CN112679669A - 一种pvc树脂加工外润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PVC树脂加工外润滑剂及其制备方法。所述PVC树脂加工外润滑剂包括具有核壳结构的聚合物，所述聚合物的核层为(甲基)丙烯酸烷基酯单体在链转移剂作用下聚合而成，所述壳层包覆在所述核层外，所述壳层由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成；所述核层的重均分子量为1,000～100,000；所述壳层的重均分子量为100,000～1,000,000。所述PVC树脂加工外润滑剂的核层为低分子量的(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物，壳层为高分子量的甲基丙烯酸甲酯聚合物壳层；核层、壳层所形成的结构相互关联，使粒子兼具润滑性与分散性，其在PVC塑料加工中兼具润滑性与分散性，其不降低熔体强度，塑化效果好，还具有透明性高，脱模性佳，高耐热性，无析出等特点。

Description

一种PVC树脂加工外润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂领域，具体涉及一种PVC树脂加工外润滑剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯，简称PVC，是应用最广泛的热塑性树脂，也是世界第二大通用树脂。我国是PVC生产及消费大国，2019年中国的PVC产能达到2518万吨，同时中国的PVC表观消费量达到2027万吨，同比增长7.3％。近年来，随着我过及全球经济的发展，PVC制品产业规模在不断扩大，产量逐年增加。

PVC树脂是极性较强的高分子物质，其分子间和分子内长链段之间的作用力较强，会造成PVC树脂熔体粘度较高，流动性不好，并且对金属加工设备有很强的粘附性。同时，PVC树脂容易受热分解，其分解温度在130～140℃，但其加工温度在180～210℃，很容易导致PVC熔体内部及靠近加工设备表面局部过热，从而造成PVC热降解，无法满足PVC制品在生活和工业中的使用要求。因此，为了减少熔体对金属表面的粘附性及摩擦力，并延长塑化时间，必须加入外润滑剂。目前本行业主要采用硬脂酸，己二酸等为主要原料，经酯化处理得到的外润滑剂，这种产品用于PVC加工时，容易存在析出现象，造成加工不容易塑化，降低生产效率，增加生产成本。

为了解决PVC加工过程中的痛点，专利CN 102417679A提供了一种具有核壳结构的外润滑剂，该外润滑剂包括分子量在50～80万的苯乙烯-羟基乙酸异辛酯核层和包覆在该核层外的聚甲基丙烯酸酯壳层。这种PVC外润滑剂分子量过高，不能在金属表面形成油膜，润滑效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种PVC树脂加工外润滑剂，其具有合适的分子量和结构，在PVC塑料加工中兼具润滑性与分散性，不降低熔体强度，塑化效果好，还具有透明性高，脱模性佳，高耐热性，无析出等特点。

本发明的另一目的在于提供所述PVC树脂加工外润滑剂的制备方法。

本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种PVC树脂加工外润滑剂，包括具有核壳结构的聚合物，所述聚合物的核层为(甲基)丙烯酸烷基酯单体在链转移剂作用下聚合而成，所述壳层包覆在所述核层外，所述壳层由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成；所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的烷基的碳原子数量在2个以上；所述核层的重均分子量为1,000～100,000；所述壳层的重均分子量为100,000～1,000,000。

发明人发现，选用特定的(甲基)丙烯酸烷基酯单体制备成低分子量的核层，可以在PVC加工中能在熔体与金属之间形成油膜减少摩擦力；而高分子量的甲基丙烯酸甲酯聚合形成的壳层又能使整个聚合物能均匀分散到PVC塑料中，使得这种润滑剂在PVC塑料加工中兼具润滑性与分散性，不降低熔体强度，塑化效果好，具有透明性高，脱模性佳，高耐热性，无析出等特点。

优选地，所述核层与壳层的质量比优选为30～60:70～40。核层主要承担润滑的功能，壳层承担分散的功能，在此比例下，壳层能更好地对核层进行包覆。

更优选地，所述核层与壳层的质量比更优选为40～50:60～50。

优选地，所述核层的重均分子量优选为20,000～30,000。在此范围内，有更适合的润滑效果。

更优选地，所述壳层的重均分子量更优选为200,000～400,000。

优选地，所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的烷基的碳原子数量在4个以上。

更优选地，所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体更优选为(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯或丙烯酸2-乙基己酯中的任意一种或几种。

优选地，所述核层中，链转移剂的用量优选为占构成该层单体总量的1％～5％。

优选地，所述链转移剂优选为碳原子数为5～14的硫醇。最优选地，所述链转移剂最优选为正十二硫醇。

所述PVC树脂加工外润滑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.核乳液制备：

S11.在反应器中将去离子水、部分乳化剂、引发剂混合，排出体系空气，升温至60～70℃；

S12.将(甲基)丙烯酸烷基酯单体、链转移剂、余下乳化剂、去离子水预乳化，得到预乳化液；

S13.将部分S12.得到的预乳化液加入S11.的体系中，进行引发，引发反应后，将余下的预乳化液滴加至上述体系中进行反应，得到核乳液；

S2.核壳乳液制备：

S21.将引发剂，乳化剂溶解后加入S1.所得核乳液中；

S22.将甲基丙烯酸甲酯单体、乳化剂、去离子水预乳化，然后滴加S21.的体系中，引发反应，核壳乳液；

S3.、喷雾干燥：将核壳乳液进行喷雾干燥，得到所述具有核壳结构的聚合物。

S3.中，所述喷雾干燥的温度优选为180～210℃。

所述乳化剂可选自本领域常规乳化剂。优选地，所述乳化剂选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐。

所述引发剂可选自本领域常规引发剂。优选地，所述引发剂选自过硫酸盐、有机过氧化物、偶氮类化合物、亚硫酸盐或硫代硫酸盐。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

本发明所述的PVC树脂加工外润滑剂是一种具有核壳结构的聚合物，其中核层为低分子量的(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物，壳层为甲基丙烯酸甲酯聚合物壳层；核层、壳层所形成的结构相互关联，使粒子兼具润滑性与分散性；具体地，低分子量的核层在PVC加工中能在熔体与金属之间形成油膜减少摩擦力，高分子量的壳层使聚合物能均匀分散到PVC塑料中。因此，这种润滑剂在PVC塑料加工中兼具润滑性与分散性，其不降低熔体强度，塑化效果好，还具有透明性高，脱模性佳，高耐热性，无析出等特点。

具体实施方式

如无特殊说明，本发明所用原料、试剂及溶剂，均为商业购买未经任何处理。下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。另外，关于本说明书中“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“质量份”、“质量％”。

本发明中各物性的测试通过如下方法进行

(1)分子量测试

分子量采用GB/T 21863-2008《凝胶渗透色谱法(GPC)用四氢呋喃做淋洗液》的标准进行测试。

(2)塑化时间

将各原料和外润滑剂按组分加入高速混合机，高速混合10min，得到预混料。将预混料加入到转矩流变仪中进行流变性测试(转子转速60r/min，温度180℃)，记录塑化时间。

实施例1

所述PVC树脂加工外润滑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.核乳液制备：

S11.在带有温度计，通氮气管，回流装置和搅拌装置的2000ml烧瓶中，加入二苯氧基磺酸盐1.2g，十二烷基苯磺酸钠1.2g，过硫酸钾0.72g，去离子水320g，通氮气排出体系空气，搅拌溶解加热升温至70℃。

S12.将232.8g丙烯酸丁酯单体、7.2g正十二硫醇，十二烷基苯磺酸钠1.2g、去离子水160g高速均质分散，进行预乳化，得到预乳化液；

S13.将67g S12.得到的预乳化液加入S11.的体系中，进行引发，待引发放热以后，在75℃下，将余下的预乳化液滴加至上述体系中进行反应，滴加时间为2h，滴加完毕后保温1.5h，得到核乳液；

S2.核壳乳液制备：

S21.在带有温度计，通氮气管，回流装置和搅拌装置的2000ml烧瓶中，加入上述S13.的核乳液724.32g，过硫酸钾1.08g，二苯氧基磺酸盐5.4g，去离子水180g，通氮气，搅拌升温至70℃。

S22.将360g甲基丙烯酸甲酯、1.8g十二烷基苯磺酸钠、240g去离子水混合高速均质预乳化后，然后滴加S21.的体系中，滴加3h，保温1.5h，核壳乳液；

S3.、喷雾干燥：采用常规喷雾干燥设备，将核壳乳液在210℃下进行喷雾干燥，得到所述具有核壳结构的聚合物。

实施例2

与实施例1相同，区别仅在于将丙烯酸丁酯用量调整为235.2g、正十二硫醇用量调整为4.8g。

实施例3

与实施例1相同，区别仅在于将丙烯酸丁酯用量调整为237.6g、正十二硫醇用量调整为2.4g。

对比例1

与实施例1相同，区别仅在于将丙烯酸丁酯用量调整为238.8g、正十二硫醇用量调整为1.2。

对比例2

与实施例1相同，区别仅在于将丙烯酸丁酯用量调整为240g、正十二硫醇用量调整为0。

将实施例1～3，对比例1～2制得的PVC加工润滑剂粉末与市售优质PVC加工润滑剂，进行性能测试并对比，结果见表1。

表1

从表1可知，核层的重均分子量对技术效果有重要影响，当核层的分子量过大，会导致由于PVC料与螺杆机及机筒内表面之间的摩擦力较大，所以塑化时间短，表明润滑效果不佳。通过链转移剂的加入量，可以容易地控制核层重均分子量。当核层重均分子量控制在本发明所述范围内时，由于外润滑剂的加入减少了摩擦力，从而延长了塑化时间，但是塑化时间太长影响加工速度。从实施例2可以看出，当核层聚合物分子量控制在2～3万时，塑化效果与外样L-1000接近。

Claims (10)

1.一种PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，包括具有核壳结构的聚合物，所述聚合物的核层为(甲基)丙烯酸烷基酯单体在链转移剂作用下聚合而成，所述壳层包覆在所述核层外，所述壳层由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成；所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的烷基的碳原子数量在2个以上；所述核层的重均分子量为1,000～100,000；所述壳层的重均分子量为100,000～1,000,000。

2.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述核层与壳层的质量比为30～60:70～40。

3.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述核层与壳层的质量比为40～50:60～50。

4.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述核层的重均分子量为20,000～30,000。

5.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述壳层的重均分子量为200,000～400,000。

6.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的烷基的碳原子数量在4个以上。

7.根据权利要求1或6所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体为(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯或丙烯酸2-乙基己酯中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述核层中，链转移剂的用量占构成该层单体总量的1％～5％。

9.根据权利要求1所述PVC树脂加工外润滑剂，其特征在于，所述链转移剂为碳原子数为5～14的硫醇。

10.权利要求1至9任一项所述PVC树脂加工外润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.核乳液制备：

S11.在反应器中将去离子水、部分乳化剂、引发剂混合，排出体系空气，升温至60～70℃；

S12.将丙烯酸烷基酯单体、链转移剂、余下乳化剂、去离子水预乳化，得到预乳化液；

S13.将部分S12.得到的预乳化液加入S11.的体系中，进行引发，引发反应后，将余下的预乳化液滴加至上述体系中进行反应，得到核乳液；

S2.核壳乳液制备：

S21.将引发剂，乳化剂溶解后加入S1.所得核乳液中；

S22.将甲基丙烯酸甲酯单体、乳化剂、去离子水预乳化，然后滴加S21.的体系中，引发反应，核壳乳液；

S3.、喷雾干燥：将核壳乳液进行喷雾干燥，得到所述具有核壳结构的聚合物。