PVC／ACS／CPE

PVC／ACS／CPE三元共混体改性性能研究概况•ACS树脂一般是指丙烯腈／氯化聚乙烯／苯乙的三元共聚物，即由丙烯腈(AN)和苯乙烯(St)接枝到氯化聚乙烯(CPE)的主链上而形成的接枝聚合物⋯。由于采用耐老化的CPE代替了ABS中的受光热作用易氧化老化的聚丁二烯组分，所以其耐候性、阻燃性、抗静电性能较ABS优异嵋叫J。卤的引入虽然提高了ACS树脂的阻燃性，但纯ACS脂的阻燃等级仍为UL94HB级，限制了其在电子电气、汽车零部件、通讯、办公设备等领域的应用。共改性是ACS树脂高性能化的研究方向之一。•聚氯乙烯(PVC)具有质轻、高强、耐油、耐化学药品、透明性、阻燃性、电气性能优良等优点，且价格低廉，因而得到了广泛应用口]。然而，国内有关PVC／ACS合金改性的文献报道甚少。本文将ACS与PVC进行共混，采用CPE增韧，通过多种分析测试手段，对PVC／ACS／CPE三元共混合金的各项性能进行了探讨与研究。实验部分•1．1主要原料•氯化聚乙烯(PVC)：SG-3、SG-5，新疆天业；•丙烯腈一氯化聚乙烯一苯乙烯共聚物(ACS)：通用•型，自制；氯化聚乙烯(CPE)：CPEl35，青岛海晶•化学；稳定剂、润滑剂、抗氧剂等均为国产工业级。•1．2主要仪器与设备•双螺杆挤出机：MT一36，江苏美芝隆机械有限公•司；注塑机：BTSOV—II，广州博创机械有限公司；•高速混合机：SHR一10C，张家港日照机械有限公司；塑料洛氏硬度计：XHR。150，上海万衡精密仪司；氧指数仪：M606，青岛山纺仪器有限公司；万能试验机：CMT6104，美特斯工业系统有限公司；热变形／维卡软化点试验机：ZWKl302’1，特斯工业系统有限公司；数字摆锤冲击试ZBCl400-2，美特斯工业系统有限公司；熔体质量流动速率试验机：ZRZl452，美特斯下业系统有限公司。1．3实验工艺与方法•PVC基料配方见表1。表1PVC基料配方•Tab1FormulaofPVCmatrix1．4性能测试•冲击性能：按照ASTMD256--2006测定；拉伸性能：按照ASTMD638--2008测定，加载速度50mm／min；弯曲性能：按照ASTMD638--208测，加载速度2mm／min；热变形温度试验：按ASTMD648--2006测定，1．82MPa；熔体质量流率试验：按照ASTMD1238--2004测定，200oC／5kg；阻燃性能：按照GB／T2406--1993测定。2结果与讨论•2．1PVC型号对合金力学性能的影响•图1是不同PVC型号对PVC／ACS共混合金拉伸性能的影响。由图1可知，在PVC／ACS质量比相同的条件下，SG-3型的PVC／ACS合金的拉伸强度高于SG-5型的PVC／ACS合金，并且在PVC／ACS质量比为50／50时出现峰值。PVC和ACS溶解度参数接近，与ACS的共混合金相容性较好。随着PVC树脂聚合度的递增，其摩尔质量和黏度随之增加，分子链间的相互作用也随之增加』。由于SG-3型PVC聚合度较大，分子链缠结现象较为严重，因此SG-3型的PVC／ACS合金的拉伸强度亦较高。PVC的加入对PVC／ACS体系性能，尤其是对冲击性能将会产生较大影响。图2为PVC型号对PVC／ACS合金冲击性能的影响曲线。•PVC的加入对PVC／ACS体系性能，尤其是对冲击性能将会产生较大影响。图2为PVC型号对PVC／ACS合金冲击性能的影响曲线。•从图2可见，随着PVC聚合度及ACS用量的增加，合金的缺口冲击强度随之增大，而且缺口冲击强度的增幅随着ACS用量的增加而逐渐趋于平稳。ACS用量较少时，脆性的PVC为连续相，相对柔性的ACS为分散相，由于两者具有一定程度的相容性，形成一定厚度的界面层，受到外力冲击时，占主体的PVC相首先受压，并通过界面传递给ACS粒子，使材料产生较大的塑性形变，吸收较多的能量，因此冲击强度随ACS用量的增加而增大。而当ACS用量达到一定值后，ACS成为连续相，此时合金受到冲击时，作为分散相的脆性PVC会在两相界面诱发大量的银纹，吸收冲击能。同时，ACS中的氯化聚乙烯橡胶组分也会诱发大量的银纹，银纹间的相互干扰，最终导致银纹的终止。因此，当ACS用量较高时，随ACS用量的增加，合金的冲击强度增幅逐渐减小。2．2PVC型号对合金其他性能的影晌•PVC的加入对PVC／ACS体系的高温抗蠕变性能、加工流动性等性能会产生较大影响，实验列于表2。•从表2可知，随着ACS用量的增加，PVC／ACS合金的热变形温度有一定提高，MFR、表面硬度及氧指数则相反，但基本介于PVC和ACS两种材料之间．这近似符合相容塑料合金性能的加和性特征。此外，随着PVC加入量的增大，共混体系内含氯量逐渐上升，共混物的阻燃性能提高。添加60份PVC，共混合金的氧指数超过27％，其阻燃性能达到V旬级。SG-3型PVC共混合金的硬度、力学性能及耐热性均优于SG-5型PVC共混合金，这主要与SG-3型PVC树脂的黏度和聚合度较大有关。由于PVC摩尔质量增加的缘故，分子间的物理交联点增加，与ACS相容性好，材料的强度和耐热性都会提高。但高冲击型ACS树脂的MFR偏低导致共混合金加工流动性较差，因此PVC／ACS共混合金可能更适用于生产小型注塑件或者挤塑制品。2．3CPE用量对合金性能的影响•由于PVC／ACS合金的冲击韧性不理想，CPE的加入有可能改善其冲击韧性，因此笔者研究了CPE用量对PVC／ACS／CPE共混体系冲击强度及其他性能的影响，实验结果见表3。•从表3可知，随着CPE用量的增加，PVC／ACS合金的缺口冲击强度随之增加，而且增幅逐渐变缓。由于CPE具有与PVC相近的溶解度参数，与PVC相容性好，而且CPE是ACS树脂的共聚组分之一，因此CPE的加入可进一步改善PVC与ACS的相容性，促进CPE在PVC／ACS中的分散，使二三元共混体系形成微相结构，相对应的冲击强度则随CPE用量的增加而逐渐提高。考虑CPE的加入对其他性能的影响，其用量控制在5～10份为宜。合金的刚性、热变形温度及MFR则随着CPE用量的增加而逐渐下降，这与CPE本身模量低、熔体黏度高、耐热性不良有关。由于PVC／ACS／CPE共混体系是半相容体系，体系的黏度较大，因此，CPE的加入降低了三元共混体系的刚性、高温抗蠕变性能及熔体流动性，但总体降幅不大。此外，随着CPE加入量的增大，共混体系内含卤量逐渐上升，共混物的阻燃性能不断提高。添加5份CPE，共混合金的氧指数为26．8％，阻燃性能达到V-0级，如使用复配阻燃剂，阻燃效果将更优。3结论1)PVC的摩尔质量对PVC／ACS合金力学性能的影响较大。高摩尔质量的SG-3型PVC对合金的力学、耐热性能的贡献优于低摩尔质量的SG-5型PVC，但同时使合金的加工性能劣化。2)PVC和ACS有一定的相容性，能达到良好共混改性的效果；合适质量比的PVC／ACS(50／50)共混物具有良好的综合力学性能。3)CPE的加入极大地改善了PVC／ACS／CPE合金的韧性及阻燃性，但合金的刚性、耐热性及加工流动性有所下降。摘选自PVC/ACS/CPE三元共混体系性能研究邱琪浩，周文斌，QIUQi-hao，ZHOUWen-bin•参考文献•[1]李莹．ACS树脂综合性能的研究[J]．中国塑料，2007，•2l(7)：35—38．•[2]宫瑞英．新型ACS材料老化性能的研究[J]．工程塑料•应用，2004，32(4)：46—48．•[3]徐吴，包永忠，黄志明，等．丙烯腈一氯化聚乙烯一苯•乙烯悬浮溶胀接枝共聚——复合分散体系的作用[J]．•浙江大学学报：T学版，2005，39(12)：1858—1861．•[4]GAOJungang．Synthesistheologicalbehaviorandmechanieal•propertiesofgraft—typeaesresin[J]．PolymPlastTechnol•Eng，2002，1(5)：863—876．•[5]王士财．聚氯乙烯／丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物共混•体系的研究[J]．塑料科技，2004，32(6)：1—4．•[6]胡学锋．ACS树脂改性PVC的研究[J]．河北大学学•报：自然科学版，2004，24(2)：143～148．•[7]于广水．PVC／ABS软质合金中树脂型号对性能的影响与•分析[J]．塑料工业，2007，35(增91)：165—167．感谢您的关注