PVC抗冲改性机理和新型PVC冲击改性剂的设计
MBS树脂-PVC抗冲改性剂生产方法
MBS树脂-PVC抗冲改性剂生产方法MBS树脂是在粒子设计概念下合成的一种新型高分子材料，由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B) 及苯乙烯(S)采用乳液接枝聚合法制备而成。
在亚微观形态上具有典型的核-壳结构，核心是1个直径为10~100 nm的橡胶相球状核，外部是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的壳层。
由于甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯(pvc)的溶解参数相近，在PVC树脂和橡胶粒子间起到界面粘接剂的作用，在与PVC加工混炼过程中形成均相，而橡胶相则以粒子状态分布于PVC连续介质中，呈现海岛结构，这种特殊结构赋予了制品优异的抗冲击性能。
当PVC中加入5%~ 10%的MBS树脂时，可使制品的冲击强度提高4~ 15倍，同时，还可改善制品的耐寒性和加工流动性，且能够保持PVC树脂原有的光学性能，因此，MBS 树脂作为PVC树脂的抗冲改性剂具有广泛的应用前景。
1 MBS树脂的生产方法MBS又称为透明ABS，由于两者的生产方法相似，早期许多生产厂家使用相同的工艺路线，甚至在同一条生产线上生产这两种产品。
随着技术的发展，工艺过程日趋完善，各生产厂家的生产工艺略有差异，但基本原理是一样的，即丁二烯和苯乙烯作为单体在水和乳化剂中进行乳化，在引发剂的引发作用下进行聚合，生产丁苯胶乳(SBR胶乳)，再加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯进行乳液接枝聚合，得到MBS 树脂接枝胶乳(MBS树脂胶乳)，最后经过凝聚、脱水和干燥处理后得到MBS粉料。
在MBS树脂的整个生产工艺过程中，SBR胶乳的合成技术、MBS胶乳的合成技术以及MBS胶乳的凝聚技术是生产的三大关键技术。
1.1丁苯胶乳的制备[1-2]丁苯胶乳的合成，一般采用乳液聚合法。
为了满足抗冲击性和透明性的要求，必须控制SBR胶乳的粒径、粒径分布及交联度，同时，折光指数必须与PVC相匹配。
从理论上讲，橡胶相玻璃温度越低，增韧效果越好，常选择在-40℃以下。
大多数厂家在丁苯胶乳制备中，丁二烯质量分数选择大于70%，但也有厂家选用纯丁二烯胶乳。
高抗冲聚氯乙烯的配方设计
高抗冲聚氯乙烯的配方设计
抗冲聚氯乙烯是一种具有良好耐冲击特性的塑料材料，被广泛应用于汽车、电器、建筑等领域。
随着使用要求的不断提高，高抗冲聚氯乙烯的需求也逐渐增加。
而高抗冲聚氯乙烯的配方设计则成为其中的关键环节。
高抗冲聚氯乙烯配方设计需要考虑多个因素，如增塑剂种类、添加剂用量、成型工艺等。
以下是一些关键要素的介绍。
增塑剂种类增塑剂是使塑料材料变得易弯曲和柔软的物质。
目前市面上主要有两类增塑剂：非挥发性增塑剂和挥发性增塑剂。
其中，挥发性增塑剂在高温下易挥发，容易引起环境污染和健康危害，因此在一些应用领域受到限制。
而在高抗冲聚氯乙烯配方设计中，一般使用非挥发性增塑剂，如环氧化大豆油或醇酸增塑剂等。
添加剂用量添加剂的种类和用量在高抗冲聚氯乙烯的配方设计中也起着重要作用。
常见添加剂有光稳定剂、氧化剂、润滑剂等。
光稳定剂可以提高材料的耐光性，避免材料破裂、龟裂等问题；氧化剂可以抑制材料老化和变黄；润滑剂可以提高材料流动性和成型效果。
对于高抗冲聚氯乙烯，添加适量的光稳定剂和润滑剂是非常必要的。
成型工艺成型工艺是指塑料制品的加工工艺。
高抗冲聚氯乙烯在成型过程中需要注意的要点有：机器的温控、
塑化温度、冷却时间和成型压力等。
这些工艺参数的调整可以改变材料的性能和特性，达到最优化的配方成型。
总的来说，高抗冲聚氯乙烯的配方设计是一个综合性的工作。
必须考虑到材料性能、加工工艺和成本控制等多方面的因素。
通过科学的配方设计和合理的生产制造，高抗冲聚氯乙烯材料可以实现更高的强度和抗冲击性，为社会提供更加安全、环保、可靠的塑料制品。
PVC抗冲改性剂的性能及应用
8.94
8.82
8.21
9.00
2.1橡胶弹性体的增韧机理
迄今报道的弹性体抗冲改性剂的增韧机理大致包括微裂纹理论、多重裂纹理论，屈服膨胀理论，次级转变理论、银纹支化理论、韧化机理和银纹-剪切带理论等。尽管这些理论各有不完善之处，但由Bucknall等人提出的银纹-剪切带理论则能较为合理地解释弹性体抗冲改性剂增韧塑料配合物的各种现象。
综上，根据银纹一剪切带理论，弹性体改性剂粒子降低了总的银纹引发应力，并利用微粒变形和剪切带阻止银纹的增长，从而起到抗冲增韧的作用。
弹性体改性剂又可分为预定弹性体(PDE)型、非预定弹性体（NPDE）型和过渡型三类：
核一壳结构的ACR类即属预定弹性体（PDE）型，其核为软状弹性体，赋予制品抗冲性能：包围核的壳具有高玻璃化温度，主要功能是使改性剂微粒之间相互隔离、防止结团聚集，形成可自由流动的细粉颗粒，改善操作性，促进改性剂在聚合物基体中的分散以及增强改性剂与树脂基体之间的相互作用，使改性剂能够偶联到基体树脂上。
过渡型抗冲改性剂是指介于预定弹性体（PDE）型和非预定弹性体（NPDE）型抗冲改性剂之间的抗冲改性剂。过渡型抗冲改性剂结构中含有一定限度的交联弹性体，并且其在PVC熔体中能保持大部分形状，但对加工条件仍有显著的敏感性，ABS三元共聚物被认为是此类改性剂的代表。
pvc改性方法
pvc改性方法PVC改性方法。
PVC（聚氯乙烯）是一种常见的塑料材料，具有优良的耐候性、耐腐蚀性和机械性能，因此在建筑、医疗、包装等领域得到了广泛应用。
然而，PVC材料在某些方面仍存在一些不足，如耐热性、耐候性、抗冲击性等，因此需要进行改性以满足特定的应用需求。
本文将介绍几种常见的PVC改性方法，以供参考。
添加增塑剂。
PVC的塑化剂主要用于提高PVC的柔韧性和加工性能，常见的增塑剂有邻苯二甲酸酯类、环氧化物类、磷酸酯类等。
通过添加适量的增塑剂，可以显著改善PVC的加工性能和耐寒性，使其更适用于低温环境下的使用。
引入抗冲击剂。
PVC材料本身较脆，容易发生断裂，为了提高其抗冲击性能，可向PVC中添加抗冲击剂。
常见的抗冲击剂有丙烯腈橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丙烯腈共聚物等，这些抗冲击剂能够有效提高PVC的抗冲击性能，使其更适用于需要承受冲击负荷的场合。
改变聚合工艺。
PVC的聚合工艺对其性能有着重要影响，通过改变聚合工艺参数，如温度、压力、聚合时间等，可以调控PVC的分子结构和分子量分布，从而改善其物理性能。
例如，采用悬浮聚合工艺可以得到分散性好、粒径均匀的PVC颗粒，从而提高制品的透明度和表面光泽。
表面处理。
PVC制品的表面处理对其外观和性能有着重要影响，常见的表面处理方法包括喷涂、涂覆、印刷等。
通过表面处理，可以改善PVC制品的耐候性、耐化学性、耐磨性等，使其更适用于户外环境和特殊工况下的使用。
总结。
综上所述，PVC的改性方法包括添加增塑剂、引入抗冲击剂、改变聚合工艺和表面处理等。
通过这些改性方法，可以显著改善PVC的性能，使其更符合特定的应用需求。
在实际应用中，需要根据具体的要求和条件选择合适的改性方法，以实现最佳的效果。
希望本文所介绍的内容能为PVC材料的改性提供一些参考和帮助。
(zcx)抗冲改性剂在PVC共混改性中的作用原理及PVC-M管材研制的探讨
增韧改性聚氯乙烯（PVC-M）管材
试制PVC-M管材所需条件： 1、共混改性高速混料机； 2、转矩流变仪； 3、高性能挤出机； 4、抗冲改性剂； 5、质量标准； 6、测试设备，（1）液压实验系统，（2）二氯甲烷浸渍试验仪， （3）落锤冲击实验机，（4）电子拉力实验机，（5）热变形、 维卡测定仪，（6）拉伸冲击设备（摆锤型），（7）高速冲击 实验设备（由高度21.5米，直径75mm钢管，不同质量冲锤，长 度400mm刚性V型垫铁组成）
PVC塑料与树脂技术年会
抗冲改性剂在PVC共混改性中的作 用原理及PVC-M管材研制的探讨
新疆蓝山屯河节水科技有限公司 技术中心:周春销
聚合物共混改性
高分子聚合物的改性方法多种多样，总体上可 划分为共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、 表面改性几大类。高分子材料改性的一个重要内容是 改善其耐冲击性能，PVC树脂是一个极性非结晶性高 聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的 材料；抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后，冲击改 性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利 用粒子自身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长， 吸收掉传入材料体内的冲击能，从而达到抗冲击的目 的。
PVC/CPE共混体系
以下简单介绍几种常用抗冲改性剂在PVC中的 应用原理。 CPE是聚乙烯氯化后的产物，氯含量为25%40%的CPE具有弹性体的性质。其中，氯含量为 35%左右的CPE与PVC相容性较好，可用于PVC的 共混改性。通常采用氯含量为36%的CPE作为PVC 的增韧改性剂。 在PVC/CPE共混体系中，体系的组成、共混温 度、共混方式、混炼时间等因素都会影响增韧效果。
PVC/ACR共混体系
配方 缺口冲击 强度 (kj/m2) 30.0 拉伸屈服 强度 MPa 45.3 拉伸断裂 维卡软 强度 化点 MPa ℃ 36.2 83.6
PVC抗冲改性剂--MBS树脂的生产技术
PVC抗冲改性剂--MBS树脂的生产技术MBS树脂是由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)及苯乙烯(S)采用乳液接枝聚合法制备的一种三元共聚物。
在亚微观形态上具有典型的核--壳结构，内核是一个直径为10-100 nm 的橡胶相球状物，外壳是由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的。
由于甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯(PVC)的溶解度参数相近，它在PVC树脂和橡胶粒子间起到界面粘接剂的作用，在与PVC 加工混炼过程中形成均相，而橡胶相则以粒子状态分布于PVC连续介质中，呈现海岛结构，这种特殊结构赋予了制品优异的抗冲击性能。
当PVC中加入5％-10％的MBS树脂时，可使制品的冲击强度提高4-15倍，同时还可改善制品的耐寒性和加工流动性，且能够保持PVC 树脂原有的光学性能，因此MBS树脂作为PVC树脂的抗冲击改性剂具有广泛的前景。
1 MBS树脂的生产工艺MBS树脂的生产过程是先以丁二烯和苯乙烯在水和乳化剂中进行乳化，在引发剂的引发作用下进行聚合，生产丁苯胶乳(SBR胶乳)，再加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯进行乳液接枝聚合，得到MBS树脂接枝胶乳(MBS树脂胶乳)，最后经过凝聚、脱水和干燥处理后得到MBS树脂成品。
在MBS树脂的整个生产工艺过程中，有3大关键技术，其一是SBR胶乳的合成技术，因为SBR胶乳的粒径不但决定了MBS树脂，PVC合金的抗冲击性能，同时还决定了它的透光性能；其二是MBS树脂胶乳的合成技术，因为核--壳比、接枝率和接枝过程单体的加料顺序等对MBS树脂胶乳的凝聚和后处理、MBS树脂粉料的粒子形态及MBS树脂与PVC的相容性和光学性能等均有非常显著的影响；其三是MBS树脂胶乳的凝聚技术，凝聚水平的高低直接决定了最终产品的粒度分布、颗粒规整性、流动性和表观密度以及MBS树脂在PVC中的分散性和相容性等指标。
1．1 丁苯胶乳的合成将丁二烯、苯乙烯、引发剂和各种配制好的助剂按一定量和顺序加到聚合反应釜中，在一定的温度下搅拌进行乳液聚合，待反应达到一定转化率后停止反应，脱除未反应的单体即可得到丁苯胶乳。
ACR抗冲改性剂对PVC的增韧机理和性能的影响
1、ACR增韧PVC的相态结构
室温下硬质PVC的缺口冲击强度为2～3LJ／m2，属于半脆性聚合物。采用ACR抗冲改性剂增韧PVC，壳层PMMA聚合物主要起保护橡胶相内核和提高ACR与PVC相容性的作用，真正起增韧作用的是交联PBA橡胶相。典型的ACR增韧PVC的相态结构如图1所示。图中白色的是橡胶粒子，分散在PVC连续相中，呈现典型的橡胶增韧塑料体系的“海—岛”型相态结构。
[7]余新文，朱明，许戌令。化学建材，1999，(4)：40
[8]温绍国，(ACa—S—VC合成技术原理与性能)，浙江大学博士学位论文，1999
不同ACR抗冲改剂对PVC力学性能的影响如表2所示。
表2 ACR抗冲改性剂对PVC力学性能的影响
抗冲
改性剂
缺口冲击强度
拉伸
性能
名称
用量
23℃
拉伸强度
断裂伸长率
KJm2
Mpa
%
0
4.5
52.8
50
3
7.9
49.5
58
FM-21
6
14.3
49.0
70
10
19.9
43.3
82
KM355
7
14.5
-
-
8
14.8
dompas23提出了橡胶内部穴化准则认为橡胶内部穴化可以看作穴化产生的应力能与穴化产生新表面能的平衡由此得到的模型表明存在能够穴化的最小橡胶粒子粒径通过拉伸试验发现橡胶内部穴化的开始仅决定于橡胶粒子的大小穴化阻力随橡胶粒径减小小的橡胶粒子不能穴化
ACR抗冲改性剂对PVC的增韧机理和性能的影响
包永忠翁志学黄志明
美国Rohm&．Hass公司从二十世纪五十年代起就进行ACR抗冲改性剂的研制，是目前全球最大的ACR抗冲改性剂供应商，其中ParaloidTM KM-300系列(KM334：、KM355、KM365)是适用于PVC的ACR抗冲改性剂品种。此外，该公司还推出了适用于透明PVC制品的HIA80型ACR抗冲改性剂。国内ACR抗冲改性剂的研制和应用始于二十世纪八十年代初，由北京化工研究院、山西化工研究所、河北工业大学、齐鲁化工研究院、浙江大学等单位先后进行了合成和应用方面的研究，并有山西化工研究所、苏州安利化工厂、淄博塑料助剂厂、山东金泓化工集团等进行工业化生产。
ACR抗冲改性剂 pvc抗冲改性剂 KM355
丙烯酸酯类抗冲改性剂 JINHASS KM-355产品介绍JINHASS KM-355是一类丙烯酸酯类共聚物抗冲击改性剂，用于户外硬质PVC 制品，如窗框、护墙板、建筑批叠板、栅栏、管材和管件，及各种注塑制件。
JINHASS KM-355的显著特点在于其比其他品牌产品更易塑化，因而可以减少配方中加工助剂或者内润滑剂的使用量，经济效益显著。
JINHASS KM-355赋予制品以下优良性能：• 最佳抗冲强度 • 优异的耐候性能• 有效地促进塑化 (增加挤出量，降低加工助剂用量) • 较低的挤出后收缩性能基本物理特性：序号 检测项目 单位 检测值 1 外观 --- 白色粉末 2 挥发份重量百分比 %≤1.0% 3 粒径分布 (留在40目筛网上)% ≤2.0% 4 表观密度 g/cm 3≥0.40 KJ/m 2 ≥18.0（23℃） 5简支梁冲击强度KJ/m 2≥10.0（-10℃）促进塑化性能JINHASS KM-355 可以有效促进PVC 的塑化，使得PVC 塑化更均匀，从而提高制品的表面光泽度和质量。
图1表明在相同实验条件及相同添加份数，KM-355与国外竞争产品塑化曲线基本重合，可以相互替代；图2则显示KM-355比同类产品能更有效地促进PVC 塑化熔融，可减少配方中加工助剂的用量。
抗冲击效率JINHASS KM-355 与PVC 具有良好的相容性，且无论在室温还是-10℃均表现出优异的抗冲击性能，抗冲击效率均优于国外竞争对手产品和国内同类产品，如图3所示。
金合思塑料添加剂图1. 相同添加量下KM-355和国外竞争对手产品塑化曲线对比塑化实验配方：PVC (SG-5) 100phr/复合铅盐稳定剂 4.5phr/CaCO 3 10phr/TiO 2 4hr/抗冲改性剂 5.0phr 测试仪器: Brabender plasticorder, 测试温度：170℃, 转速：45rpm图2. KM-355和同类产品塑化时间对比 图3. 不同温度下KM-355和同类产品的抗冲击强度对比冲击强度测试配方：PVC (SG-5) 100phr/复合铅盐稳定剂 4.5phr/CaCO 3 10phr/TiO 2 4hr/抗冲改性剂 7.0phr 测试方法：GB/T1043.1-2008；测试条件：简支梁冲击试验仪(XJJ-5，承德金建仪器有限公司)，样条厚度：4mm ，V 型缺口，尺寸：0.2R― Jinhass KM-355 ― 国外竞争对手产品扭矩(N m )料温(℃)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【助剂】PVC抗冲改性机理和新型PVC冲击改性剂的设计郑小军1,赵东日2,李文贤2,肖海洋2,陈 波23(1.西安交通大学,陕西西安710049;2.山东日科化学有限公司,山东昌乐262400) [关键词]PVC;冲击改性剂;抗冲改性;性能;测试[摘 要]对PV C冲击改性剂———MBS、CPE和ACR的分子组成和分子结构进行了分析,研究了其抗冲改性机理及对PV C制品低温冲击强度、耐候性、维卡软化点、韧性的影响。
从高分子热力学的角度分析了CPE和ACR 在PVC中分散所形成的制品结构。
指明了传统ACR和CPE在PV C改性中所存在的优缺点。
在此基础上分析了理想冲击改性剂ACR应具有的结构特点,并设计和开发了新型冲击改性剂ACR HL-56和HL-58,通过试验对其性能与传统冲击改性剂ACR和CPE进行了比较,发现其性能远优于后者。
[中图分类号]TQ325.3 [文献标识码]B [文章编号]1009-7937(2007)03-0030-05The impact modifying mechanism of PVC and the design of the novel PVC impact modif iers Z H EN G X i ao-j un1,Z H A O Dong-ri2,L I W en-x i an2,X I A O H ai-y ang2,C H EN B o2(1.Xi’an jiaotong U niversit y,Xi’an710049,Chi na;2.S handong Rike Chemical Co.,Lt d.,Changle262400,Chi na)K ey w ords:PV C;i mpact modif ier;i mpact modif ication;perf or mence;measurementAbstract:The molecular comp osition and molecular struct ure of MBS,CPE and ACR,w hich were used as t he i mpact modif ier of PV C,were analyzed,and t heir i mpact modif ication mechanism were st udied as well as t heir i nf l uences on t he low temperat ure i mpact strengt h,weat her resistence, Vicat sof teni ng p oi nt and toughness of PV C p roducts.The struct ure of PV C dispersed wit h CPE and ACR were analyzed f rom t he angle of high p olymer t her modynamics.The advantages and disadvan2 tages of traditonal A CR and CPE modif iers f or PV C were i ndicated.Based on t he above analysis,t he struct ural characteristics t hat ideal ACR i mpact modif ier should have were analyzed.The novel i m2 pact modif iers A CR HL-56and HL-58were designed and developed,and t heir p roperties were compared wit h t hose of traditional i mpact modif iers ACR and CPE based on experi ments,and weref ound to be better t han t hose of t he latter.1 PVC的特点PV C是一种用途广泛的通用塑料,由于其优异的力学性能和低廉的价格被广泛地应用于管材、型材、板材、片材等领域。
另外,PV C与聚乙烯、聚丙烯相比,也具有非常突出的缺点,例如:PV C的加工性能差、热稳定性差、低温冲击强度差、对缺口和杂质非常敏感等。
实际上,PV C的性质决定了PV C加工过程的特殊性,由于热稳定性差,PV C的加工只能在低温下进行,而低温难以塑化,因此必须加大挤出机的电流强度和扭矩,同时为了弥补PV C的缺陷,PV C的配方体系中包含有稳定剂、填充剂、冲击改性剂及各种润滑剂等多种助剂,这些助剂要想与PV C以理想的状态混合均匀,仅仅靠搅拌机高速搅拌是不够的,03No.3Mar.,2007 聚氯乙烯Polyvinyl Chloride第3期2007年3月3[收稿日期]2007-01-09[作者简介]郑小军(1973-),男,西安交通大学在职研究生。
还必须依靠挤出机对原料的强剪切才能实现。
所以,PV C的加工必须在低温强剪切条件下,也就是在低温大扭矩条件下进行,才能得到性能优异的PV C制品。
PV C的加工性能差、稳定性差等缺陷可以通过添加加工助剂和稳定剂来解决,低温冲击强度差的缺陷可以通过添加冲击改性剂来弥补。
现有的3大类PV C冲击改性剂有:氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯类(如A CR)和苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物(MBS)。
虽然冲击改剂对改善PV C制品的低温冲击强度非常有效,但是它们各自的缺点也是很突出的,本文在重点分析现有冲击改性剂优缺点的基础上,提出新型冲击改性剂的设计方案。
2 CPE、ACR、MBS的特点一般情况下,PV C加工成型后制品的低温冲击强度差,人们发明了多种方法以提高PV C制品的冲击强度。
其中一个方法就是添加MBS树脂来改善PV C制品的冲击强度。
MBS树脂与PV C的混合物加工后所得到的制品的冲击强度虽然比较高,但是耐候性差,在室外使用一段时间后,制品的冲击强度会迅速下降。
所以,MBS改性的PV C只能在室内使用。
MBS树脂耐候性差的原因是因为其中的主要成分聚丁二烯的耐紫外线性能差。
为了改善PV C 制品的耐候性,人们把CPE用于PV C制品的冲击改性,但是由于CPE的玻璃化温度大于-10℃,所以所得PV C制品的低温冲击性能较差,同时由于CPE中含有氯原子,所以其热稳定性较差,尽管在PV C制品中加入了热稳定剂,但是PV C配方中的热稳定剂是为PV C而设计的,它们与PV C具有良好的相容性,可以有效地防止PV C的脱氯化氢分解,却不能与CPE相融而防止CPE的分解,因此在用CPE改性的PV C制品中,CPE成分的稳定性是最差的,极易在紫外线和热的作用下分解,使制品的表面变色,力学性能下降。
为了克服CPE低温冲击强度差和耐候性差的缺陷,人们又发明了丙烯酸酯类冲击改性剂。
丙烯酸酯类冲击改性剂是通过向轻度交联的丙烯酸酯类弹性体上接枝甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯腈等单体的混合物而得到的丙烯酸酯类核-壳接枝共聚物(特公昭51-28117号公报)。
丙烯酸酯类冲击改性剂的抗冲击有效成分为丙烯酸酯类弹性体,由于这种冲击改性剂是不含有氯原子的酯类聚合物,所以具有良好的耐候性能。
用这种丙烯酸酯类核-壳接枝共聚物冲击改性的PV C制品克服了CPE和MBS的缺陷,具有优良的耐候性和低温冲击性能,但是非常遗憾的是,传统A CR改性的PV C制品的常温韧性差,易发脆破裂。
进一步的研究发现低温冲击强度(即低温缺口冲击强度)与韧性的概念不同,韧性是一个与硬度和维卡软化点有关的概念,硬度和维卡软化点越低,韧性越好。
3 CPE与冲击改性剂ACR的本质区别[1、2](1)CPE与冲击改性剂ACR的分子组成、分子的一次结构和二次结构不同。
由于CPE颗粒是由10万亿个以上的相对分子质量为30万左右的线性高分子相互缠绕组成的橡胶颗粒,而冲击改性剂A CR是由100亿个左右交联的橡胶球堆积而成的橡胶颗粒,两者除了化学组成不同以外,分子的一次结构和二次结构明显不同。
(2)CPE、A CR与PV C共混后加工所形成制品的“海-岛”结构中“海”相的组成不同。
由高分子共混的热力学机理可知,如果两种高分子的混合不是一个放热过程,则两种高分子的混合的推动力为熵变,由于高分子的分子质量很大,因此高分子的混合熵变几乎为零,也就是说两种高分子实现分子状态互容的推动力为零。
尽管在热和剪切力的作用下,经过足够长的时间后CPE和PV C 也可以实现分子状态的互容,但是在有限的时间内两者之间只能实现部分的互容,也就是PV C相中有部分线性的CPE分子,而CPE相中有部分的PV C 分子,因此CPE改性的PV C制品的结构是“海-岛”结构,其中的“海”为CPE以分子状态分散于其中的PV C相,而“岛”则为含有分子状态的PV C的CPE颗粒。
所以,CPE改性的PV C中CPE是以分子状态和大量分子互相缠绕聚集的颗粒状态两种形式存在于PV C之中的,以颗粒状态存在的CPE可以提高PV C的低温冲击强度,以分子状态存在的CPE可以通过降低PV C分子间的作用力使PV C 制品的维卡软化点降低,从而增加PV C制品的韧性,同时也可以提高PV C的低温冲击强度,所以CPE改性的PV C制品具有良好的韧性。
由于以颗粒状态存在的CPE的玻璃化温度在-10℃以上,也就是在-10℃以下的低温时CPE呈玻璃态,所以其低温冲击强度很低。
冲击改性剂ACR颗粒是由数以亿计的粒径为350nm左右的轻度交联的丙烯酸酯类的弹性球堆积而成的,与CPE的线性结构不同,冲击改性剂A CR的颗粒内部没有分子的相互缠绕,所以粒径为13第3期 郑小军等:PVC抗冲改性机理和新型PVC冲击改性剂的设计 助剂0.1～0.4m m的冲击改性剂ACR颗粒极易在高速搅拌机和挤出机的作用下,在PV C中均匀地分散为粒径为350nm左右的丙烯酸酯弹性球,形成以PV C为“海”相、粒径为350nm的丙烯酸酯类弹性球为“岛”相的“海-岛”结构,由于丙烯酸酯类弹性体的玻璃化温度在-45℃以下,远低于CPE的-10℃,因此冲击改性剂ACR的低温冲击强度要远高于CPE。
但是由于PV C与冲击改性剂A CR 共混所形成的“海-岛”结构中,PV C所形成的“海”相是由纯的PV C所构成的,还因为具有“海-岛”结构的材料的维卡软化点主要取决于“海”相的维卡软化点和“海”相所占的比例,所以冲击改性剂A CR 改性的PV C制品的维卡软化点要高于CPE,因为材料的维卡软化点越高韧性越差,所以ACR的韧性不如CPE。