本发明涉及高分子材料加工,具体涉及一种高光泽asa胶粉及其制备方法。
背景技术:
1、asa胶粉是一种由丙烯酸酯(a)、苯乙烯(s)、丙烯腈(a)组成的三元聚合物,asa胶粉是一种典型的核壳冲击改性剂,其中,核为丙烯酸酯类橡胶,壳为经过接枝的苯乙烯和丙烯腈的共聚物。asa胶粉性能与abs胶粉性能相似,都具有良好的力学性能、加工性能、电绝缘性能、耐化学品性能、着色性能,但由于asa胶粉引入了不含双键的丙烯酸酯橡胶,asa胶粉的耐候性能远高于abs胶粉。asa胶粉不仅能够作为增韧改性剂,改性聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龙等热塑性塑料,还能够与苯乙烯-丙烯腈共聚物掺混制成asa工程树脂,被广泛应用于汽车、电子电器、户外建材等领域。
2、中国专利cn 113150460 a公开了一种asa树脂的制备方法,本发明在合成asa接枝共聚物阶段使用双烯烃单体代替传统的交联剂和接枝剂,在提高asa树脂交联成度和接枝效率的同时,降低聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度,进而全面提升asa树脂的各项性能,经改进工艺后的asa树脂其冲击强度大于10kj/m2,达到了进口asa树脂的水平。但是asa树脂仅有高的冲击强度是不够的,还要有良好的光泽性。
3、中国专利cn 109897141 b提供的asa树脂,其制备原料包括主料、引发剂和分子量调节剂;以质量百分含量计,所述主料包括以下组分:丙烯酸橡胶6-30%、asa聚合溶剂10-40%、苯乙烯30-55%、丙烯腈10-25%;所述引发剂的质量为所述丙烯酸橡胶、苯乙烯和丙烯腈总质量的0.01-0.1%;所述分子量调节剂的质量为所述丙烯酸橡胶、苯乙烯和丙烯腈总质量的0.01-0.8%。上述asa树脂采用本体聚合方法制备asa树脂,制备方法简单,没有乳液聚合带入的乳化剂等杂质,克服了乳液聚合asa产生大量废水的问题,但是一方面采用本体聚合的方式不易控制粒径,另一方面得到的asa树脂的光泽性不好,难以满足汽车配饰等行业的需求。
4、asa树脂的核心在于asa高胶粉的制备,其技术瓶颈主要是核壳结构、粒度控制及其基体塑料的分散、润湿、相容,是一个系统性的研发和生产工程。目前asa树脂胶粉的制备方法主要有:乳液掺混法、接枝法两大类。目前主要采用接枝法制备,接枝法又分本体聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法。本体聚合、悬浮聚合由于橡胶粒径不易控制,难以得到高质量产品。乳液接枝聚合法有利于控制反应速度和粒径的分布,乳液接枝聚合法还可分为一步聚合法和多步聚合法,由于一步聚合法难以控制反应速率,所得乳液的乳胶粒子的数量增大、粒径减小,乳胶粒子的表面积也随之增大,造成壳层难以将其包覆,使asa树脂胶粉的冲击强度、着色性、流动性降低,不能满足用户需求。基于此,本领域的研究人员一直致力于开发asa胶粉及其制备工艺,致力于控制其粒径、结构进而提高其性能。
5、但是用于汽车、电子产品等领域的一些asa树脂仅具有优异的耐候性是不够的,还需要良好的光泽性和冲击性能。现有的asa胶粒无法在兼顾材料的耐冲击性能的同时提高树脂的光泽性,限制了其在汽车、电子产品等领域的应用。因此,找到一种兼具良好的冲击性和光泽性的asa树脂材料就成了行业内亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明针对上述问题,提供了一种高光泽asa胶粉及其制备方法,所述的asa胶粉由内而外包含芯层、核层和壳层三层结构,通过优化单体组分及配比、控制粒径等,制备得到的asa胶粉不仅具有良好的冲击强度和耐热性,显著提高了光泽性。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一方面,本发明提供了一种高光泽asa胶粉,为丙烯酸酯橡胶与苯乙烯-丙烯腈共聚物的接枝共聚物,由内到外分别为芯层、核层和壳层;所述的芯层的粒径为50-100nm;所述的高光泽asa胶粉的粒径为100-300nm;
4、所述的芯层,原料按照质量份数计,包含以下组分:
5、丙烯酸丁酯100-120份;
6、甲基丙酰胺1-5份;
7、复合乳化剂1-10份;
8、引发剂1-10份;
9、纳米二氧化硅0.5-1.2份;
10、水100-180份。
11、优选地,所述的芯层的粒径为60-80nm;所述的高光泽asa胶粉的粒径为220-240nm。
12、优选地,所述的高光泽asa胶粉的分子量为400000-600000。
13、优选地,所述的芯层,原料按照质量份数计,包含以下组分:
14、丙烯酸丁酯90-120份;
15、甲基丙酰胺2.5-5份;
16、复合乳化剂4-10份;
17、引发剂5-10份;
18、纳米二氧化硅0.8-1.2份;
19、水150-180份。
20、进一步优选地,所述的芯层,原料按照质量份数计,包含以下组分:
21、丙烯酸丁酯100份;
22、甲基丙酰胺4份;
23、复合乳化剂6份;
24、引发剂8份;
25、纳米二氧化硅1.2份;
26、水180份。
27、优选地,所述的复合乳化剂包含烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠、脂肪酸酰胺和碳酸氢钾。
28、优选地,所述的复合乳化剂中,烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠和2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠的质量比为1:0.4-0.8;进一步优选地,烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠和2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠的质量比为1:0.5-0.6。
29、优选地,所述的复合乳化剂,按质量份数计,包含以下组分:烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠10-20份、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠10-14份、脂肪酸酰胺1-2份和碳酸氢钾6-8份。
30、进一步优选地,所述的复合乳化剂,按质量份数计,包含以下组分:烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠18份、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠10.8份、脂肪酸酰胺1.2份和碳酸氢钾6份。
31、优选地,所述的复合乳化剂的制备方法为:将烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠加水溶解,在20-30℃下混合20-30min;加入脂肪酸酰胺和碳酸氢钾,继续混合10-15min,得到复合乳化剂。
32、优选地,所述的引发剂为过硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸氢盐中的至少一种;
33、进一步优选地,所述的引发剂为过硫酸盐;
34、更优选地,所述的引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾。
35、优选地,所述的过硫酸铵和过硫酸钾的质量比为1:1-1.2;进一步优选地,所述的过硫酸铵和过硫酸钾的质量比为1:1。
36、优选地,所述的核层,原料按质量分数计,包含以下组分:
37、苯乙烯15-25份;
38、丙烯腈4-10份;
39、复合乳化剂0.1-1.5份;
40、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.5-1.2份;
41、引发剂0.1-0.3份;
42、分子量调节剂0.05-0.15份;
43、水20-40份;
44、进一步优选地,所述的核层,原料按质量分数计,包含以下组分:
45、苯乙烯20-25份;
46、丙烯腈5-10份;
47、复合乳化剂0.8-1.2份;
48、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.5-0.8份;
49、引发剂0.1-0.2份;
50、分子量调节剂0.05-0.08份;
51、水30-40份;
52、更优选地,所述的核层,原料按质量分数计,包含以下组分:
53、苯乙烯21份;
54、丙烯腈6份;
55、复合乳化剂1.2份;
56、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.6份;
57、引发剂0.2份;
58、分子量调节剂0.06份;
59、水38份;
60、优选地,所述的分子量调节剂为二硫化二异丙基黄原酸酯和正十二烷基;
61、优选地,所述的二硫化二异丙基黄原酸酯和正十二烷基的质量比为0.1-0.5:1;进一步优选地,所述的二硫化二异丙基黄原酸酯和正十二烷基的质量比为0.2:1。
62、优选地,所述的壳层,原料按质量分数计,包含以下组分:
63、苯乙烯40-60份;
64、丙烯腈32-45份;
65、甲基丙烯酸甲酯2-5份;
66、复合乳化剂0.2-2份;
67、引发剂0.2-1份;
68、水40-100份;
69、进一步优选地,所述的壳层,原料按质量分数计,包含以下组分:
70、苯乙烯40-50份;
71、丙烯腈32-40份;
72、甲基丙烯酸甲酯3-5份;
73、复合乳化剂0.8-2份;
74、引发剂0.2-0.8份;
75、水60-100份;
76、更优选地,所述的壳层,原料按质量分数计,包含以下组分:
77、苯乙烯45份;
78、丙烯腈38份;
79、甲基丙烯酸甲酯4份;
80、复合乳化剂1.2份;
81、引发剂0.4份;
82、水80份;
83、优选地,所述的芯层:核层:壳层的质量比为25-40:30-35:30-40;进一步优选地,所述的芯层:核层:壳层的质量比为32:34:38。
84、另一方面,本发明提供了上述高光泽asa胶粉的制备方法,包含以下步骤:
85、s1:将丙烯酸丁酯、甲基丙酰胺、复合乳化剂、引发剂、纳米二氧化硅和水混合,聚合得到芯层乳液;
86、s2:芯层乳液与苯乙烯、丙烯腈、复合乳化剂、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、分子量调节剂和水混合,加入引发剂聚合,得到核层包裹芯层的双层结构;
87、s3:s2得到的核层包裹芯层的双层结构与苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、复合乳化剂和水混合,加入引发剂聚合,凝聚、熟化、脱水、干燥。
88、优选地,s1中,所述的聚合的温度为55-65℃;
89、优选地,s2中,所述的聚合的温度为60-80℃;
90、优选地,s3中,所述的聚合的温度为80-90℃。
91、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
92、1、本发明提供的asa胶粉为三层结构,由内到外分别为芯层、核层和壳层,在制备芯层时,添加纳米二氧化硅,优化复合乳化剂及各组分配比,并控制粒径,一方面保证了材料的相容性,另一方面使材料具有更高的光泽性;在制备核层时,通过优化组分,控制分子量,在保证asa胶粒的耐候性、耐热性、冲击强度的性能的同时,显著提高了其光泽性;进一步通过壳层控制asa胶粉的粒径,在保证asa胶粒的耐候性、耐热性、冲击强度的性能的同时,显著提高了其光泽性。
93、2、本发明通过优化单体组分及配比,通过优化制备方法,在保证asa胶粒的耐候性、耐热性、冲击强度的性能的同时,显著提高了其光泽性。
1.一种高光泽asa胶粉,为丙烯酸酯橡胶与苯乙烯-丙烯腈共聚物的接枝共聚物,由内到外分别为芯层、核层和壳层;所述的芯层的粒径为50-100nm;所述的高光泽asa胶粉的粒径为100-300nm;
2.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的高光泽asa胶粉的分子量为400000-600000。
3.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的芯层,原料按照质量份数计,包含以下组分:
4.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的复合乳化剂包含烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠、脂肪酸酰胺和碳酸氢钾。
5.根据权利要求4所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的复合乳化剂中,烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠和2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠的质量比为1:0.4-0.8。
6.根据权利要求4所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的复合乳化剂,按质量份数计,包含以下组分:烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠10-20份、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠10-14份、脂肪酸酰胺1-2份和碳酸氢钾6-8份。
7.根据权利要求4所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的复合乳化剂的制备方法为:将烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠、2-丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠加水溶解,在20-30℃下混合20-30min;加入脂肪酸酰胺和碳酸氢钾,继续混合10-15min,得到复合乳化剂。
8.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的引发剂为过硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸氢盐中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的引发剂为过硫酸盐。
10.根据权利要求9所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾;所述的过硫酸铵和过硫酸钾的质量比为1:1-1.2。
11.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的核层,原料按质量分数计,包含以下组分:
12.根据权利要求11所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的核层,原料按质量分数计,包含以下组分:
13.根据权利要求11所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的分子量调节剂为二硫化二异丙基黄原酸酯和正十二烷基;所述的二硫化二异丙基黄原酸酯和正十二烷基的质量比为0.1-0.5:1。
14.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的壳层,原料按质量分数计,包含以下组分:
15.根据权利要求14所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的壳层,原料按质量分数计,包含以下组分:
16.根据权利要求1所述的高光泽asa胶粉,其特征在于,所述的芯层:核层:壳层的质量比为25-40:30-35:30-40。
17.权利要求1-16任一项所述的高光泽asa胶粉的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
18.根据权利要求17所述的制备方法,其特征在于,