丙烯酸酯類改性劑(ACR)通常為將甲基丙烯酸甲酯接枝于烷基丙烯酸酯彈性體上而得到的高聚物。ACR抗沖擊改性劑屬于核殼結(jié)構(gòu)共聚物。ACR乳膠粒的核組成主要有聚丁二烯和聚丙烯酸丁酯(PBA)兩種成分。根據(jù)乳膠粒核的組成不同主要有兩個(gè)途徑:當(dāng)采用聚丁二烯作為乳膠粒核的主要成分時(shí)，乳膠粒的殼層是通過(guò)MMA單體在聚丁二烯乳膠粒表面的接枝聚合反應(yīng)而形成的;而當(dāng)采用丙烯酸丁酯聚合物為核組分時(shí)則首先進(jìn)行主體為BA(混合物)的種子聚合，然后再分段進(jìn)行主要組成為MMA的殼層單體的聚合反應(yīng)，最終制得具有核/殼結(jié)構(gòu)的彈性體增韌劑。例如在美國(guó)Rohm and Haas公司的專利文獻(xiàn)中，采用多階段乳液聚合技術(shù)，合成以BA一MMA共聚物為主體，并具有內(nèi)軟外硬及交聯(lián)內(nèi)層的核/殼結(jié)構(gòu)聚丙烯酸酯類增韌劑;另一種不同組分的核殼結(jié)構(gòu)彈性體增韌劑則是由丙烯酸(丁)酯、聚丁二烯及苯乙烯組成(MBS)。
ACR具有較高的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、熱變形溫度及耐候性，利用ACR增韌PVC可獲得具有良好沖擊性能的共混體系。目前對(duì)ACR增韌改性的機(jī)理有著幾種不同的理論解釋，一般認(rèn)為:①?gòu)椥泽w粒子應(yīng)力引發(fā)大量的銀紋或剪切帶，從而吸收能量，同時(shí)彈性體粒子及剪切帶均可終止銀紋，防止擴(kuò)展成裂紋;②彈性體通過(guò)自身破裂、延伸或形成孔穴作用來(lái)吸收能量，離散型的核/殼結(jié)構(gòu)的聚合物就可以橫架在裂紋中來(lái)防止裂紋的增長(zhǎng)，其高延伸性可使界面不易完全斷裂，同時(shí)孔穴作用導(dǎo)致應(yīng)力集中而引發(fā)剪切帶，從而吸收能量。
影響ACR核/殼結(jié)構(gòu)乳膠粒對(duì)硬質(zhì)pvc增韌改性效果的主要因素包括。
(1) ACR乳膠粒的粒徑 根據(jù)銀紋剪切帶理論，在兩相共混體系中，分散相彈性體顆粒大小要有一最佳尺寸范圍。尺寸太小起不到終止銀紋的作用，尺寸太大時(shí)雖能有效終止銀紋，但與連續(xù)相的接觸面積下降誘導(dǎo)銀紋數(shù)量減少，抗沖擊強(qiáng)度下降。目前在文獻(xiàn)報(bào)道中，對(duì)乳膠粒尺寸會(huì)影響對(duì)PVC的增韌改性已得到共識(shí)，但對(duì)乳膠粒的最佳尺寸范圍卻說(shuō)法不一。張會(huì)軒等通過(guò)他們的工作認(rèn)定，乳膠粒直徑在0.06 ~1.2μm范圍內(nèi)最佳，在此范圍內(nèi)對(duì)PVC的增韌改性效果隨ACR乳膠粒直徑的增大而增加。
(2)乳膠粒的核/殼結(jié)構(gòu)的組成
①殼層單體的類型 為了使增韌粒子能均勻穩(wěn)定地分散在PVC連續(xù)相中，粒子表面的殼層聚合物要有足夠高的玻璃化溫度，否則在共混過(guò)程中增韌劑粒子會(huì)因表面發(fā)黏而相互聚集，影響增韌效果;另外，還要求乳膠粒的殼層與連續(xù)相PVC基體有一定的相容性，從而在PVC/ACR界面處形成良好的結(jié)合。因此，用于PVC增韌改性的乳膠粒都設(shè)計(jì)成外硬內(nèi)軟的核/殼結(jié)構(gòu)，并普遍選擇玻璃化溫度達(dá)150°C，且與PVC親和性較好的PMMA作為殼層組分。
?、诤?殼組成比 核/殼組成比是影響ACR彈性體對(duì)RPVC增韌改性性能的一個(gè)重要參數(shù)。一方面，核組分PBA含量低時(shí)，改性劑主要由硬組分構(gòu)成，使得銀紋引發(fā)、支化及終止速率降低，不能獲得理想的增韌改性效果;另一方面，核太大時(shí)，硬殼又不能將其完全包裹，從而不能形成完整的核/殼結(jié)構(gòu)，破乳時(shí)由于部分裸露而容易發(fā)生團(tuán)聚，這樣一來(lái)，會(huì)使改性劑無(wú)法均勻地分散在PVC樹(shù)脂中，也同樣達(dá)不到理想的增韌目的。合適的核/殼組成比例要視具體核層和殼層的單體組成而定。
(3)增韌劑ACR的用量 研究結(jié)果表明，增韌劑的用量同樣存在著一個(gè)最佳范圍。如秦慶戊等的實(shí)驗(yàn)表明，增韌劑的用量范圍在6~8份之間，可顯示明顯的增韌效果?？紤]到成本和材料的綜合性能，一般的用量在5%~10%范圍以內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)，既可以獲得較好的抗沖擊性能，又基本上不影響PVC的其它性能。
PVC/ACR共混物具有良好的耐候性，較好的抗沖擊性、透明性、較好的光澤性以及耐燃性。主要用于包裝材料、戶外使用的建材和儀表外殼等。
