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聚乙烯蜡小编分析PVC增韧抗冲改性大讲堂(二)

返回列表 来源: 发布日期: 2018.06.08

众所周知,PVC增韧抗冲赋予了PVC特殊的性能,能够使我们的PVC制品满足更多的需求,满足更多的特殊要求,关于各种改性材料的对比,下面青岛赛诺聚乙烯蜡为您详细分析,本篇分为两部分,本文为PVC增韧抗冲改性第二部分。

七、 NBR 抗冲击改性剂

NBR是丙烯腈 (A N )与丁二烯的无规共聚物,通常作为耐油橡胶使用。由于 AN 与PVC具有良好的相容性,AN 含量介于 2O~30 的N BR 具有低的 Tg,又具有与PVC 良好 的相容性,故可作为PVC 抗冲击剂使用。为 了改善 NBR 在 PVC 的分散性和加工性 ,应使用乳液法聚合得到的相对分子量低一些的 NBR 。硬 PVC 中掺入粉末NBR 能使其耐磨性、耐热性、耐冲击性、耐低温等都得到显著改善。但需要注意的是,NBR用量不宜超过20 份,否则不能作为硬PVC制品使用。PVC/NBR 共混物可生产波纹管和其它柔性管材,电线包覆材料,电器绝缘零件及鞋材料等。NBR 属于不饱和烃 ,用其改性的PVC 在耐候性方面不很理想。

PVC改性剂分类和选择

PVC改性剂根据其功能和改性的特点用于玻璃状无定形PVC的改性剂,可分为6组:

①高效抗冲击改性剂:用于不透明的抗冲击混合料中。

②透明抗冲击改性剂:当要求光学性能及抗冲击性能时,使用这种改性剂。

③热变形改性剂:用于提高PVC混合料的加工温度范围。

④普通改性剂:用于改进抗冲击性能、高温强度和低温挠性。

⑤耐候性改性剂:在户外应用中使用该种改性剂可防止紫外线光降解。

⑥加工助剂:通过减少熔融时间改进PVC的熔体性能,如聚乙烯蜡、硬脂酸锌等加工助剂。

PVC

1、高效抗冲击改性剂

ABS和MBS一类的高效抗冲击改性剂对PVC抗冲击性的改进具有协同效应。因此,在PVC中加入少量的改性剂就可得到高的抗冲击性,并增加 PVC的挠性,而不明显地改变混合料的机械性能。PVC的分子量决定抗冲击改性剂的量。分子量越高,所需要的改性剂的量越少。产品的最终用途决定该PVC混合料所需要的分子量。例如,低分子量PVC最好用住模法加工;而高分子量PVC则选用管状挤出加工。高效耐冲击改性剂的典型应用是用于PVC管、注模混合料及压延不透明薄膜和片材。

2、透明抗冲击改性剂

透明抗冲击改性剂在PVC混合料中如同不透明改性剂一样可提供一些附加的性能,如光传播、光雾、黄度指数。低折白和变色等光学特性。在制备ABS和MBS改性剂的乳液过程中,通过使PVC和改性剂的折光指数相等的办法来获得保持透明度所需要的光学性能;通过将橡胶状基质的粒子大小控制在 1000-3 000A的窄分布范围内获得抗冲击效果;通过接枝的 S/AN或 MMA/S的溶解度参数获得相容性/不相容性的平衡(抗冲击特性)。这类改性剂的典型应用有透明压延薄膜、包装用片材及吹制PVC瓶等。

3、热变形改性剂

热变形改性剂可提高PVC的有效热使用温度。每填加一份改性剂大约可提高IT。向PVC中添加热变形改性剂也可增加刚度,使对抗张强度的影响最小,但常常消弱了抗冲击强度。这类改性剂通常由多α-甲基苯乙烯/丙烯睛(AMSAN)或戊二酰亚胺组成。对于AMS聚合物,由于其连到苯乙烯上的甲基基团的位阻现象,增加了PVC热变形性。戊二酰亚胺聚合物因其杂环结构可增加聚合物链刚度,由此而增加PVC母体的热变形性。热变形改性剂的应用有乙烯基壁板、耐热型材及需要模压牢度的汽车仪表衬垫片材等。

4、普通改性剂

普通改性剂是用于半硬质PVC混合料的半硬质改性剂,是典型的ABS改性剂,含有较少的丁二烯及较多的未接枝全刚性聚 S/AN。这些改性剂具有刚性和橡胶性两相,可使半硬质混合料具有多种性能。丁二烯橡胶相可增加低温抗龟裂性,高分子量刚性 S/AN具有热成型性和好的性能保持率等加工性能。普通改性剂的典型用法有汽车仪表板片材、行李箱ABS盖板材料及汽车型材等。

5、耐候性改性剂

耐候性抗冲击改性剂可防止紫外线光降解。与MBS和ABS一样,丁二烯改性剂不适用于户外使用,除非其外层有一防紫外线层的保护。在丁二烯的双链部位,紫外线可打破其不饱和的碳链骨架,并通过氧化和其他降解反应,使改性性变脆。具有较强防紫外线降解的改性剂的功能与MBS和ABS类似,但它们具有丙烯酸了酯或丙烯酸2-乙基-己酯接技相,这些成分的聚合物链上不含有双链,不存在发生降解反应起始的部位。通常称这类改性剂为丙烯酸系改性剂,并主要用于PVC壁板、窗型材及其他一些需要耐候的应用场合。它们在户外使用时,具有一些抗冲击性,但效果不及ABS或MBS有效。

另外一种可在户外使用的耐候性改性剂是CPE(氯化聚乙烯)。该种改性剂不太有效,改性效果不太好。通过类似于增塑作用(或一个相互贯穿的网络)的机理增加 PVC母体的韧性。

6、加工助剂

在PVC复混物中加入加工助剂,可增加熔融和熔体性能。典型的加工助剂是有极高分子量的聚合物,如MMA/EA、苯乙烯、 MMA/S/AN或 S/AN等。主要用于PVC掺混料中,其用量对PVC干混料来说,一般为1份或更少。其功能是通过增加 PVC和混合设备金属内表面间的摩擦力来促进混合料的熔融。在PVC发泡中,因高分子量聚SAN和聚MMA/S/AN控制熔融粘度非常有效。在塑料工业中,这些不同的改性剂各司其职,对每一种具体聚合物需在抗冲击性。流动性、成本、稳定性及粒子大小控制等各方面进行比较才能正确地选择出改性剂。

八、多元共混改性

对于使用要求高的场合,需要 PV C 多元共混改性,以满足多项性能指标要求 ,改善单一改性所不能实现的指标 ,获取经济和性能等多因素的优化。

1、CPVC /PVC /CPE 共混改性

CPVC 、PVC 、CPE 三种组分的分子结构相似,极性相似 ,共混物微区界面相容性好 ,生产的耐热性塑料物理机械性能具有独特的优点:加工容易,机械强度高,耐化学腐蚀 ,自熄阻燃性好 ,尤其是维卡软化温度高,使用温度达 i00℃以上 ,广泛用于 85~100℃工作环境的给 、排水系统,隔热 ,密封系统和通风采暖系统。CPVC/PVC /COE 共混物有三大特点 :

1、共混物的维卡软化温度随 CPVC 用量的增加而显著增加。

2、CPE 用量为 4~8 份时,可明显改善共混物的冲击性能。

3、共混物熔体的粘度受 CPV C 用量的影响较大。

2 PVC /ABS/CPE 共混改性

PVC /A BS/CPE 三元 共混是一种 良好的 增韧 PVC 体 系,在性 能 上 三 元 pvc /ABS 、PVC /CPE 二元共混物的优点,改善了二元共混各 自的不足,具有适中的低温冲击强度,拉伸性能以及适宜的加工性能。选用PVC /ABS/CPE 份额为 90/10/5,是三元共混的最佳配方,这时体系的抗冲击强度和拉伸性能及 加工都最理想。加工温度宜在i00~3 ,PVC /ABS/CPE 共混物同时存在网状结构和岛相结构,冲击强度值较高。

3、 PVC /ABS 一SAN 共混改性

a—sA N 是以苯酚、丙酮装置副产物 a一甲基苯乙烯 为主要原料,与苯乙烯和丙烯腈进行悬浮聚合制得的共聚物。在 PVC/3S体系中,加入相对粘度为 1.4~1.6 的适量 a—SAN ,可使 PVC/ABS ta- - SAN 共混物获得优良的冲击性能。同时因 a—SAN 不存在C —c 双键,分子链上又含有较多的苯环和 a一甲基,耐热性较 ABS 还要好。如再配三盐基硫酸铅等复合稳定剂,可有效提高共混物的加工条件。

4 、PV C/MBS/A CR 共混改性

ACR 是最好的 PVC 耐候性抗冲击改性剂 ,PVC /A cR 可保持长期的高冲击强度 、外观及良好的耐热性、抗张强度以及耐药品等性能 ,但会 损 害 PVC 原有的透明性 。而PVC /MBS 共混成型的制品,开始确有较高的耐冲击性 ,出色的透明性及外观 ,但在室外使用时,以冲击强度为代表的物性就会下降,最终引起外观的变化。为克服两者的缺点 ,发挥两者的优点 ,将两种改性剂联合使用,取长补短 ,便可制得透 明性、耐候性均好的PVC制品,进一步扩大了硬PVC制品的应用领域 PVC/SBR /IvIBS/ACR 三元共混原料的配比应定为 1.0/5~15/3~15,具体要视所制造的制品、设备、工艺条件而定 。

5、 用 CPE 和 NBR 对 PVC/MBS /sBR 共混改性

用 CPE 和 NBE 对 PVC /MBS/SBR 共混改性,有如下特点;

(1)PvC /SBR 共混体系相容差,抗i中强度 提高约 3 倍 ,同 时 弯曲强度下降 2O ~30 ,增韧效果不显著 ,聚合物合金综合性能差 。

(2)PVC/SBR体系中加入 MBS 可使PVC 的冲击强度显著提高 ,在 MBS/SBR 为8/5 时 ,冲击强度可达 65kJ/m0,但弯曲强度保留率仅为 70%

(3)CPE 的加入大大增加了 PVC /sBR /MBS 的相容性 ,使得 PVC 复合体系的冲击强度在 PVC/MBS /CPE = 100/5/8/7 时高达85kJ/m ,在配方 比例为 loo/5/8/5,冲击强度为 54.4kJ/m 。拉伸强度 34.3M Pa,弯曲强度保留率为86 ,可满足一定的使用要求。

(4)NBR 的加入大大提高了 PVC/MBS的抗冲强度 ,NBR 加入量为7份 ,冲击强度为 21.1kl/m ,拉伸强度 48.7M Pa,弯曲强度保 留率为 96 ,综合性 能优 良,可满足硬质聚氯乙烯的性能指标。

抗冲击改性剂选择的考虑因素加入量越多越好,必须根据不同的配方及用途 ,通过试验选择抗冲击改性剂可大大改善PVC的加工性能,但是并不是其最佳共混比。同时必须注意抗冲击剂虽然可以提高冲击强度 ,但可能使其它机械性能下降。还要考虑共混工艺 (温度、加料次序等)也对共混性能产生严重影响。不同改性剂对共混物耐候性及白度也有不同程度的影响。另—个值得注意的是改性剂的价格 ,一般讲改性剂价格次序为:MBS> ABS> ACR > NBR > CPE> EVA 。

总之 ,PVC增韧抗冲改性剂有CPE、ACR、MBS、EVA、丁腈橡胶,SBS橡胶等,但是我们在实际生产中常用的就是CPE、ACR、MBS、丁腈橡胶,目前性价比最高的当属CPE,其他的低温抗冲性能好,抗冲ACR耐候性抗冲击效果均最好,MBS、SBR耐候性差。

 CPE是分子量在30万左右的线性非交联橡胶体,玻璃化温度为-10℃左右,熔融后以网状形式分散于PVC中;抗冲ACR、MBS是核-壳结构分子,核为交联橡胶球,壳是甲基丙烯酸甲酯类硬质壳,玻璃化温度低于-45℃,与PVC形成海-岛结构;CPE的增韧效果好,但是低温冲击性能差,ACR、MBS正好相反,MBS原材料丁二烯含有双键,耐候性差,不能在户外应用。另外交联橡胶态的SBR橡胶、SBS橡胶,耐候性均较差,耐低温性能倒还可以,但是性价比跟CPE有差距。综合上述信息考量CPE和抗冲ACR是增韧抗冲改性剂的首选。

常温下抗冲ACR的耐冲击效果要优于CPE,但是增韧效果比不上CPE,一般100公斤树脂粉4-6公斤的抗冲ACR冲击性能跟6-8份CPE的效果相当,还有一个前提条件,就是在钙粉含量不高的前提下,当钙粉含量超过25份,ACR的效果将大打折扣,价格上抗冲ACR也不占优势,这就是在我国PVC制品高填充下,抗冲ACR没有打开市场获得大量生产的原因。

我们只有根据不同的使用要求 ,不同的生产要求,选择不同的改性剂及配方,才能实现产品性能和价格比的最优化。

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