附聚胶乳接枝工艺的开发.pdf
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1、第37卷第5期2023年9月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.5Sep.2023附聚胶乳接枝工艺的开发王宁1,2袁 王华伟2,3袁 王希1,2袁 毛传稳1,2袁 仇普文1,2(1.天津大沽化工股份有限公司,天津 300455;2.天津市聚苯乙烯类树脂改性企业重点实验室,天津 300455;3.天津渤化化工发展有限公司,天津 300280)摘要院 本文通过研究实验过程中的工艺条件,考察了接枝工艺及接枝效果对 ABS 树脂性能产生的影响。通过实验确定了附聚胶乳接枝工艺,该工艺所得到的胶粉小粒径较少,接枝率、接枝效率均能满足生产需求,经掺混后得到的 ABS
2、树脂,冲击明显优于目前成品,可用于高抗冲 ABS 树脂。关键词院ABS 树脂;附聚;接枝;冲击doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.05.022中图分类号院 TQ03-3文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)05-0075-04收稿日期:2023-01-23作者简介:王宁(1987-),男,研究生,高级工程师,研究方向为ABS 树脂研发及改性研究。ABS 是接枝橡胶颗粒分散在苯乙烯-丙烯腈基体中构成的组合物袁由接枝共聚物渊以聚丁二烯为主链袁以丙烯腈尧苯乙烯为支链冤尧苯乙烯与丙烯腈的无规共聚物渊SAN冤及未接枝的游离基丁二烯三种成分所构成遥 ABS
3、 树脂具有复杂的二相结构袁即由苯乙烯-丙烯腈共聚物渊AS冤为连续相袁丁二烯橡胶为弹性体分散相及两相的过渡层所构成遥 ABS 因其优异的抗冲击性尧高刚性尧耐油及化学性能尧 耐低温性及易加工性和良好的光泽性袁被广泛应用于电子电器尧汽车制造尧仪表仪器等领域1遥天津大沽化工股份有限公司 渊简称大沽化工冤引进了乳液接枝-本体 SAN 掺混法 ABS 专利技术袁通过在聚丁二烯胶乳渊PBL冤上接枝共聚苯乙烯和丙烯腈袁 获得 ABS 接枝粉 渊HRG冤 后袁与SAN 树脂进行熔融共混制得 ABS 树脂遥为使生产的 ABS 树脂有足够高的冲击强度袁一般要求聚丁二烯胶乳的平均粒径要达到 0.3滋m 以上2遥 大沽
4、化工目前使用机械附聚法增大粒径院通过半连续乳液聚合反应袁单体丁二烯变为0.1 滋m 左右的聚丁二烯胶乳袁合格的胶乳通过均质机进行增大粒径袁在均质过程中袁通过调节压力尧进口胶乳温度尧固含量等变量来控制反应后胶乳颗粒的平均粒径遥 这种附聚是让小粒径胶乳在高压下通过均质机的均质阀实现的遥 当胶乳通过均质阀时袁在其内部产生空穴袁从而形成剪切力袁使胶乳粒子稳定性下降袁粒子间迅速聚集遥 通过该工艺得到的 PBL 胶乳袁 其粒径分布较宽袁附聚后还有部分未附聚的初级粒子袁 通常分布在401385 nm袁其中小于 214 nm 的粒子约占 30%袁有可能会产生大于 1385 nm 的粒子遥实验室目前已经开发了高
5、分子附聚工艺和醋酸附聚工艺袁 本文通过使用高分子附聚工艺袁制备出符合预期的大粒径 PBL 胶乳袁完成高分子附聚胶乳接枝工艺的开发遥1实验部分1.1实验原料及仪器设备本文中的实验主要使用以下原料院PBL 胶乳渊0.1尧0.3 滋m冤尧AS 树脂袁高胶粉尧苯乙烯及丙烯腈等曰使用以下助剂院果糖尧CHP尧浓硫酸尧EBS尧自制附聚剂等遥本实验主要使用以下设备院注射机尧真空泵尧挤出造粒机及蠕动泵等曰 主要使用以下仪器院万窑开发与应用 窑天津化工2023 年 9 月项目测试 1测试 2测试 3测试 4测试 5测试 6稳定剂份数00.040.050.060.080.16实验现象破乳破乳破乳粘稠,几乎破乳正常正
6、常,泡沫多接枝率/%-43.4050.6343.08接枝效率/%-70.9781.8068.60能试验机尧悬臂梁冲击试验仪尧熔体流动速率仪尧低温冷冻离心机尧纳米粒度仪尧快水及液相色谱等遥1.2基本工艺流程实验中袁先将附聚后的胶乳3加至四口瓶中袁开启搅拌并加热袁在一定转速下加入配制好的助剂遥 搅拌后开始滴加单体和引发剂袁待试剂加完袁搅拌一定时间后袁继续加入单体和引发剂袁最后加入氢氧化钾袁出料遥 初步确定的接枝工艺基础配方为院大粒径胶乳 5060 份曰水 1020 份曰助剂0.11.0 份曰 单体 1020 份曰CHP 0.10.5 份曰MMA0.15.0 份曰KOH 0.12.0 份遥1.3性能
7、评价及测试方法使用相关仪器对反应后的胶乳进行检测袁主要有固含量尧粒径等项目遥 凝聚后的粉料需要进行测试的项目包括院接枝率尧接枝效率尧不溶物尧刚性分子量尧筛分尧红外尧DSC 及交联密度等遥聚丁二烯橡胶颗粒表面未反应的双键作为单体的接枝点遥 通常用接枝率尧接枝效率等指标观察反应效果遥 接枝率是控制 ABS 树脂物理机械性能及其颗粒形态学特征的重要参数遥 一般情况下袁 接枝率=接枝 SAN 共聚物质量/接枝主干聚合物质量伊100%遥接枝效率与接枝主干物含量无关袁 接枝效率=接枝 SAN 共聚物质量/投入的单体总质量伊100%袁直接反应两种单体进行反应的程度袁接枝效率可以略高袁如果偏低袁不仅会导致残单
8、变大尧相容性变差袁还会直接影响成品的力学性能袁导致产品气味过大遥2结果与讨论2.1稳定剂的加入对接枝工艺的影响保持乳液体系稳定是成功进行乳液聚合的必要条件袁 而稳定剂的加入会影响体系的稳定性遥 当加入较少的稳定剂时袁随着聚合反应的进行袁 覆盖乳胶粒表面的稳定剂分子就会显得不足遥 在这种条件下袁乳胶粒极易发生聚结袁由小乳胶粒变成大乳胶粒袁严重时发生凝聚现象袁导致橡胶析出遥 选择适量的稳定剂袁对聚合体系起到关键的作用遥表 1稳定剂的加入对接枝的影响由表1 可以看出袁随着稳定剂加入量的增多袁聚合体系逐渐稳定袁体系内不断长大的乳胶粒得到新稳定剂的保护袁 减少了游离 SAN 的生成袁保证了乳胶粒聚合增长
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- 胶乳 接枝 工艺 开发