以聚四氟乙烯为核的复合粒子的制备及应用性能

>聚四氟乙烯(PTFE)具有耐化学腐蚀性优异、耐高低温、介电常数小、摩擦系数和表面能小等优点。但是,PTFE与其它高分子材料的相容性差,难以与其它高分子材料黏结和分散。对PTFE进行表面改性是提高PTFE与其它高分子材料相容性的重要措施。本文以制备具有良好分散性的塑料改性用PTFE复合粒子为目标,以商品化PTFE分散粒子为种子,丙烯酸酯和苯乙烯/丙烯腈为包覆单体,通过种子乳液聚合制备PTFE复合粒子,并对PTFE复合粒子在改进聚氯乙烯(PVC)加工塑化特性和ABS燃烧熔滴性能方面的应用进行了研究。以PTFE分散粒子为种子,通过甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯(MMA/BA)种子乳液聚合制备核-壳结构型PTFE-聚丙烯酸酯(PTFR-ACR)复合粒子,研究了聚合方式、种子乳液用量和乳化剂用量对聚合稳定性、复合乳胶粒子粒径分布和形态的影响。发现半连续乳液聚合的稳定性优于间歇乳液聚合,采用预加单体再直接滴加单体的半连续乳液聚合工艺,PTFE种子乳液浓度为15%,OP-10用量为单体质量的1%时,聚合过程稳定,凝聚物少,PTFE-ACR复合粒子为296nm,壳层厚度约为55nm。当OP-10用量为0.5～1.0%时,滴加预乳化单体半连续乳液聚合制备的PTFE-ACR复合粒子平均粒径和壳层平均厚度随乳化剂用量增加而增加,当OP-10用量为2%时,复合乳胶粒子平均粒径减小。在优化工艺条件下制备的PTFE-ACR复合粒子形态规整,有较明显的核-壳结构,达到良好包覆改性效果。以PTFE分散粒子为种子,进行苯乙烯/丙烯腈(St/AN)种子乳液聚合,研究了聚合方式、OP-10和十二烷基硫酸钠(SDS)复合乳化剂组成和用量对聚合稳定性、复合乳胶粒子平均粒径及粒径分布和形态的影响。发现单体预乳化半连续聚合稳定性高于间歇乳液聚合,两者又高于单体未乳化半连续聚合；当OP-10/SDS复合乳化剂(OP-10/SDS质量比为2-1/2)用量小于4%时,采用间歇和半连续乳液聚合得到的复合乳胶粒子的平均粒径均大于PTFE种子；当复合乳化剂用量大于4%时,复合乳胶粒子平均粒径小于PTFE种子,与St/AN共聚物(SAN)二次粒子形成有关。间歇乳液聚合和单体预乳化半连续聚合的优化工艺条件为：PTFE种子浓度15%,乳化剂用量分别为OP-10/SDS=1%/1%和OP-10/SDS=2%/1%时,所得PTFE-SAN复合乳胶粒子平均粒径分别为327nm和302nm。PTFE粒子呈棒状或鹅卵状,而种子间歇乳液聚合和单体预乳化半连续乳液聚合得到的PTFE-SAN复合粒子均呈球状,PTFE被SAN包覆较完全。采用熔融共混制备PVC/PTFE-ACR复合材料,透射电镜和扫描电镜观察发现PTFE-ACR复合粒子在PVC中达到均匀分散。PVC树脂在加入PTFE-ACR复合粒子后,加工塑化时间明显缩短,当PTFE-ACR复合粒子用量为0.5%时,塑化时间从纯PVC树脂的1.25min缩短到0.47min,平衡扭矩略有减小,说明PTFE-ACR复合粒子是PVC的优良加工助剂。熔融共混后PTFE-SAN复合粒子在在ABS中良好分散。PTFE-SAN复合粒子的添加能加速ABS的塑化,但熔体流动指数随着PTFE-SAN复合粒子添加量增加而减小,流动性降低。PTFE-SAN复合粒子的添加可使ABS燃烧速度降低,并克服ABS燃烧过程的熔体滴落性,是优良的ABS抗熔滴剂。