PVC基热塑性弹性体的制备.doc

PVC基热塑性弹性体的制备 聚氯乙烯(PVC)是一种性能优异、价格低廉的 通用塑料。由于PVC的非晶性和热塑性，很容易与 橡胶进行机械共混。为制得性能较好的非硫化橡胶PVC热塑性弹性体，PVC和橡胶必须具有很好 的相容性，无机填料的选择对增强PVC弹性体也很 重要.。一种聚乙烯醇共聚物(PvAF)具有很高的 强度，断裂永久变形与100定伸变形率小，断裂伸 长率高，但其硬度较大，且表观黏度大，不易于成型 加工。因此，用PVC与PVAF进行共混改性，综合 两者的优点来赋予共混体较好的综合性能。本文研 究两者质量配比、增塑体系以及填料对共混体系性 能的影响，制得了性能较好的类弹性体材料。 1 实验 11 实验原料 聚合物：聚氯乙烯(PVC，S一1000，中国石化齐 鲁股份有限公司生产)，聚乙烯醇共聚物(PVAF，市 售)。 增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯(DOP，市售)，氯化 石蜡(ClWa)【，市售)，偏苯三酸三辛酯( rM。市 售)，丙三醇CH2(OH)CH(OH)CH2(oH)，市售。 字串8 助剂：稀土稳定剂(南京协合公司)，二盐(2Pb0 Pb 12H2O，市售)，丙烯酸酯(ACR，ZB一1， 淄博高分子材料公司)，聚乙烯蜡(LMPE，市售)。 12 实验设备 SK一160B型双辊筒开炼机：上海橡胶机械厂； XL一4O型平板硫化机：上海橡胶机械厂； GTAI一700OM 型电子拉力机：台湾高铁科技股份有限公司。 13 样品制备 塑炼：将混合好的物料在开炼机上于150160 塑炼58 min后下片待用。 制样成型：将塑炼好的片在平板硫化机上于 14 测试标准 拉伸测试标准：GBT 104O一92； 撕裂测试标准：GBT 52991；100定伸变形率测试标准：ASTM Dl757(此标准为测试弹性体的标准，材料的100定伸变形率 60就属于弹性体)。2 结果与讨论21 聚氯乙烯和聚乙烯醇共聚物质量配比对共混体系性能的影响 ，PVC与P 质量配比对共混体系力学性能 的影响见图1，对其他性能的影响见表1。 字串9图1 PV PVAF质量份数对体系力学性能的影响表1 PVCPVAF质量份数对体系性能的影响*：聚合物的总量为lOO份，PVCPVAF为质量份数之比。由图1及表1可以看出，随着PVAF用量的增 加，体系的拉伸性能出现最小值，呈现“U”字形趋 势。因PVC及P 均是极性材料，两者的相容性较好。在两者质量份数相当时，呈现出互容性，可能 为相态的互锁结构，因而导致力学性能的大幅度下降。在PVC或PVAF质量份数较大时，质量份数大的组分呈连续相，因而体系的综合性能较好。现采 用PVCPVAF的质量份数在8o2o和2080时做进一步的研究。22 增塑剂对体系性能的影响为了增加体系的弹性，在体系中增加增塑剂的用 量，并对不同的增塑剂对体系性能的影响进行考察。 221 增塑剂DOP对体系性能的影响 D()P是PVC常用的增塑剂，现考察D()P的含 量对体系性能的影响，结果见2及图2。 表2 DOP的质份数对体系性能的影响（表略 ） *：PVCPVAF的质量份数为8020。 40 hIJ HlJ 】tIf】 Dl Jl的质毓份段价 图2 DOP的质量份数对体系力学性能的影响 由表2及图2可以看出，随着D()P含量的增 加，体系的力学性能及硬度呈下降趋势，而断裂伸长 率呈上升趋势。因PVC基本是无定型结构，只有少 量的结晶，POP可以进入无定型区的大分子之间， 可进一步深入大分子内部 】。体系中过多小分子物质D0P的加入，降低了聚合物大分子链之间的作用力，提高了大分子链的活动能力 】。因而力学性能下降，断裂伸长率提高。 字串2 222 D aWax的协同增塑作用 为进一步考察增塑剂的影响，现考察D0PC卜 Wax并用的情况，表3和图3为DOP与C1一Wax并 用时对体系性能的影响。 由表3和图3可看出，体系的拉伸性能随着 C1一Wax质量份数的增加先升高后下降。实验结果表明，在固定两者总质量的情况下，当DOP与C1Wax的质量配比在4020时，体系的综合性能较好， 而且DDP与ClWax并用的较佳配比为4515 27 黑 聚氯乙烯 2005正 3525。 表3 DOP与aWax并用时体系的性能。 *：PVCPVAF的质量份数为8020。 l0 ZU 30 40 CtWax的质 份数份 图3DOP与aWax并用对体系力学性能的影响 在改变P P 的质量份数后，考察DOP 与aWax两者并用对体系性能的影响，结果见表 4及图4。 表4 DOP与cIWax并用时体系的性能 字串5 *：PVCPVAF的质量份数为2080。 2 b c卜wax的质茕价数份 图4 DOP和aWax并用对体系力学性能的影响 由表4和图4可见，在固定DOP与aW 总 质量时，体系的力学性能随着awax的质量增加而提高，而其他的性能变化不大。比较PVCJPVAF的质量份数在8020和2080时的综合性能可以看出， 2080体系的综合性能较好，其力学性能、断裂永久变 形和100定伸变形率均高于8020体系的性能。 223 不同增塑剂种类的增塑作用 PVC增塑剂的种类繁多，现比较增塑剂DOP 28 和TOTM对其的增塑作用，以选取合适的增塑剂，实验结果见表5和图5、图6。 表5 DOP和IOIIVl增塑体系的性能。 *：PVCPVAF的质量份数为2080。 lf) J l l6 增 制 Il f1：价坡，f Sj 图5 增塑剂DOP和TOTM对体系拉伸性能的影响 IU l二l lh 增 制的顺 f；，数一 份 图6 增塑剂DOP和TOTM对体系撕裂强度的影响 由表5及图5、图6可看出，PVCPVAF的质量 份数在2080时，随着增塑剂质量的增加，体系的硬 度变化不大，但综合性能DOP增塑体系优于 T()TM体系。 字串9 3 填料对体系性能的影响 填料对增强弹性体的力学强度很重要，现考察 活化LCaC03和nCaC03作组分变量时，两种 填料对体系性能的影响，并比较它们对体系影响的 差异，结果见图7和图8。 L-CaC()：的匝 价数价 图7 活化LcaO 含量对体系力学性能的影响 。 图8 nCaCO含量对体系力学性能的影响 由图7和图8可知，在PVcPVAF的质量份数 为8020时，体系的力学性能随着活化LCaCO 含量的增加而下降，而其他性能，如断裂伸长率、断 裂永久变形和100定伸变形率变化不大，硬度稍 有增加；而在PVcPVAF的质量份数为2080时， 体系的力学性能随着nCaCO3质量的增加呈现先 下降后增加趋势，而断裂伸长率则下降很快，体系的 硬度增大；随着nCaC()3质量的继续增加，n CaCo 在体系中起到了应力集中点的作用，因而导 致力学性能的下降；当nCaCO3含量较多时，在体系的均匀分散以及它的表面活化剂酯类与PVAF之间形成氢键，再加上体系硬度的增加，使得体系的力学性能又呈上升趋势。但不论nCaC 还是活化LCaCO3填充体系，由于CaCO3起到应力集中 点的作用，使体系的断裂伸长率均随着CaC()3用量 字串9的增加而下降。 比较图7与图8可知，nCaCO3填充PV P (2080)体系的综合性能优于活化LCaC03 填充PVCP (8020)体系(特别是拉伸强度及断裂永久变形性能)。 4 结论(1)在PVCPVAF的质量份数为8020和20 80时，共混体系的综合性能较好，且2080优于80 20体系。(2)在PVCPVAF质量份数为8020的体系中， 体系的力学性能均随着增塑剂IX)P用量的增加而下 降，DOP的用量为60份时，体系的综合性能较佳。(3)在PVCPVAF质量份数为8020时。当