聚氯乙烯共混改性的研究

　　聚氯乙烯（PVC）是一种性能优良的通用树脂，全世界PVC产量仅次于聚乙烯（PE）而居第二位。目前在世界PVC制品市场中，用于硬制品生产的树脂消耗量已超过60%，并且正在研究开发高强、高韧的新品种，逐步向工程塑料领域渗透。硬质PVC（PVC-U）制品目前面临的主要技术难点是，材料耐冲击性差，耐热变形性及热稳定性低，加工流动行为不佳等。对PVC增初改性大致可分为化学改性和物理改性两类。化学改性主要是通过接枝或共聚等方法改变PVC的分子结构，在PVC的分子中引人柔性链段，从而起到增禚改性的作用。但是由于技术或经济原因等限制，目前对PVC增韧改性zui有实际意义的方法是物理共混法。丙烯酸酯类抗冲改性剂（ACR）是一类以低交联度的丙烯酸烷酯类橡胶为核、聚甲基丙烯酸烷酯为壳的双壳或多层“核-壳”结构聚合物：3；。由于它含有丙烯酸酯橡胶成分，且壳层为聚甲基丙烯酸烷酯类，所以ACR与PVC有很好的相容性，不仅可在室温和低温下使PVC-U具有较高的冲击性能，而且其“核-壳”

　　结构具有优良的光稳定性和耐热性、高的冲击强度、较宽的加工温度范围、热膨胀性低、耐候性较好，并兼有加工助剂的性能笔者将ACR抗冲改性剂与PVC共混对PVC进行增韧改性，以期对PVC制品的工程化做出有益的探索。

　　I实验部分1.1原材料1.2主要实验设备、仪器-H，北京塑料机械厂；化工机械厂；冲击试验机：CharpyXJ-40，承德试验机总厂；万能试验机：Instron1185，英国Instron公司；公司；试样制备份CaC03、4份Ti02、5份稳定剂及0.5份润滑剂构成。按配方将各组分加人高速混合机中混合，出料温度为110.将复合粉料在料筒各段温度分别为165、70、165、165、165丈，机头温度1951，螺杆转速20r/min下挤出制成约20mm薄片，用平板硫化仪于1801851下模压制成厚度4mm的板材，并制备冲击、拉伸试样。

　　性能测试流变性能用流变仪测试；微观结构用SEM观察并拍照。

　　2结果与讨论2.1PVC力学性能的变化-808）含量对PVC-U材料简支梁冲击性能的影响，并与PE-C进行了比较。表1 -355）对PVC-U拉伸强度的影响。

　　ACR含量/份ACR含量/份ACR含M对PVC-U室温。低温冲击强度的影响表丨ACR对PVC-U拉伸强度的彩响试样配比拉伸屈服强度/MPa断裂伸长率/%弯曲弹性模量/MPa注：1）PE-C的质量份。

　　从和表1可看出，在100份PVC中加入6 ~7份ACR时，PVC-U的冲击强度比PE-C改性的PVC-U高得多，而与添加10份PE-C的PVC-U相当，而且用ACR改性PVC-U的拉伸屈服强度、断裂伸长率和弯曲弹性模量等力学性能都较PE-C改性PVC-U为高。这是由于ACR粒子成为应力集中点，降低了总的银纹引发应力，并利用微粒的塑性变形和剪切带阻止银纹的扩展。这种应力集中作用归根于ACR粒子与PVC基体之间存在着较大的弹性模量差异。除此之外，ACR对提高PVC-U耐冲击性的另一个贡献是通过自身的变形和空穴作用来阻止银纹的增长。一方面“核-壳”结构的ACR可以桥连裂纹并阻止裂纹的增长，另一方面其较高的延伸性使ACR不易与PVC基体完全脱粘或断裂，有助于使已形成的裂纹保持原状。此外，橡胶状ACR微粒的空穴作用在引发剪切方面亦有重要的贡献，因为ACR微粒内自由表面的形成一定程度地缓解了周围PVC的空间应力状态，有利于PVC的剪切屈服。

　　2.2PVC加工流变性能的变化为了考察ACR对PVC加工流变性能的影响，对不同配比的PVC/ACR（KM-355）共混物进行了流变测试，并与PVC/PE-C（100/10）共混物进行比较。表2是人011、，￡-（：（135人）改性1（：的加工性能比较。

　　表2 ACR、PE-C改性PVC的加工性能比较配比塑化zui小扭矩A.mzui大扭矩/N.tn平衡扭达到平衡扭矩的时间7min衡温度/t注：1>PE-C的质量份￡从表2可知，ACR增初改性PVC有极好的加工性能。与PE-C改性PVC相比，在100份PVC中加入少量（5-7份）ACR（也可在配方中添加0.5份加工助剂）时，体系均易塑化，且塑化时间短，zui小扭矩和zui大扭矩值均较高，达到平衡扭矩所需的时间短。反之，PE-C虽然添加量大（10份），且需配用2份加工助剂，但仍需较长的塑化时间，zui小扭矩和zui大扭矩值较低，达到平衡扭矩所需时间较长。

　　2.3不同牌号ACR对PVC的增初改性效果表3列出不同牌号的ACR及其含量对PVC的增韧改性效果。

　　表3不同牌号ACR及其含蛋对PVC的增韧改性效果试样冲击强度/kjm2牌号用量/份从表3可看出，三种不同牌号ACR的增韧改性效果都很好，其中以IM-808的效果zui佳。这是因为ACR的颗粒在PVC基体中诱发大量的银纹或剪切带，消耗了大量的能量，显著地提高了材料的冲击强度。不同牌号ACR增韧改性效果的不同是由于不同牌号的“核-壳”结构中核层单体的选择、橡胶核含量、壳层单体的选择、核壳结构、交联剂用量，以及核壳粒子尺寸等因素不同造成的。

　　2.4ACR增初PVC机理研究（100/7）冷冻试样脆断断面的SEM照片。由a可见，PVC的断裂面光滑，显示出明显的脆性断裂特征。而PVC/ACR中，ACR以球状粒子分散。ACR用量少时，粒子密度低，粒子间距大，接受应力作用的粒子少，粒子引发的微裂纹不能迅速传递给邻近的粒子，因此不能有效地产生应变来吸收冲击能，材料缺口冲击强度就得不到显著的提高。随着ACR用量的增加，共混试样的断面变得粗糙，当ACR用量达到7份（见b）时，断面抛物线钿窝、等轴韧窝明显，并且有拉丝和孔洞，显示出典型的韧性断裂特征。这是因为随着ACR用量的增多，粒子密度增大，当达到某一值后，部分粒子彼此靠近，贯穿于PVC连续相中而形成网络状结构。此时一方面由于粒子数量多，接受应力作用的机会多，可以产生大量微裂纹；另一方面，粒子产生的微裂纹可以迅速沿网络传递，短时间内有大量粒子参与产生应变而耗能，材料的缺口冲击强度大为提高。

　　纯PVC和PVC/ACR冷冻试样脆断断面的SEM照片3结论ACR抗冲改性剂能很好地改善PVC的冲击性能，随着ACR用量的增加，材料的冲击性能提高，断裂伸长率增加，使得PVC-U制品用于工程材料成为可能。同时ACR还可改善PVC的加工流动性能，随着ACR用量的增加，熔体的zui大扭矩和平衡扭矩增大，塑化时间缩短；对于相同的增韧改性效果，ACR的用量要少于PE-C.ACR对PVC的增改性机理是由于ACR颗粒与PVC基体之间有较大的弹性模量差异，使ACR成为应力集中点，诱发大量的银纹或剪切带，消耗了大量的能量。