高温溶液聚合合成ACS树脂

作     者：满子博 

作者单位：长春工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟庆新

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：高温溶液聚合 ACS树脂 接枝率 分子量 力学性能 

摘      要：ACS树脂是丙烯腈(AN)、苯乙烯(St)接枝到氯化聚乙烯(CPE)分子主链上形成的一种接枝共聚物。由于采用含氯原子的饱和弹性体CPE代替ABS树脂中的丁二烯,ACS树脂不但具有ABS树脂优良的力学性能、电性能和加工性能,还具有优良阻燃、耐候、抗静电和耐热老化等性能。满足了要求高阻燃、耐候、抗静电和耐热老化等行业对特种ABS树脂的需求。工业上合成ACS树脂主要采用水相悬浮聚合方法生产,该工艺优点是反应温度低,反应过程容易控制,缺点是单体和氯化聚乙烯在水相中较难溶解和溶胀,反应时间长,间歇性生产,产品质量不稳定,且废水处理量较大。高温连续溶液聚合合成工艺因其具有生产过程连续化、工艺简单、流程短、能耗低、成本低、三废少、节能、环保等优点成为国内外企业重点发展的新一代ACS树脂合成工艺。由于工艺技术难度大,目前国内尚未开发成功该聚合工艺。鉴于此,有必要进行高温溶液聚合合成ACS树脂研究。本文以甲苯作为溶剂、过氧化二叔丁基作为引发剂,叔十二烷基硫醇作为链转移剂进行了高温溶液聚合合成ACS树脂研究。考察了聚合反应温度、反应时间、单体配比、CPE橡胶的氯化度及溶胀条件对接枝反应的接枝率、基体相SAN树脂分子量、相形态的影响及接枝率、基体相SAN树脂分子量、相形态与力学性能和加工性能的关系。明确了影响高温溶液聚合合成ACS树脂结构及性能的因素,确定合成高性能ACS树脂的聚合反应条件并得出如下结论:(1)高温溶液聚合合成ACS树脂时,形成CPE-g-SAN接枝共聚物的接枝反应主要发生在聚合反应的低转化率阶段,反应后期几乎无接枝反应发生。(2)引发剂、链转移剂、单体St/AN重量比、溶剂用量、CPE橡胶用量、溶胀条件及氯化度等对CPE-g-SAN的接枝率、基体相SAN树脂的分子量及相形态均有影响。其中,引发剂和链转移剂用量及配比是主要因素。(3)高温溶液聚合合成ACS树脂时接枝率应控制在228%,基体相SAN树脂的分子量应控制在1×10.2×10,CPE橡胶的合适用量为225wt%。(4)高温溶液聚合合成ACS树脂合成的聚合条件为:聚合温度130℃,反应时间4h;配方组成为:甲苯35wt%,CPE用量25wt%,苯乙烯/丙烯腈重量比为3,引发剂0.05.1wt%,链转移剂0.1wt%;在此条件下得到ACS树脂性能为:冲击强度427kJ/m,拉伸屈服强度252MPa,断裂伸长率9000%,弹性模量1300400MPa。