CPE改性硬质PVC增韧效果的研究
PVC增韧改性新进展
态结构， 各组分的分子量， 共混物中 ＥＶＡ 的 含 量 ， ＥＶＡ 中 的 ＶＡｃ 含 量 ， ＥＶＡ－ ＰＶＣ 接枝共聚物中 ＰＶＣ 支链的 长 度 ， 游 离 ＥＶＡ 及 游 离 ＰＶＣ 数 量 等 因素而变化。控制这些影响因素就可 制 取 不 同 性 能 的 ＰＶＣ／ＥＶＡ 共 混 物 以 适用于不同的场合。
的 第 二 位 。 但 根 据 Ｖｉｎｃｅｎｔ ［１］ 关 于 聚 聚 ， 如 氯 乙 烯 与 丙 烯 酸 辛 酯 的 共 聚 ；
合 物 脆 性 － 韧 性 断 裂 行 为 的 表 征 ， （ ２） 弹性体与氯乙烯的接枝共聚， 如乙
ＰＶＣ 属 于 一 种 脆 性 材 料 ， 这 种 韧 性 丙 橡 胶 与氯 乙 烯的 接 枝 共 聚；乙 烯－ 醋
日本钟渊化学工业株式会社生产 的 ＫＡＮＥ ＡＣＥ Ｂ 系 列 产 品 就 是 ＰＶＣ 耐 冲 击 强 度 改 性 剂 ＭＢＳ 产 品 ， 可 以 很好地改善聚氯乙烯耐冲击强度和加 工性能。在聚氯乙烯配方中添加 ＫＡＮＥ ＡＣＥ Ｂ， 制 品 的 冲 击 强 度 就 得 到明显的改善， 但对于聚氯乙烯固有 的特性， 如透明性、热稳定性、加工 性等却不发生不良影响。 ＫＡＮＥ ＡＣＥ Ｂ 呈粉末状， 适合与聚氯乙烯干混 合。其混合物通过吹塑、压延、挤出 和注塑成型可制成瓶子、膜、薄片、 管材、型材和管件等各种硬质、半硬 质制品。目前， 其市场占有量约为世 界 ＭＢＳ 树 脂 市 场 的 二 分 之 一 。 典 型 型 号 Ｂ－ ５２１， 适 合 于 片 材 、 薄 膜 、 板 材， 低温强度优良。
料， 一直是众多 一般在树脂合成厂中方可实现， 因此
PVC抗冲改性剂的性能及应用
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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。
CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比
为温度１８０℃，转速３０ｒｐｍ。
（３）挤出：将ＰＶＣ共混料加入哈克双螺杆挤出机中挤出，工艺条件为：温度ＴＳ－Ｅ１１８４℃，ＴＳ－Ｅ２１８７℃，ＴＳ－Ｅ３１９０℃；ＴＳ－Ｄ１１９１℃。
螺杆转速３０ｒｐｍ。
４、试样制作与性能测试：（１）抗冲击性能：采用国标ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８测试。
（２）拉伸性能：采用国标ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８测试。
结果与讨论１、不同改性剂对ＰＶＣ共混料的流变性能的影响：用抗冲改性剂ＣＰＥ、ＡＣＲ、ＭＢＳ改性的ＰＶＣ共混料的流变曲线如图１所示。
图１改性共混料流变曲线图１表明采用ＣＰＥ塑化稍慢，但扭矩最低。
共混料流变曲线中，最大扭矩可作为加工设备所需要的传动功率大小的度量，而平衡扭矩则决定了加工设备生产时的功率消耗，它们都是极重要的流变特性参数。
平衡扭矩值平稳表明配方中助剂与树脂相容性好，塑化时间长短可决定设备的一些参数。
扭矩低，可使挤出功率降低。
２、各类抗冲改性剂对硬质ＰＶＣ共混料挤出加工性能的影响：不同改性剂不同份数的挤出性能曲线如图２所示。
图２不同份数改性的挤出性能由图２可见，随着改性剂份数的增加，挤出扭矩都要增加。
这说明改性剂用量增加，会使物料的粘度增加，导致扭矩升高。
其中ＣＰＥ挤出扭矩最低，ＭＢＳ次之，ＡＣＲ最高。
这说明用ＣＰＥ作改性剂时，加工设备生产时的功率消耗低，有利于节能和降低成本。
３、各类抗冲改性剂对硬质ＰＶＣ共混料力学性能的影响：各类抗冲改性剂改性硬质ＰＶＣ共混料的力学性能对比如表２所示。
表2 三种改性剂挤出片材的力学性能比较改性剂测试项目6份8份10份CPE ACR MBS CPE ACR MBS CPE ACR MBS。
PVC抗冲改性剂CPE、ACR增韧效果的影响因素
科研与生产PVC抗冲改性剂CPE、ACR增韧效果的影响因素张立红 高培育 魏文杰(齐鲁石化公司研究院,淄博,255400)摘 要 以齐鲁石化研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,考察了加工温度、剪切强度、加工时间对ACR体系与CPE体系增韧效果的不同影响。
关键词 PVC树脂 ACR树脂 抗冲改性剂 PVC门窗异型材1 前言CPE与ACR树脂是目前用于户外硬PVC制品,如门窗异型材、管材等常用的增韧改性剂。
CPE是聚乙烯氯化后得到的产物,属于无定型高聚物;ACR是聚丙烯酸酯类弹性体,具有核壳型结构。
60年代中期,ACR增韧剂首先由美国R ohm&Hass公司开发成功并得到应用,之后迅速发展。
目前在国外CPE、E VA几乎被淘汰,ACR占有绝对市场份额。
由于受产品技术水平和价格所限,国内市场长期以来一直以CPE为主。
目前ACR 增韧剂在国内刚刚开发成功不久,由于其良好的综合性能,开始逐渐被加工厂家所重视和接受。
但由于两者在使用过程中表现出的加工性能有所不同,因此研究两者增韧效果的影响因素,以期望来指导实际应用就显得尤为重要。
本文将以齐鲁石化公司研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,对此进行研制。
2 实验部分211 原材料PVC树脂 S-1000 齐鲁石化公司ACR QWM-981 齐鲁石化公司研究院CPE 135A 潍坊亚星化工公司胶质CaC O3 1200目 淄博华信化工公司T iO2 902 美国杜邦公司其他助剂 工业级 市售212 模塑料基本配方(1)CPE配方PVC 100phrCPE10phr铅盐稳定剂5phrCaC O35phrT iO25phr其他助剂2phr(2)ACR配方PVC 100phrACR8phr铅盐稳定剂5phrCaC O35phrT iO25phr其他助剂2phr213 试验设备及测试仪器高速混合机 10L 北京塑料机械厂52000年第6期(总第24期) 塑料助剂开辊开炼机 160×320 上海橡塑机械厂平板硫化仪 T38 日本东测公司制样机 NOTCHVIS 意大利ceast 公司冲击试验机 X JJ -5 承德金健仪器厂214 试验标准(1)简支梁冲击强度 G B/T1043-93(2)门窗框用聚氯乙烯(PVC )型材 G B8814-883 结果与讨论311 加工温度对抗冲击性能的影响图1 加工温度对冲击强度的影响条件:双辊间隙0.4mm ,辊炼时间6min从图1可看出,CPE 体系受加工温度的影响较大,冲击强度只在170～180℃之间高于ACR 体系,而ACR 体系在170～195℃范围内均保持较高的冲击值。
CPE协效增强增韧剂
CPE协效增强增韧剂——SPA-36——纳米自组装技术完美的结晶☞赋予PVC优秀的韧性☞大幅度提高PVC制品强度、模量、刚性☞更优异的耐候性☞显著改善PVC制品表面光泽☞更宽的加工性能☞赋予PVC更高的品质☞降低企业成本SPA-36系列增强型PVC抗冲改性剂一、技术背景聚氯乙烯（PVC）是含氯原子强极性高分子聚合物，以其成型方便、阻燃性、耐候性而获得广泛应用。
PVC分子链强极性导致分子间较强分子间力，其玻璃化温度比较高，低温冲击强度非常低，PVC复合材料发脆。
为了改善PVC的抗冲击性能，国内硬质PVC制品中通过添加CPE弹性体进行增韧。
CPE是以特种HDPE为原料，通过氯化而获得的弹性体。
CPE其玻璃化温度较高，PVC硬制品要达到使用要求，通常要加入较大份数（8～12份）才能获得较好的韧性。
由于CPE为弹性体，在PVC制品中大量加入CPE弹性体，PVC材料的强度、刚性、模量、维卡软化点大幅度降低，也就是说，CPE增韧PVC是以材料的强度、刚性、模量、维卡软化点大幅度损失为代价。
CPE含有约36%氯原子，普通的稳定剂不能抑制CPE的脱氯分解，所以PVC制品中加入CPE会导致PVC复合材料的热稳定性和光稳定性下降，耐候性变差。
同时，CPE与PVC相容差，加工熔体粘度大，一般须配合ACR加工助剂才能满足加工性能，加工温度窄、塑化效果差。
添加CPE弹性体的PVC 复合材料表面光泽度、硬度亦大幅度下降。
SPA-36是基于CPE增韧PVC固有缺陷而专门设计CPE协效剂，它是以微乳聚合法和纳米自组装技术而开发出有机/无机纳米杂化材料。
SPA-36协效增韧剂与CPE复合使用时，可提CPE在PVC复合材料中的分散性，改善CPE与PVC界面粘结性能和相容性，将CPE的互穿网络增韧与粒子点阵拓扑增韧特征集于一身，使PVC的强度、刚性、模量、维卡软化点下降幅度较小，PVC复合材料的强度与韧性达到更好的平衡，亦即，SPA-36协效剂可使PVC复合材料在获得很好冲击韧性的同时，又具有很高的强度。
聚氯乙烯增韧改性的研究进展(1)
聚氯乙烯增韧改性的研究进展司小燕,郑水蓉,王 熙 收稿日期:2007-02-01(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安,710072)摘要:在大量文献的基础上简述了国内外聚氯乙烯(P VC)增韧改性的研究状况,从弹性体、刚性粒子、纤维状填料等共混增韧改性,到纳米技术的出现,对P VC的增韧改性赋予了P VC材料良好的性能,扩大了P VC的应用领域。
但目前纳米粒子与P VC之间在纳米尺度上的相容性较差,因此加强理论研究上的深度,使这一新材料真正发挥其潜能,是今后重要的任务。
关键词:聚氯乙烯;弹性体;刚性粒子;纤维状填料;纳米粒子;改性中图分类号:T Q32513The Research Progress of Toughen i n g M od i f i ca ti on of PVCSI Xiao2yan,ZHENG Shui2r ong,WANG Xi(Depart m ent of App lied Che m istry,Faculty of Science,NorthwestenPolytecnical University,Xiπan710072,Sanxi,China) Abstract:This paper intr oduces the p resent situati on of t oughening modificati on of P VC based on s ome articles in recent years,and the modificati ons by means of elast omer,rigid particles,fibre filling are discussed,with the e mphasis on the modificati on by nano2meter particles,they endow P VC material i m portant perf or mance,and en2 large its app licati on field.But the compatibility bet w een nano2meter particles and P VC is not very good in nano2 meter scale.Therefore the t oughening modificati on mechanis m is studied more thor ough,the ne w material can ex2 ert its potential.It is a very signify assignment. Key words:P VC;elast o mer;rigid particles;fibre filling;nano2meter particles;t oughness;t oughness mechanis m 聚氯乙烯(P VC)是最早工业化、产量位居第二的通用塑料,具有耐油、耐酸碱、电气性能优良、透光性好、加工成型容易、价格低廉、原材料来源广泛等优点,广泛地应用于管材、棒材、薄膜、绝缘材料、防腐材料、建筑材料等。
聚氯乙烯树脂增韧改性研究浅析
聚氯乙烯树脂增韧改性研究浅析作者：江羿锋来源：《商情》2017年第04期【摘要】作为通用型树脂的代表，聚氯乙烯（以下简称PVC）树脂以其低廉的成本、广泛的用途、优良的性能成为市场上应用十分广泛的树脂材料。
然而作为通用型树脂，PVC也存在一系列性能方面的短板，如热稳定性较差、热加工不便、流动性差、收缩率较低、耐候性较差等，所以对其进行改性一直是业内研究的重点，其中增强其韧性的改性更是重中之重。
因此本文对近年来PVC增韧改性方面的成果进行相应的对比和简要的分析。
【关键词】聚氯乙烯树脂增韧改性研究一、电石渣增韧改性作为PVC生产及消费的大国，我国PVC年产量为1600万吨左右，其中由于自然资源禀赋所限，以电石法生产为主，其产能占总产能的百分之八十以上。
而作为生产废弃物，电石渣的处理问题也一直困扰着各个企业。
电石渣主要由CaCO3、CaO、SiO2及其他一些金属氧化物、碱组成，虽然是一种工业废弃物，但电石渣稳定性较好，耐热、耐磨，并具有较好的分散性，因此可以作为复合材料的填充物加以利用。
经过一系列试验证明，若仅仅将电石渣和PVC两者直接进行混合，由于两者的极性相差较大使得最终的产品相容性较差，所以在用电石渣进行填充时偶联剂的作用就变得十分重要。
经过试验证明，在填料份数为10phr的情况下填充电石渣与填充重质碳酸钙的增韧改性效果相当。
而目前对PVC进行填充加工时重质碳酸钙已经成为了一种通用型填料，所以电石渣在PVC树脂的加工应用中也将会取得较好的效果。
在偶联剂的选择方面，经过试验证明硅烷偶联剂KH570效果更为突出，这得益于其较为特殊的分子结构，首先电石渣中的主要成分为Ca（OH）2，含有大量的羟基，而KH570中的甲氧基团经过水解缩聚后与电石渣中的羟基相互作用形成氢键或反应生成共价键，促进偶联剂与填充物的结合；其次KH570中还含有异丁烯酸丙脂基，与PVC分子链实现较为紧密的结合，因此大大增加了电石渣与PVC的相容性。
浅谈聚氯乙烯的改性研究与应用
浅谈聚氯乙烯的改性研究与应用发布时间：2021-05-25T06:04:24.392Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：张强[导读] 氯原子在大分子链上的分布状况与氯化的工艺及反应条件有关，归纳起来有2种典型结构：一种为氯原子在大分子链上呈无规均匀分布；另一种为不均匀嵌段式分布。
新疆圣雄氯碱有限公司新疆吐鲁番市 838000摘要：氯化聚乙烯（CPE）的氯含量及其分布决定着该聚合物的性能。
随着氯含量的增加，其玻璃化转变温度升高．具有工业价值的CPE所含氯的质量分数为20％～70％，氯含量对CPE的性能影响很大。
一般说来，氯质量分数在23％以下的CPE具有弹性体性质；氯质量分数在46％～58％的CPE是一种类似皮革的聚合物；氯质量分数在59％～63％的CPE是一种硬质聚合物：氯质量分数在64％以上的CPE是一种耐燃脆性树脂。
CPE的性能除与氯含量有关外，还与CPE大分子链上氯的分布状态有关。
关键词：聚氯乙烯改性应用前言：氯原子在大分子链上的分布状况与氯化的工艺及反应条件有关，归纳起来有2种典型结构：一种为氯原子在大分子链上呈无规均匀分布；另一种为不均匀嵌段式分布。
前者为非晶态弹性体，后者为硬质塑料。
一、特点聚氯乙烯，一般情况下，浓度在20% 以下的烧碱无法造成对聚氯乙烯的破坏。
然而，聚氯乙烯也存在的一定的缺陷，主要表现为热稳定性、耐光性差。
当温度达到了114℃以上时，聚氯乙烯就会发生一定程度的溶解，并在这一过程之中产生氯化氢气体，此时聚氯乙烯的颜色也会发生相应的改变。
聚氯乙烯在各行各业的广泛应用主要得益于它的四个优势：①聚氯乙烯的耐腐蚀性较强，一般的铁管与锌管在一定的条件之下极易发生化学反应，进而造成材料本身的破坏，但聚氯乙烯具有很强的化学稳定性，因此，聚氯乙烯产品往往具有较长的使用寿命，受到人们的青睐；②聚氯乙烯流体受到的阻力相对较小，聚氯乙烯产品的管道内壁较为光滑，一般情况下其粗糙系数仅仅只有0.009，因此受到的阻力与压力很小；③聚氯乙烯具有较高的机械性，当前生产的聚氯乙烯产品往往具有较强的耐水性、耐冲击性以及耐拉伸性，因此产品使用的效率较高；④聚氯乙烯材料熔点不固定，在正常情况下80℃时达到临界点，低于80℃聚氯乙烯材料能够保持良好的稳定性与强度，但温度高于80℃时，聚氯乙烯材料会发生一定程度的软化，这一特性使得聚氯乙烯材料的生产更加便捷二、聚氯乙烯的改性研究与应用1.CPE具有与原料PE相同的主链结构，只是主链碳原子上有部分氢为氯原子所取代，因此它是一种线型饱和结构的大分子．可视为乙烯、氯乙烯及1，2一二氯乙烯的三元共聚物。
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CPE改性硬质PVC增韧效果的研究冯光峰;樊陈莉;洪娟;刘孝阳【摘要】通过不同结构特征的高密度聚乙烯(HDPE)氯化反应后制得氯化聚乙烯(CPE),研究了CPE改性硬质聚氯乙烯(PVC-U)制品的力学性能;同时也探究了不同相对分子质量特征和部分接枝易于塑化链段的HDPE对CPE改性PVC-U加工性能的影响.结果表明:HDPE的粒径越小和分布越窄、相对分子质量越高及其分布越窄,CPE对PVC-U制品的增韧效果越好;接枝后PVC制品的塑化时间缩减为未接枝时的70％左右,同时CPE改性PVC-U的加工性能变好.【期刊名称】《现代塑料加工应用》【年(卷),期】2019(031)001【总页数】4页(P18-21)【关键词】聚氯乙烯;氯化聚乙烯;增韧;性能【作者】冯光峰;樊陈莉;洪娟;刘孝阳【作者单位】芜湖职业技术学院材料工程学院,安徽芜湖,241003;芜湖职业技术学院材料工程学院,安徽芜湖,241003;芜湖职业技术学院材料工程学院,安徽芜湖,241003;山东日科化学股份有限公司,山东昌乐,262400【正文语种】中文聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,具有成本低、强度高、阻燃、耐腐蚀等优点,被广泛应用于门窗、装饰板、管道、装饰、包装等领域[1],但由于PVC分子链中有大量的极性C—Cl键,分子间作用力较大,导致其加工成型时出现熔体黏度大、热稳定性差、冲击韧性差、低温易脆等问题,极大地限制了其在低温环境下的使用[2]。
因此,扩大硬质PVC(简称PVC-U)制品的使用范围,开发高强高韧PVC-U制品,一直是PVC-U研究的热门课题[3]。
依据橡胶增韧塑料的机理,PVC-U中通常添加NBR(丁腈橡胶)、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、CPE(氯化聚乙烯)等弹性体,其中CPE因成本低,增韧效果明显,目前最具优势。
CPE是通过取代反应将聚乙烯(PE)分子链中的氢离子取代为氯离子,是聚乙烯的重要改性产品。
其中氯含量在35%(质量分数)左右的CPE是PVC-U制品良好的抗冲击改性剂[4]。
下面通过不同结构特征的高密度聚乙烯(HDPE)氯化反应后制得CPE,研究了CPE改性PVC-U制品的力学性能;同时也探究了不同相对分子质量特征和部分接枝易于塑化链段的HDPE对CPE改性PVC加工性能的影响。
调整氯化工艺条件,以期达到最大发挥CPE这种抗冲击改性剂增韧效果目的。
1 试验部分1.1 主要原料及仪器设备PVC,SG-5,中国石化齐鲁石油化工公司;钛白粉,济南裕兴化工责任有限公司;轻质碳酸钙,青州宇信钙业股份有限公司;钙锌稳定剂,深圳志海实业有限公司;CPE,山东日科化学股份有限公司; HDPE的牌号:N220P,N230P,均为三星化学;CE6040,CE6040X,CE2080,CE2030,CE1020,均为 LG化学;L0555P,中国石油辽阳石化分公司。
高速混料机,SHR-10B,江苏联冠机械有限公司;双辊开炼机,KY-3203-E,东莞市厚街开研机械设备厂;平板硫化机,XLB-25D/Q,上海双翼橡塑机械有限公司;锥形双螺杆挤出机,SJZ45/100,上海金纬设备制造有限公司;拉伸试验机,UTM-1422,简支梁冲击试验机,XJJD-5,均为承德市金建检测仪器有限公司;扫描电子显微镜(SEM),KYKY-2800B,北京中科科仪股技术发展有限责任公司;激光粒度分析仪,HELOS/RODOS,德国新帕泰克有限公司。
1.2 试样制备按照以下质量份配比:PVC树脂粉100.0 份,钙锌稳定剂3.8份,轻质碳酸钙15.0份,钛白粉4.5份,CPE 6.0份;将物料称量好,放入高速混合机中进行混合,115 ℃时放出物料,冷却到40 ℃静置;将混合好的物料经过双辊开炼机开炼和平板硫化机硫化后,用所得样板进行制样并测试。
1.3 性能测试冲击强度按照GB/T 1043.1—2008测试;拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T 1040.1—2006测试;焊角强度按照GB/T 8814—2017测试。
2 结果与讨论2.1 不同HDPE对CPE改性PVC力学性能影响图1是HDPE N220P和HDPE N230P颗粒的SEM照片。
图1 HDPE N220P和HDPE N230P的SEM分析由图1可知,HDPE N220P的粒径比HDPE N230P的大,且粒径分布宽于HDPEN230P的。
将HDPE N220P和HDPE N230P按照相同的工艺进行氯化反应,制备相同氯化度的CPE,并用其对PVC进行改性,其制品的力学性能结果如表1所示。
表1 不同HDPE氯化后CPE改性PVC制品力学性能项目HDPE N220P改性PVCHDPE N230P改性PVC 冲击强度/(kJ·m-2)13.213.9 断裂伸长率/%165.2178.4 拉伸强度/MPa40.340.1 焊角强度/kN2.122.43从表1可以看出,HDPE N230P改性PVC的冲击强度、断裂伸长率、焊角强度都高于HDPE N220P的。
说明当HDPE粒径越小和分布越窄时,制备的CPE改性PVC产品能够获得更好的性能。
这是由于HDPE粒径越小和分布越窄,氯化后CPE 产品的氯含量分布会越均匀,发挥抗冲作用的有效成分就会增加,对PVC制品的增韧改性效果更好。
2.2 CPE断裂伸长率对改性PVC力学性能影响图2是CPE抗冲改性剂对PVC制品力学性能影响。
图2 CPE的断裂伸长率对PVC制品力学性能影响由图2可知,随着CPE断裂伸长率的增大,PVC制品的断裂伸长率和冲击强度都不断增大。
不同断裂伸长率CPE改性PVC制品的断面SEM形貌如图3所示。
从图3可以看出,随着CPE断裂伸长率的增大,PVC制品断面的纤维状区域明显增大,表明PVC制品逐渐从脆性断裂向韧性断裂转变,其韧性不断提升。
图3 CPE改性PVC制品的SEM分析2.3 不同HDPE对CPE改性PVC性能影响分别采用牌号为CE6040,L0555P,N220P,CE2080,CE2030,CE1020 共6个HDPE 树脂试样进行氯化制备具有相同氯含量的CPE,并对PVC进行改性,其制品的力学性能检测结果如表2所示。
表2 不同相对分子质量HDPE氯化后CPE改性PVC制品的力学性能HDPE牌号HDPE相对分子质量特征PVC制品力学性能 MWMw/Mn断裂伸长率/%邵氏硬度拉伸强度/MPa冲击强度/(kJ·m-2) CE604024×1043.5165.386.842.612.9L0555P22×1043.5176.886.342.513.9 N220P20×1043.5178.185.841.713.6 CE208017×1043.5177.485.141.213.2 CE203017×1042.4176.386.042.013.9 CE102017×1041.8179.286.642.814.8注:MW为数均相对分子质量;Mw/Mn为相对分子质量分布。
由表2可知,当HDPE的相对分子质量分布相同,增加数均相对分子质量时,PVC制品的断裂伸长率变小,但拉伸强度、硬度均呈上升趋势;当HDPE的数均相对分子质量固定,随着相对分子质量分布逐渐变窄,PVC制品的拉伸强度和硬度逐渐变大,冲击强度明显提高。
因此,使用相对分子质量高、分布窄的HDPE树脂氯化制备的CPE抗冲击剂,能够提升PVC改性的效果。
表3是不同相对分子质量特征HDPE氯化后CPE改性PVC的加工性能参数。
表3 不同相对分子质量HDPE氯化后CPE对PVC制品加工性能影响HDPE牌号HDPE相对分子质量特征PVC制品加工性能 MWMw/Mn塑化时间/s最小转矩/(N·m)最大转矩/(N·m)平衡转矩/(N·m) CE604024×1043.5200172824L0555P22×1043.5185172922 N220P20×1043.5180173022CE208017×1043.5170183022 CE203017×1042.4165193123CE102017×1041.8165203223从表3可以看出,数均相对分子量小的CE2080,CE2030,CE1020样品的塑化时间较短,平衡转矩较小,反映出物料表观黏度低,熔体流动性好。
其中,CE1020样品的相对分子质量分布最窄,最大转矩值最高,反映出加工过程中有凝胶作用,即塑化性能最好。
随着相对分子质量的增加,会降低其对PVC制品的塑化促进作用,从而导致PVC制品的塑化度降低,反而会降低制品的综合性能。
因此,要想提升CPE的综合改性效果,不仅要考虑力学性能,还要考虑其加工性能,选择HDPE相对分子质量分布要窄且大小合适。
2.4 接枝改性后CPE对PVC加工性能影响将相同相对分子质量无支链的HDPE CE6040和接枝了极性丙烯酸酯长支链的HDPE CE6040X进行氯化,分别获得2种CPE(记作CPE 1#和CPE 2#),测试此2种CPE对PVC制品加工性能的影响(见表4)。
表4 接枝改性后的CPE对PVC制品加工性能参数CPE样品编号样品微观结构特征PVC制品加工性能塑化时间/s最小转矩/(N·m)最大转矩/(N·m)平衡转矩/(N·m) CPE 1#无支链210173125 CPE 2#有支链150183026由表4可知,接枝后PVC制品的塑化时间从210 s缩短到150 s,比未接枝时缩减了70%左右,加工性能变好。
可见在高相对分子质量的部分接枝易于塑化的丙烯酸酯链段有利于改善PVC制品的塑化效果。
因为极性的增强,提高了CPE与PVC的相容性,在加工过程中熔化后可以黏连PVC粒子,增加内摩擦,提高剪切扭矩,产生内热,使物料中的温度分布均匀,塑化程度均一,从而促进了PVC制品的均匀塑化。
3 结论a) HDPE粒径越小和分布越窄,氯化后CPE的氯含量分布也会越均匀,发挥抗冲作用的有效成分就会增加,从而提升对PVC的增韧改性效果。
b) 通过控制氯气通入量、反应时间和反应搅拌速度,制备出不同断裂伸长率的CPE 产品。
随着CPE断裂伸长率的增大,PVC制品的断裂伸长率和冲击强度也不断增大,其韧性不断提升。
c) 通过提高HDPE的相对分子质量或缩短其分布,能有效提升PVC制品的力学性能。
因此,为了获得最佳的综合改性效果,应选择相对分子质量大且其分布窄的HDPE。
d) 通过对HDPE高相对分子质量部分进行接枝易于塑化的丙烯酸酯链段,有利于改善PVC制品的塑化效果。