第八章_冲击改性剂

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1、小木虫经典出品(C)emuch.net第八章冲击改性剂小木虫经典出品(C)emuch.net•8．1概述•冲击改性剂是一种高分子共聚物，其形态有粉状和粒状的。但不论外观如何，其在高聚物中的分布是呈微观相分离的。以小尺寸的海岛结构分布在塑料基体中，起到增韧作用。•ACR冲击改性剂•ACR冲击改性剂一般是指以低玻璃化温度（Tg）丙烯酸酯类单体聚合物为内核，以聚甲基丙烯酸甲酯等Tg较高的聚合物为壳层、具有两层或多层核－壳结构的复合聚合物。它不仅可以有效地提高聚氯乙烯的冲击强度，也可以用于环氧树脂、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲

2、基丙烯酸甲酯等低韧性和脆性聚合物的增韧改性。•ACR是美国Rohm&Hass公司从20世纪50年代就进行ACR冲击改性剂的研究和最早推出市场的。国内则从80年代开始研制和应用并于80年代初由北京化工研究院、山西化工研究院、河北工业大学、齐鲁化工研究院、浙江大学等单位先后进行了合成和应用方面的研究。现在有山西化工研究院、苏州安利化工厂、淄博塑料助剂厂、温州塑料助剂总厂、山东金泓集团等进行工业化生产。但与国外ACR冲击改剂产品相比，在增韧改性效果方面还有一定的差距。小木虫经典出品(C)emuch.net•生产方法•A

3、CR生产的主要原料是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯类。首先是将丙烯酸酯类与其它单体如苯乙烯、丙烯腈进行乳液聚合生成分子量较低的核结构聚合物,再与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等进行接枝共聚形成高分子量的具有一定核-壳结构的聚合物。•由于乳液聚合的乳液固含量在45%左右,需要破乳、离心、干燥脱水,使含水量小于1%,一般是喷雾干燥或气流干燥,再混料、包装成商品。小木虫经典出品(C)emuch.net•山西省化工研究院作为国内ACR改性开发研究的主要科研单位,先后研制成功ACR加工改性剂和抗冲击改性剂两大系列近十个品种。其中ACR2

4、301属润滑型加工改性剂,兼具加工改性和外润滑双重功效,在PVC压延、挤出成型中能有效防止树脂熔体在金属表面的粘附,降低外润滑剂的用量,并克服了因外润滑剂配合量过大可能导致的喷霜现象。ACR2401为促进熔融型加工改性剂,具有显著降低加工温度、缩短成型时间、改善制品表面光泽和提高尺寸稳定性等功效。ACR2414则系低成本熔融促进型加工改性剂,在保持ACR2401各种改性功能的同时,生产成本降低20%。ACR2501是山西省化工研究所“八五”期间开发的抗冲击改性剂品种,具有特殊的核/壳结构,兼具抗冲击改性和加工改性

5、双重功能。在PVC的压延成型、注塑成型、挤出成型中能提高制品的抗冲击强度,增加制品的韧性、表面光洁度及白度、赋予制品良好的耐候性及耐老化性。小木虫经典出品(C)emuch.net•除了ACR以外，加工和抗冲击改性剂品种繁多、性能各异,大部分为橡胶弹性体高聚物与各种单体的接枝共聚物。主要品种有CPE(氯化聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物)、EVA(乙烯、醋酸乙烯共聚物)、MBS(丙烯酸酯类共聚物)等。•具有核壳结构的丙烯酸酯类产品兼具优良的抗冲击性和加工改良性,而且制品透明性能好,综合性能齐全

6、,因此成为今后发展的重点,其主要品种是MBS和ACR。小木虫经典出品(C)emuch.net•8.2ACR冲击改性剂结构与增韧效果的关系•8.2.1结构•ACR是通过以丙烯酸酯类为主的单体的核－壳乳液聚合得到ACR乳胶粒子、再通过喷雾干燥或凝聚、干燥过程得到的细微粉体，具有核－壳聚合物组成与配比，核－壳层粒径或厚度、核层聚合物交联密度、壳层聚合物分子量等多元结构参数。•ACR冲击改性剂对PVC等聚合物的增韧效果属于典型的橡胶增韧机理，改性效果与橡胶粒子的大小、粒子与PVC等基体的界面结合有关。小木虫经典出品(C)

7、emuch.net•8.2.2增韧机理有关橡胶的增韧机理有很多，如微裂缝理论、多重裂纹理论、剪切屈服理论、银纹－剪切带理论等。•研究发现，橡胶微粒增韧PVC、环氧树脂等聚合物均会产生“空穴”，“空穴”的产生可以在基体中，也可以在橡胶粒子内部，形成“橡胶穴化”等。理论认为，橡胶粒子的作用是产生“橡胶穴化“，使基体聚合物中的张力释放，并引发剪切屈服，从而使材料得到增韧。•基体中相邻橡胶粒间距、或橡胶体积分数以及橡胶相的Tg和交联程度对增韧作用有很大的影响。•ACR与橡胶相的界面结合作用、过渡层与橡胶相的结合程度（如核

8、－壳层的接枝率）以及与PVC的相容程度也会影响ACR的增韧效果。小木虫经典出品(C)emuch.net•ACR核层是真正起增韧作用的橡胶相，由低Tg丙烯酸酯类单体与少量多官能团单体（交联剂）共聚合而成。研究表明，橡胶相的Tg比室温低40～50℃，增韧效果显著。通常选择聚丙烯酸丁酯（PBA），交联单体可以选择苯二甲酸二烯丙基酯、乙二醇二（甲）丙烯酸酯、丙烯酸酯、乙烯基苯等。