羟基官能化ACR的制备及其在PBT改性中的应用研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.003

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (9): 14-19.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.003

羟基官能化ACR的制备及其在PBT改性中的应用研究

马建心¹(), 王国梁¹, 杜中杰², 王武聪², 金华², 邹威¹, 王洪¹, 张晨¹()

^1.北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029
^2.中化石化销售有限公司，上海 200051

收稿日期:2024-01-05 出版日期:2024-09-26 发布日期:2024-09-27
通讯作者: 张晨（1971-），女，教授，从事高性能树脂的制备与改性等方面的研究，zhangch@mail.buct.edu.cn
E-mail:2512273726@ qq. com;zhangch@mail.buct.edu.cn
作者简介:马建心（1998-），男，硕士研究生，从事高分子材料的改性及应用研究工作, 2512273726@ qq. com
第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社
邮编：100048

Preparation of hydroxyl functionalized ACR and its application in PBT modification

MA Jianxin¹(), WANG Guoliang¹, DU Zhongjie², WANG Wucong², JIN Hua², ZOU Wei¹, WANG Hong¹, ZHANG Chen¹()

^1.College of Materials Science and Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.Sinochem Petrochemical Distribution Co，Ltd，Shanghai 200051，China

Received:2024-01-05 Online:2024-09-26 Published:2024-09-27
Contact: ZHANG Chen E-mail:2512273726@ qq. com;zhangch@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用种子乳液法合成了以微交联聚丙烯酸丁酯（PBA）为橡胶核层，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和功能单体丙烯酸羟乙酯（HEA）为壳层的羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子（ACR⁃OH）。将ACR⁃OH与异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）混合后加入聚对苯二甲酸丁二酯（PBT），利用在熔融共混过程中ACR粒子表面羟基与TGIC中环氧基团的反应以及TGIC与PBT端羟基反应的协同作用，得到ACR与PBT具有良好相容性的改性PBT树脂（PBT/TGIC/ACR⁃OH）。考察了ACR⁃OH和TGIC添加量对PBT的冲击强度和拉伸强度的影响。结果表明，由于良好的相容性，羟基官能化ACR的加入可以有效改善PBT的韧性。以100份PBT树脂为基准，当ACR⁃OH和TGIC的添加量分别为20份和2份时，共混物的冲击强度达到20.45 kJ/m²，是纯PBT（2.43 kJ/m²）的8.4倍；同时，在多官能度TGIC的辅助作用下，当ACR⁃OH和TGIC的添加量分别为8份和2份时，改性PBT表现出较好的刚韧平衡，其冲击强度、拉伸强度分别为10.87 kJ/m²和42.1 MPa。

关键词: 乳液聚合, 羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子, 聚对苯二甲酸丁二酯, 相容性, 冲击强度, 拉伸强度

Abstract:

Hydroxy⁃functionalized polyacrylate rubber particles （ACR⁃OH） were synthesized with micro⁃crosslinked polybutyl acrylate （PBA） as a rubber core and methyl methacrylate⁃hydroxyethyl acrylate copolymer （HEA） as a shell through seed emulsion polymerization. ACR⁃OH was mixed with triglycidyl isocyanurate （TGIC） and then added into polybutylene terylene phthalate （PBT）. Owing to the reactions occurring between the hydroxyl groups on the surface of ACR particles and epoxy groups in TGIC and between the epoxy groups in TGIC and hydroxyl end⁃group of PBT in the melt blending process， the modified PBT （PBT/TGIC/ACR⁃OH） gained the good compatibility between ACR and PBT. The effect of the addition of ACR⁃OH and TGIC on the impact strength and tensile strength of the modified PBT were investigated. The results indicated that the addition of ACR⁃OH effectively improved the toughness of PBT due to good compatibility. When the addition amounts of ACR⁃OH and TGIC were 20 and 2 phr， respectively， the impact strength of the modified PBT reached 20.45 kJ/m²， which was 8.4 times as high as that of pure PBT （2.43 kJ/m²）. Moreover， with the help of multi⁃functional TGIC， the modified PBT exhibited both good toughness and good strength at addition amounts of ACR⁃OH and TGIC of 8 and 2 phr， respectively. Its impact strength and tensile strength reached 10.87 kJ/m² and 42.1 MPa， respectively.

Key words: emulsion polymerization, hydroxy?functionalized polyacrylate rubber particles, polybutylene terylene phthalate, compatibility, impact strength, tensile strength

中图分类号:

TQ323.4⁺1

马建心, 王国梁, 杜中杰, 王武聪, 金华, 邹威, 王洪, 张晨. 羟基官能化ACR的制备及其在PBT改性中的应用研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 14-19.

MA Jianxin, WANG Guoliang, DU Zhongjie, WANG Wucong, JIN Hua, ZOU Wei, WANG Hong, ZHANG Chen. Preparation of hydroxyl functionalized ACR and its application in PBT modification[J]. China Plastics, 2024, 38(9): 14-19.

图/表 9

图1 ACR⁃OH、PBT、TGIC之间的反应

FIG.1 The reaction among ACR⁃OH， PBT and TGIC

名称	种子/g	核层/g	壳层/g
BA	5	30	-
MMA	-	-	15
AMA	0.2	1.2	-
APS	0.05	0.35	0.1
SDS	0.4	-	-
OP⁃10	0.1	-	-
碳酸氢钠	0.05	-	-
去离子水	100	-	-
HEA	-	-	3

表1 ACR⁃OH乳液聚合配方

Tab.1 ACR⁃OH emulsion polymerization formula

样品编号	PBT/份	ACR⁃OH/份	TGIC/份	抗氧剂1010/份
PBT⁃0	100	0	2	0.3
PBT⁃1	100	3	2	0.3
PBT⁃2	100	5	2	0.3
PBT⁃3	100	8	2	0.3
PBT⁃4	100	12	2	0.3
PBT⁃5	100	20	2	0.3
PBT⁃6	100	8	0	0.3
PBT⁃7	100	8	1	0.3
PBT⁃8	100	8	3	0.3

表2 PBT/ACR⁃OH/TGIC共混配方

Tab.2 Blending table of PBT/ACR⁃OH/TGIC

图2 不同聚合阶段完成后乳胶粒子的粒径分布

Fig.2 Distribution of emulsion particle size after different polymerization stages

图3 ACR⁃OH的TEM照片（a）与FTIR谱图（b）

Fig.3 TEM image （a） and FTIR spectrum （b） of ACR⁃OH

图4 不同ACR⁃OH添加量下改性PBT的力学性能

Fig.4 Mechanical properties of the modified PBT with different ACR⁃OH addition

图5 不同ACR⁃OH添加量下改性PBT样条的断面形貌

Fig.5 Fracture surface morphology of PBT with different ACR⁃OH addition

图6 不同TGIC添加量下聚合物合金的力学性能

Fig.6 Mechanical strength of composites with different TGIC addition amounts

图7 不同TGIC添加量下改性PBT的断面形貌

FIG.7 Fracture surface morphology of PBT with different TGIC addition

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Preparation of hydroxyl functionalized ACR and its application in PBT modification

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