PVC ACR+CPE护冲改性剂性能应用情况析.doc

PVC/ACR+CPE护冲改性剂性能应用情况析 王成海众所周知，抗冲改性剂作为衡量型材产品性能的重要质量指标，历来为型材厂家所重视。为了改善提高型材抗冲击性能，通常要在生产过程中添加抗冲改性剂。目前，我们异型材行业用于硬聚氯乙烯中的抗冲改性剂主要有CPE和抗冲ACR，从其用量来看，氯化聚乙烯占主导地位，丙烯酸脂抗冲改性剂应用较少。冲击改性剂是一种高分子弹性体，它与被改性的树脂经混炼后，以网状或颗粒状均匀分布在被改性的树脂基材(matrix)中，与其组成了多相体系。当受到外力(如冲击、震动)作用时，可以通过这些弹性体的颗粒或网状物的阻尼作用，使之减弱，从而提高了制品的冲击强度，也就是增加了塑料的韧性。此外，它还能促进树脂的熔化过程，改变熔体的流变性能，使其容易加工。通常，作为冲击改性剂的高分子弹性体应具备以下条件：A、与被改性的树脂有适当的相容性。相容性过大，会影响塑料的刚性，过小，则抗冲效果差。B、能使被改性的树脂玻璃化温度降低，从而改变其熔体的流变性能，并能改善树脂在低温时的冲击强度。C、易于掺混到被改性的树脂中。D、分子量高。E、耐候性良好，离模膨胀性好。CPE属于网络聚合物(橡胶弹性体)，其改性机理是在PVC材料中形成网络。它是依靠加工机械的混炼作用局部地相溶分散于PVC树脂中，可以使PVC的加工熔融粘度降低。由于CPE高分子弹性体均匀分布在PVC树脂中，在剂出成型过程中受到弹性拉伸，然后在热的作用下，弹性体恢复自由状态。异型材表现为加热后尺寸变化率增加，并且随着CPE用量的增加，成型过程中的弹性拉伸不断增大，异型材加热后尺寸变化率也相应增加。通过试验分析，我们发现PVC/CPE共混时，随着CPE用量的增加，型材的冲击强度也相应的增大，但拉伸强度却相应降低(如下图)。所以CPE的添加量不能随意，要进行适当的控制。 CPE份数对缺口冲击强度的影响(测试温度23)ACR类抗冲剂属于“核壳”结构共聚物，它由二部分组成，其核是一类低度交联的丙稀酸酯类橡胶聚合物，壳是甲基丙稀酸甲酯(PMMA)等接枝聚合物，这类特殊的高分子聚合物包围的园形橡胶体形成“核壳”结构。“核壳”类改性剂增韧机理通常以银纹剪切带理论解释较为普遍，“核壳”结构改性剂，常通过加入典型的交联单体的共价键进行交联，其核芯具有很好的弹性。壳是具有较高玻璃化温度(Tg)的高聚物，粒子间容易分离，可均匀地分散至PVC基材中，并能和PVC基材相互作用。由于这种壳PMMA与PVC有一定的作用，相对于CPE弹性体，ACR类抗冲改性剂在热的作用下，其弹性变形小，表现为异型材加热后尺寸变化率低。在进行配比加工时，ACR类抗冲改性剂表现出较宽的加工范围，型材表面光洁度较CPE体系有明显改观。共混抗冲改性剂，是把CPE、ACR这两抗冲改性剂按一定比例与其它原料混合进行改性的一种方法。理论上可能是互补这两种抗冲改性剂的优点，进一步提高改善PVC型材的一些性能。为了进一步了解抗冲改性剂的特性，下面以一组相关试验得出的数据进行分析讨论。1.主要试验用仪器设备材料试验机NHC5(03KN)冲击试验机XJC10B投影仪C350角强度测定仪XHD10挤出机THEYSOHN-108#模具TOPF-HS80CHS混料机1000/35002.加工性能及测试代号CJO2CJ01CJ03配方抗冲ACRCPEACRCPE份数7449干混料流动性23.521.6526.83表观密度g/ml0.6170.6120.623(1)双辊塑炼试验取这三种不同配混抗冲改性剂的配方料在双辊上做压片试验，片的厚度控制约为1.2mm。试验条件：前辊温度：180；后辊温度：180；时间：5min。包辊时间比较试样CJ02CJ01CJ03包辊时间S231928从包辊时间来看，CJ01干混料包辊时间最短，说明其塑化速度比较快，CJ03干混料包辊时间最长，同样条件下将影响挤出塑化速度。总体而言，这三种不同配混抗冲改性剂的塑化时间相差不大。(2)THEYSOHN-108#挤出试验试验模具：一模双腔SF66CHS、BR60CHS、HS80CHS代号80推拉扇（SF66CHS）60平开框（BR60CHS）80推拉扇（HS80CHS）配方CJ02CJ01CJ03CJ02CJ01CJ03CJ02CJ01CJ03螺速16.216.216.217.217.217.218.218.218.2转拒818468878675687061背压271273251289280263156154149熔压301301278330328311263264238熔温198198196198199195198199195料速60.860.860.362.562.562.340.940.940.6牵引3.43.43.42.52.52.52.72.72.7螺温126126130130130134136137143连接体17017017216916717173172176落球0/100/100/101/100/103/100/100/102/10焊角386045603220435049803848641172964574加热尺寸变化-1.18-1.23-1.99-1.20-1.22-2.03-1.12-1.41-2.39拉伸39.7639.9040.46439.0138.1637.65840.0239.8437.741伸长率171.38190.22163.76175.34181.62166.958175.63179.56153.04从挤出试验结果来看，CJ02配方料物理试验型材加热尺寸变化最小，而使用的CJ01配方型材加热尺寸变化与CJ02基本相同。相反，在CJ03配方中，随着CPE的添加比例增加，型材加热尺寸变化率反而越来越高。物料的塑化情况总体来说比较好，只是CPE配方干混料挤出时，挤出机熔融温度一直上不去，从视镜观察物料表现为塑化不良，这可能与抗冲改性剂促进塑化速度快慢有关。从试验数据上看，应当是比较成熟的配方，它综和了CPE和抗冲ACR两种配方的优点。在两年多CPE、ACR共混配方的生产实践过程中，我们了解到，PVC的K值变化将影响CPE的添加量，K值增大CPE的用量必须减少；抗冲ACR添加量增大型材挤出时比较软，不易牵引等等一系列问题。当然，在进行试验CJ01、CJ02、CJ03这三种配方时，不仅仅是对抗冲改性剂的改变，其它原料也要进行相应的变化等等。如前所述，各种原料之间始终存在着相互促进、相互制约的关系。(3)、发展状况近年，随着经济持续增长，我国建筑业黄金时期的到来，推动了塑料建材业的迅速发展。而且，随着人们生活水平逐步提高，将对型材性能提出更高要求，作为型材主要抗冲改性剂CPE的生产本应先行一步，但其产品质量却没有较大改观，几乎没有什么新产品出来。假设国外的一些抗冲ACR品牌产品大量进入中国，其中主要有美国的ROHMANDHASS（罗门哈斯）公司、ATOCHEM公司、日本的钟渊化学公司、吴羽公司、三菱人造丝公司、法国的阿托公司等。目前，因为核壳结构ACR类抗冲改性剂具有较多优异功能，在国外使用广泛市场，占有率增长较快。而我国核-壳结构ACR类抗冲性剂生产技术不够成熟，在产品质量、性能指标等各方面与国外同类产品相比，仍有较大差距，没能形成产业规模。目前我国使用的核壳结构ACR类抗冲改性剂多为进口，国内仅苏州安利化工厂、海城博达等少数几个厂家能生产且品种单一，远远不能满足国内一些大型材厂家的应用需要。据了解，一些大型材厂家都做过一些相关的试验，也认识到了抗冲ACR的加工温度调整范围的确比CPE宽，型材表面光洁度也明显改观，但是却没有将其大量应用到生产过程中。分析其原因主要有三：一是价格高。与CPE相比60007000元的差价，型材企业难以接受；二是货源供应不能保证。原料从国外到国内的长途运输，如遇意外情况将影响到型材厂家的