丙烯酸酯类聚合物(ACR)是常用的PVC改性剂之一,根据结构和改性目的不同可以分为两类:一类是高分子量的丙烯酸丁酯(~5%,质量分数)/甲基丙烯酸酯(BA/MMA)无规共聚物,用于改进pvc的加工性能,为ACR加工助剂;另一类是以交联聚丙烯酸丁酯(PBA)为核、PMMA为壳的核一壳型聚合物,主要改进PVC的抗冲性能,为AC抗冲改性剂。当ACR抗冲改性剂与PVC共混时,壳层与PVC相容,交联PBA形成橡胶分散相,分散相弹性较高,能吸收能量,从而提高PVC材料的抗冲击性能。用ACR改进PVC抗冲性能,可以采用物理共混和接枝共聚两种方法,由于接枝共聚能使部分ACR与PVC以化学键连接,并由接枝共聚物起相容剂的作用,改性效果较好。
ACR-g-VC聚合方可采用乳液聚合或悬浮聚合方法。其中悬浮聚合是制备ACR-g-VC共聚树脂的主要方法,又可分为两种方法:一种是以破乳后ACR粒子与VC悬浮接枝共聚;另一种是直接加人ACR胶乳,与VC悬浮接枝共聚。
在5L高压反应釜中以十二烷基苯磺酸钠为乳化剂、过硫酸钾为引发剂、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,在70℃下间歇法合成交联PBA胶乳。然后补加过硫酸钾水溶液,在70℃下连续滴加MMA单体(滴加速度2g/min左右)进行聚合,MMA单体滴加完毕后继续反应1h,得到ACR胶乳。然后,在5L高压反应釜中,以聚乙烯醇(PVC, KH20)和羟丙基甲基纤维素(HPMC,65SH50)为分散剂、偶氮二异丁腈 (AIBN)为引发剂、硫化钠为水相阻聚剂、碳酸氢钠为pH值调节剂,进行VC均聚和ACR胶乳存在下的VC接枝共聚,聚合温度控制在(62士0.5) °C。
ACR-g-VC共聚树脂是以ACR分子为主链、PVC为支链的聚合物,但体系中同时存在未参加接枝反应的ACR和VC均聚物,因此实际上是ACR与VC的接枝物、ACR和VC均聚物的共混物。ACR-g-VC共聚树脂的结构可以从以下几个方面考虑:ACR的结构、组成和含量、接枝率、支链PVC和均聚PVC的平均分子量。
与PVC均聚物和PVC/ACR共混物相比,ACR-g-VC共聚物具有许多性能优点:接枝共聚物的流变性能比纯PVC好,塑化时间短、熔融温度低,有利于加工和提高制品质量。接枝共聚物的冲击强度不仅远大于均聚PVC,而且在ACR含量相同条件下,优于PVC/ACR共混物,随着共聚物中ACR含量的增加,冲击强度提高; ACR-g-VC共聚物的拉伸强度略低于均聚PVC,断裂伸长率则较大。此外,ACR-g-VC共聚树脂的耐候性较好。
ACR-g-VC共聚物可采用类似PVC的加工配方和加工技术。由于ACR不仅有抗冲改性作用,而且还有改进加工性能的作用,因此,ACR-g-VC共聚物的加工性能优于纯PVC,塑化时间较短、熔体强度较高,注塑、吹塑、挤出加工性能和发泡成型性均较好。与EVA-g-VC、CPE-g-VC共聚物相比,ACR-g-VC共聚物的加工范围宽,即加工温度、加工时间等参数对性能的影响较小,加工条件的选择和控制相对容易。
ACR-g-VC共聚物可用于生产抗冲性能要求较高的PVC硬制品。同时,由于ACR-g-VC共聚物中不含双键,其耐候性优异,故特别适宜制造户外使用的制品,如壁板、门窗框、雨水槽、输送管和导线管等。