不同聚合度PVC树脂的性能研究

1、不同聚合度PVC树脂的性能研究张学明王晶张新华刘浩(中国石化齐鲁分公司研究院,山东淄博,255400摘要对不同聚合度聚氯乙烯树脂的基本性能、塑化性能、流变行为进行了研究。结果表明:随着聚氯乙烯树脂聚合度的增加,树脂的基本性能变好,而加工性能和流变行为变差。关键词聚合度基本性能塑化性能流变行为中图分类号:TQ325文献标识码:B文章编号:1009-9859(201001-0054-03聚氯乙烯(P VC是五大热塑性合成树脂之一,其制品是最早实现工业化的品种之一。PVC 可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。由于PVC具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点,广泛的应用

2、于塑料制品的各个领域。用户对制品的不同要求,促使PVC生产企业开发不同聚合度(文中均指平均聚合度的PVC树脂以满足市场的需求。PVC树脂聚合度也成为划分树脂型号,影响加工和使用特性的最基本因素。PVC树脂聚合度对制品力学性能的影响已有详细研究,随着P VC树脂聚合度的增加(粘均相对分子质量小于1.6105时,拉伸强度、冲击强度、断裂强度、断裂伸长率等力学性能提高,屈服强度降低12。本文主要进行了聚合度对PVC树脂基本性能、塑化性能和流变行为影响的研究,为不同聚合度的P VC树脂加工和应用提供参考。1试验111试验原料主要试验原料:PVC树脂粉QS-650、S-700、S-800、S-1000,

3、中国石化齐鲁分公司;PVC 树脂粉W-500,国内某厂家;有机锡TM-181,美国;CPE,潍坊亚星助剂厂;ZB-60,ZB-74,淄博塑料助剂厂;轻质活性碳酸钙,张店富源重钙厂。112试验设备主要试验设备:表观密度测定仪,B MY-Ñ,金建检测仪器有限公司;白度计W SB-Ò,温州仪器仪表有限公司;离心机LS-300,广州医药机械厂;乌氏黏度计,上海分析仪器有限公司;PVC 专用混合机组SRL-20/25A,张家港市万塑机械有限公司;转矩流变仪HAAKE,德国HAAKE公司;毛细管流变仪ACER2000,美国AT公司。113试验标准和方法(1聚合度:按照Q/T S H00

4、2191157标准测试。(2表观密度:按照GB/T200222005标准测试。(3白度:按照GB/T29131982标准测试。老化白度:按照GB/T155951995标准测试。(4增塑剂吸收量:按照GB/T34002002标准测试。(5混料:高速混合温度110e左右,混合时间约10m i n,低速混合冷却至4050e后出料。(6塑化性能:采用HAAKE转矩流变仪测试,温度160e,转子转速40r/m i n,加料量68g。(7流变性能:按ASTM D383596,采用高压毛细管流变仪测试,毛细管直径1mm,长径比10B1,温度190e。2结果与讨论211不同聚合度树脂的基本性能研究从悬浮法通用

5、型P VC树脂(GB/T5761收稿日期:2009-07-06;修回日期:2009-12-09。作者简介:张学明(1978-,男,工程师。2002年毕业于山东大学高分子材料科学与工程专业,现在中国石化齐鲁分公司研究院从事树脂合成、塑料加工与应用研究工作。电话:0533-*。研究与开发齐鲁石油化工,2010,38(1:5456Q I LU PETROC H E M ICAL TECHNO LOGY55# #2006的标准中可以看出,随着PVC 聚合度的变化树脂性能也发生着变化。不同聚合度PVC 树脂的基本性能见表1。表1 不同聚合度树脂的基本性能项目W -500QS-650S-700S-800S

6、-1000聚合度6106507008101020表观密度/g #mL -101600160015801570156100g 树脂增塑剂吸收量/g 1316181921白度,%9495959596老化白度,%8082828586从表1可看出,P VC 树脂随聚合度的增加,表观密度逐渐降低,增塑剂吸收量、老化白度逐渐提高,树脂的白度变化不大。众所周知,PVC 树脂聚合度是聚合温度函数,聚合度越高所需聚合温度越低,生产的树脂性能越好,如树脂的支链少、稳定性能好、树脂颗粒疏松等,宏观表现为树脂的老化白度高、表观密度小、增塑剂吸收量大。212 聚合度对塑化性能的影响HAAKE 转矩流变仪能够模拟实际生产

7、中的状况,对PVC 配混料进行塑化性能研究,根据塑化曲线反映的信息可了解到物料的可加工性、加工设备所需要的传动功率大小、生产时的功率消耗等情况。影响物料塑化性能的因素很多,主要有树脂、配方、混料工艺、塑化工艺等。在配方、混料和塑化工艺条件相同的情况下,树脂的相对分子质量即聚合度的大小对物料塑化性能有着决定性的影响。图1为不同聚合度(6001000PVC树脂配混料对塑化性能的影响。 图1 不同聚合度PVC 树脂物料的塑化性能从图1的塑化曲线可看出,在配方和塑化工艺相同条件下,随PVC 树脂聚合度的增加,物料的塑化时间逐渐延长,平衡扭矩逐渐增大。另外,还可通过计算熔融因数F 来衡量物料加工性能的好

8、坏。熔融因数的计算公式3为:F =T 2b/(T a #C 式中:T b 最大转矩,N #m ;T a 最小扭矩,N #m;C 熔融时间(塑化时间,s 。熔融因数F 值越大,物料加工性能越好。由表2计算结果可看出,随PVC 树脂聚合度的增加,熔融因数越来越小,树脂的加工性能越来越差。表2 不同聚合度PVC 树脂的熔融因数项目W -500QS-650S-700S-800S-1000塑化时间/s 51617074123最大扭矩/N #m 331035153119311232最小扭矩/N #m 28122715221223172018熔融因数01760175016501560140213 聚合度对流

9、变行为的影响采用高压毛细管流变仪对不同聚合度树脂的流变行为进行研究,测试条件:温度190e ,毛细管直径D =1mm,长径比L /D =10B 1,试验结果如第1期 张学明等1不同聚合度PVC 树脂的性能研究56 # #图2、图3 所示。图2 不同聚合度PVC 树脂的剪切速率- 剪切黏度曲线图3 不同聚合度PVC 树脂的剪切速率-剪切应力曲线从图2、图3中可以看出,在所测定的剪切速率范围内,PVC 物料表观黏度随剪切速率的增加而降低,剪切应力随剪切速率的增加而升高,表现为一种假塑性流体的特征。在低剪切速率下,PVC 树脂的聚合度对剪切黏度和剪切应力的影响较大。随着剪切速率的升高,PVC 树脂的

10、聚合度对剪切黏度和剪切应力的影响变小。在相同的剪切速率下,剪切黏度和剪切应力随着PVC 聚合度的降低而减小。3 结论(1随着PVC 树脂聚合度的增加,树脂基本性能变好,如树脂老化白度高、表观密度小、增塑剂吸收量大等。(2随着PVC 树脂聚合度的增加,物料的塑化时间逐渐延长,平衡扭矩逐渐增大;从熔融因数上也可以看出,随着PVC 树脂聚合度的增加,熔融因数越来越小,树脂的加工性能越来越差。(3P VC 物料表观黏度表现为一种假塑性流体的特征,随剪切速率的增加而降低,剪切应力随剪切速率的增加而升高;在低剪切速率下,PVC 树脂的聚合度对剪切黏度和剪切应力的影响较大;在高剪切速率下,PVC 树脂的聚合

11、度对剪切黏度和剪切应力的影响变小;在相同的剪切速率下,剪切黏度和剪切应力随着PVC 聚合度的降低而减小。参考文献1 周庆业,宋某道,张邦华等1聚氯乙烯分子量与性能的关系1南开大学学报,1996,29(4:53552 赵金义,赵树高,杨化琴等1不同聚合度PV C 树脂的表征和力学性能研究1现代塑料加工应用,1995,7(3:29333 王金明1PVC 混合料的加工性能研究1聚氯乙烯,2003,31(1:3740STUDY ON PERFOR MANCES OF PVC RESIN W I TH DIFFERENTPOLY M ER I ZAT I ON DEGREEZhang Xue m ing

12、 ,W ang Jing ,Zhang X inhua ,L iu H ao(R esearch Institute of Qilu B ranch Co.,SI N OPEC,Z ibo ,Shandong,255400Abstract Th is paper investi g ated basic perfor mance ,plastication and rheo log ica l behav -ior of PVC resin w ith d ifferent po ly m erizati o n degree .The results show ed that basic perfor m anceof PVC resins beco m es better and at the sa m e ti m e ,plasticati o n and rheo log ical behav ior dete