶得到。

具體地，所述晶須熱穩定劑溶液為質量分數均為20％-30％的NaCl溶液和K₂SO₄溶液按1:(0.1-10)體積混合配制而成；或者所述晶須熱穩定劑溶液為質量分數均為20％-30％的NaCl溶液和CaCl₂溶液按1:(0.1-10)體積混合配制而成。

具體地，所述晶型調控劑為多元有機酸和或多元有機酸鹽。優選地，所述晶型調控劑為檸檬酸鈉和葡萄酸鈉的混合物，檸檬酸鈉和葡萄酸鈉質量配比范圍控制在1：(0.1～10)。

上述用于增強增韌塑料的改性石膏基晶須基于乳液聚合的制備方法，包括如下步驟：

(1)選取硫酸鈣晶須，直徑在1-10μm范圍內，長徑比不超過10；按質量百分比計，稱取彈性前驅體35-40％、硫酸鈣晶須12-20％、分散劑15-23％、乳化劑18-25％、引發劑3-5％；分散劑、乳化劑、引發劑、彈性前驅體分為兩批次；