CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比
ACR研究——精选推荐

ACR研究关于ACR加⼯助剂的介绍⼀、PVC加⼯助剂简介加⼯助剂在国外最早由美国罗门哈斯(Rohm & Hass)公司于1958年⾸先开发成功,同年推出第⼀个牌号K-120。
此后,国外许多公司开始纷纷涉⾜这⼀领域,开发出相类似的产品。
70年代之后,随着PVC制品的迅速增长,加⼯助剂得到了⼴泛应⽤。
⽬前,国外主要⽣产⼚家及相关产品有⽇本三菱(MITSUBSHI ROYAL)公司P系列、钟渊化学(KANEKA)PA系列、美国罗门哈斯(Rohm & Hass)公司K系列、德国熊牌(BEAR)F系列,阿托菲娜(ATOFINA) P系列,还有韩国LG化学的PA系列等。
国内较早从事PVC加⼯助剂研究的是北京化⼯研究院、⼭西化⼯研究所等。
上海珊瑚化⼯⼚于80年代初最早实现⼯业化⽣产,推出的牌号国内统称为ACR201、ACR401。
进⼊90年代后期,随着我国聚氯⼄烯⾏业的发展,特别是塑料异型材和塑料管道⾏业的迅猛发展,对加⼯助剂的需求量也迅速增长,⽬前⼭东产量第⼀,江苏、浙江紧随其后。
据不完全统计,2005年全国共⽣产各类PVC 加⼯助剂5万吨左右,其中⼭东省占全国助剂⽣产总量的70%以上。
国内主要⽣产ACR的⼚家如下:国外对抗冲改性剂ACR的研究始于20世纪70年代,并于1972年由罗姆哈斯公司推出了第⼀个丙烯酸酯类抗冲改性剂KM-323B。
随后⽇本钟渊推出了FM 系列,阿托菲娜推出了D系列,LG化学推出了IM系列。
抗冲改性剂ACR与加⼯助剂ACR都是丙烯酸酯聚合物,但因其配⽅⽐例和结构不同⽽性能⼤不相同,抗冲ACR中甲基丙烯酸甲酯约占10-20%,⽽丙烯酸酯约占80-90%。
ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸⼄酯⾼聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。
抗冲改性剂ACR象MBS⼀样同为核壳结构。
与MBS、CPE等抗冲改性剂相⽐,其加⼯性能和耐候性能好,表⾯光洁度⾼,尤其适⽤于户外制品,在国外,丙烯酸酯类抗冲改性剂因其环保,性能优良,耐候性能⾼已经取代CPE抗冲改性剂。
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。
CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比

1、原料:见表1
表1试验原料及来源
序号
名称
备注
1
PVC(S-1000)
齐鲁石化
2
二盐基亚磷酸铅
南京金陵化工厂
3
硬脂酸铅
南京金陵化工厂
4
硬脂酸钙
鲁川化工
5
硬脂酸
山东华润化工有限公司
6
氧化聚乙烯腊
上海华溢
7
钛白粉(R-960)
美国杜邦公司
8
CPE抗冲ACR改性PVC异型材低温冲击性能对比
赵东日 张林 பைடு நூலகம்春信 任艾平
在CPE、抗冲ACR改性PVC异型材光老化及热老化性能对比中我们发现,抗冲ACR改性的PVC异型材的光老化性能和热老化性能要明显好于CPE。抗冲ACR的主要成分是轻度交联的丙烯酸丁酯,其玻璃化温度为-45℃~-50℃,远低于CPE的-10℃~-20℃。从理论上讲,当两种材料的抗冲改性机理相同时,材料的玻璃化温度越低,其低温冲击性能越好。但是,由于抗冲ACR与CPE对UPVC的抗冲改性机理不同,所以就不能以玻璃化温度的高低来简单的比较两种材料的低温冲击性能。一般说来,塑料制品的冲击强度和韧性是随着温度的降低而快速下降的。在较高的温度下,塑料制品的冲击强度高,韧性好,即使不进行抗冲击改性也可以满足使用要求,但是在低温下塑料制品就会变硬变脆,如果不进行抗冲击改性就无法使用。所以,只有对不同抗冲体系的低温冲击效果进行对比研究才具有实用价值。本文中将重点研究抗冲ACR、CPE以及两者共混体系改性的PVC-U在-10℃时的低温冲击性能。
只有使用低温冲击性能好、拉伸时的断裂伸长率大,同时硬度大、维卡软化点高的PVC-U塑料异型材才能制作出低温下不变脆、高温时不变形的高质量的塑料门窗。但是其高质量的最终实现还须高水平的制做、安装予以配合,而我国塑料门窗制做与安装企业的技术水平高低不一,在使用硬度大、维卡软化点高的PVC-U塑料异型材时存在一定的困难。所以,型材生产厂家在尽可能地提高塑料异型材的低温冲击性能和拉伸时断裂伸长率的同时,还对与门窗的制作与安装有关的硬度、维卡软化点等指标非常关心。为此,本文还将对不同抗冲体系的拉伸时的断裂伸长率、硬度和维卡软化点进行一些对比研究。
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。
CPE和ACR对PVC_U型材加工性能的影响_张宇

CPE和ACR对PVC-U型材加工性能的影响张 宇,杜 超*(大连实德集团研究院,辽宁大连116113) [关键词]PVC-U;CPE;ACR;抗冲改性;加工性能[摘 要]从抗冲改性机理、微观形态、加工性能、冲击性能及老化性能等方面对PVC-U冲击改性剂氯化聚乙烯(CPE)和丙烯酸酯类(ACR)进行比较,客观地分析了各自性能的优劣。
[中图分类号]TQ325.3 [文献标识码]A [文章编号]1009-7937(2006)05-0022-04Influence of C PE and ACR on the processability of PVC-U profilesZ H A NG Yu,DU Chao(R esearch Institute of Dali an Shide Group,Dali an116113,China)Key words:PVC-U;CPE;ACR;impact modification;processabilityA bstract:Chlorinated pol yethylene(CPE)and acrylates(ACR)are impact modifiers f or PVC-U.They are compared in respect of impact modif ying mechanism,micromorphology,processabil ity, impact properties and aging properties.The advantages and di sadvantages of their properties are ana-lyzed objectively.前 言 PVC-U塑料异型材广泛应用于建筑物的室内外门窗及装饰行业,具有保温、密封、节能、隔音、成本适中等优良特性,产品自问世以来,得到了迅速的发展。
但PVC型材也存在着一些缺点,其中脆性和低温敏感性便是一个质量隐患。
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。
(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
门窗型材PVC CPE共混改性

0.5
0.5
0.5
0.5
杂质粒子数
个/(25×60)cm,≤
15
15
15
15
邵氏硬度(A)
≤
57
57
65
65
热分解温度
℃,≥
165
165
165
165
表观密度
g/ml,≥
0.52
0.52
0.52
0.52
拉伸强度
MPa,≥
6
6
6.5
6.5
CPE与PVC的共混特性:
(1)CPE的熔融流动速度
(3)CPE的结晶性
通常用残留结晶度来表征CPE结晶性程度。按残留结晶度大小,划出结晶型和非结晶型两类的产品,残留结晶度大的CPE,与PVC的共混物的刚性比较强;而残留结晶度小的(或非结晶型的)CPE,与PVC的共混物柔性较好。
根据以上分析,CPE的性能随着原料HDPE的分子量、氯化程度、分子链结构和氯化方法的不同,其CPE的软性、弹性、韧性、刚性也不一样。在CPE与PVC共混时,选用CPE的规格型号主要考虑氯含量的多少和氯原子在HDPE骨架上的分布和残余结晶度大小。氯含量为25%以下的CPE,与PVC相溶性不好,不宜与PVC共混;氯含量为40%以上的CPE,与PVC有极好的相溶性,可作为PVC的增塑剂,不能作为抗冲击改性剂;氯含量为25~40%的CPE,与P VC半相溶,其共混体系的抗冲击强度相应提高,但加工流动性差;氯含量为36~38%的CPE,其结晶度和玻璃化温度均较低,具有良好的弹性及与PVC的相溶性,因而,可作为抗冲击改性剂用于PVC型材。
CPE已有HG/T2705-95产品标准,其规格型号摘抄表1。
表1 CPE产品标准
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CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比
------兼谈硬质聚氯乙稀型材抗冲改性剂的应用技术
姜铁竹龚以行韩风董军宁
为了提高产品的抗冲击性能,在生产过程中要添加抗冲改性剂。
用于硬质PVC型材行业的抗冲改性剂主要有CPE、MBS和ACR。
其中CPE、ACR改性剂的分子结构中不含双键,耐候性能好,广泛用于户外建筑材料。
目前就CPE和ACR对PVC冲击改性的效果讨论很多,国外对ACR性能的推荐,除强调它对低温冲击强度的大幅度提高外,还强调它对耐候性、加工性能的改性,而CPE对加工温度的敏感性也已被生产实际所证实。
因此,目前在欧洲、美国以丙稀酸酯为主导来改进PVC的抗冲击性。
在我国,由于只有少数厂家生产抗冲ACR改性剂,品种和牌号均不能满足市场需要,而且质量尚欠稳定,价格偏高。
因而,目前我国绝大多数(90%)异型材厂仍以CPE作抗冲改性剂,CPE依然占主导地位,丙稀酸酯应用较少,还有的厂家采用MBS。
在此,我们对CPE与ACR、MBS进行一下对比试验,对它们进行全面的了解,评价各项性能孰优孰劣,以便扬长避短,合理使用。
实验部分
1、实验用主要原料、规格:
(1)树脂:聚氯乙稀PVCSG-5型,潍坊亚星化学股份有限公司产。
(2)抗冲击改性剂:CPE:型号3135,潍坊亚星化学股份有限公司产。
ACR:KM355P,吴羽化学公司产品。
MBS:台湾产。
(3)稀土稳定剂:型号REC-E,广东广洋高科技实业有限公司产。
(4)钛白粉:型号R105,美国杜邦公司产。
(5)轻质碳酸钙:淄博华信化工股份有限公司产。
(6)加工助剂:ACR-201型,山东曙光集团塑胶制品厂产。
2、实验用主要设备及测试仪器:
(1)高速混合机:型号GH-10DY,桨叶转速1250/2500转/分,北京华新科塑料机械有限公司产。
(2)哈克密炼机和挤出机:德国哈克公司产。
(3)万能制样机:河北承德试验机厂产。
(4)电子拉力试验机:DXLL-3000型,上海化工机械四厂产。
(5)冲击试验机:河北承德试验机厂产。
3、实验流程及条件:
实验流程:配料→捏合→挤出→制样→测试
PVC中各种助剂用量如表1所示。
是变量。
(1)捏合:将定量的PVC与助剂倒入捏合机内,高速运转,物料温度达
到120℃时放出物料,冷却后装袋。
(2)密炼:将定量的PVC共混料加入哈克密炼机中进行密炼,条件为温度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。
降。
三种改性剂达到8份时都能满足GB/T8814-1998的要求。
但CPE具有最佳低温抗冲性能,而且价格最低。
因此,采用CPE对PVC改性,将使制品的成本大幅下降。
4、我国硬质PVC异型材抗冲改性剂的应用技术:
据资料介绍,目前学术上将改性剂的增韧理论分为两大类:一类网络聚合物:是指抗冲改性剂在PVC基体材料中形成抵御外界冲击的弹性网,这类弹性体改性机理是在PVC材料中形成网络。
另一类“核—壳”结构共聚物:这类聚合物由两部分组成,构成通常所称的“核—壳”结构,其核是一类低度交联的弹性体,
壳是具有较高玻璃化温度的高聚物,粒子之间容易分离,可均匀地分散至PVC基体中,并能和PVC基体相互作用,因而可改进PVC抗冲击性能。
CPE、MBS、ACR抗冲改性剂改性PVC的性能比较如表3所示。
其它性能指标CPE均优于或等于ACR。
因此只要确定好成型工艺条件,并在生产实践中严格执行,所制得的制品性能价格比就是最优的。
而且,目前国内的CPE厂也在大力开发CPE新品种新牌号,使其具有塑化快、热稳定性好的特性,以适应PVC型材高速挤出的要求。
结论
(1)采用CPE作PVC抗冲改性剂时塑化稍慢,但扭矩最低,有利于节能。
(2)随着改性剂用量的增加,挤出扭矩均增加,但CPE的挤出扭矩最低,表明功率消耗低。
(3)三种改性剂达到8份时均能满足国标要求,但CPE价格最低。
(4)通过对各种抗冲改性剂改性性能的比较,除了ACR在加工方面略占优势外,CPE和ACR均能满足PVC型材的性能要求。
参考文献
[1]李志英编,《硬聚氯乙烯塑料异型材和塑料窗制造与应用》,中国建材工业出版社,1997。
[2]丁浩主编,《塑料工业实用手册》(第二版),化学工业出版社,2000。