聚合物共混理论：第7章 聚合物共混的应用

1、高分子材料与工程Polymer Scienceand Engineering体系选择工程塑料共混改性橡胶共混改性通用塑料共混改性第7章 聚合物共混的应用7.1聚合物共混应用体系的选取 聚合物共混物，从整体上来说，可以分为以塑料为主体的共混物和以橡胶为主体的共混物两大类。 塑料的共混体系，可进一步按塑料的性能与用途进行分类，分为通用塑料共混体系和工程塑料共混体系共混体系。 以橡胶为主体的共混体系，包括以橡胶为主体的橡/塑共混体系和橡胶与橡胶的共混体系。7.1聚合物共混应用体系的选取相容性因素 相容性（指广义相容性）是选取共混物体系时应考虑的首要因素。相容是共混的基本条件。两相之间良好的相容性，是

2、两相体系共混产物具有良好性能（特别是力学性能）的前提。相容性还影响共混过程的难易，相容性好的两相体系，共混过程中分散相较易分散。因此，一般应首选相容相较好的共混。结晶性因素 结晶性塑料通常具有较高的刚性和硬度，较好的耐化学药品性和耐磨性，加工流动性也相对较好。 在工程塑料与通用塑料的共混体系中，由于通用塑料与工程塑料相比，一般都具有较好的加工流动性。7.1聚合物共混应用体系的选取性能的改善或引入新性能 性能因素主要是考虑共混组成之间的性能互补，或改善聚合物的某一方面性能。利用共混，还可以在聚合物中引入某种特殊的性能。价格因素 利用无机填料体系，采用一些价格较为低廉的填充剂，也是降低聚合物材料成

3、本的一个重要途径。应用适当的表面改性技术对填充剂进行改性，可以使性能少受影响。采用无机纳米颗粒（如纳米碳酸钙）制备聚合物纳米复合材料，还可以使价格降低的同时提高性能。7.2通用塑料的共混改性 塑料品种可按档次划分为通用塑料、通用工程塑料与特种工程塑料三大类。通用塑料包括PVC、PP、PE、PS等品种，其产量占塑料中产量的大部分份额，具有价格较低、应用广泛、易于成型加工等特点。 聚氯乙烯（PVC）是一种用途广泛的通用塑料，其产量仅次于聚乙烯而居于第二位。我们将着重介绍一下PVC的共混改性。PVC在加工应用中，因添加增塑剂量的不同而分为“硬制品”与“软制品”。PVC硬制品又称硬质PVC制品，是不添

4、加增塑剂或只添加很少量的增塑剂。增韧改性以共混的方式进行，所用的增韧改性聚合物包括氯化聚乙烯（CPE）、MBS、ACR、EVA等。 采用高分子弹性体取代部分或全部液体增塑剂，与PVC进行共混，可大大提高PVC软制品的耐久性。 经共混改性的PVC硬制品可广泛应用于门窗异型材、管材、片材等。添加高分子弹性体的PVC软制品可适于户外用途及耐热、耐油等用途。7.2.1PVC/CPE共混体系（1）用于PVC硬质品 在PVC硬制品中添加CPE，主要是起增韧改性的作用。CPE是聚合物经氯化后的产物。氯含量为20%-40%的CPE具有弹性体的性质。其中，氯含量为35%的CPE与PVC的相容性较好，可用于PVC

5、的共混改性。通常采用氯含量为36%的CPE作为PVC的增韧改性剂。 在PVC/CPE共混体系中，体系的组成、共混温度、共混方式、混炼时间等因素都会影响增韧效果。 杨文君等研究了PVC/CPE共混物中CPE含量对力学性能的影响，于170在开炼机上混炼10min，所得的PVC/CPE共混物中CPE含量与力学性能的关系。 综合考虑PVC/CPE共混体系的各方面性能，在具体应用中，CPE的用量一般为812份。7.2.1PVC/CPE共混体系（2）在PVC软制品中的应用 在PVC软制品添加高分子弹性体以取代部分（或全部）小分子液体增塑剂，其主要目的是将高分子弹性体用作PVC的不迁移、不挥发的永久性增塑剂

6、，以提高PVC软制品的耐久性、耐候性。通常选用氯含量35%-40%的CPE作为PVC软制品的共混改性剂。 例如，选用SG-4型PVC树脂，加入氯含量36%的CPE20份，液体增塑剂30份，其它助剂适量，可以在160-180条件下挤出或压延成型。（3）作为相容剂的应用 含氯较高的链段与PVC的相容性较好；含氯较低的链段则与聚烯烃等非极性聚合物相容性较好。CPE可以与PVC及其它聚合物构成三元共混体系，譬如PVC/CPE/PE体系。 采用CPE作为PVC与PE的相容剂，可以提高共混物的性能，对于PVC与PE废旧塑料的回收再利用很有意义。7.2.2PVC/MBS共混体系 MBS树脂与PVC有良好的相

7、容性，能显著地提高PVC的冲击强度，又能改善PVC的加工性能，还有着较好的透明性。 实验结果表明，通过调整聚合工艺，使MBS中的SBR橡胶小球的粒径较小，而MBS粒子的粒径在0.3-0.5m，且MBS粒子呈包含若干橡胶小球和塑料支链的“簇状结构”时，PVC/MBS可获得最佳的增韧改性效果和较高的透光性能。 为改善共混体系的透光性，通常有两种可供选择的途径，其一是使共混物的组成之间具有相近的折射率，其二是使分散粒子的粒径小于可见光波长。MBS簇状结构中的塑料支链与PVC有相近的折射率，而微小的橡胶球的粒径则小于可见光波长。 MBS在PVC/MBS共混体系中的用量，一般以10%-17%为宜。随着M

8、BS用量增大，共混物的透光率也呈下降之势。7.2.3PVC/NBR共混体系 丁腈橡胶（NBR）也是常用的PVC共混改性剂。将丁腈橡胶用于PVC软制品中，丁腈橡胶可以起到大分子增塑剂的作用，避免或减少增塑剂的挥发，提高PVC软制品的丁腈橡胶，宜选用丙烯腈含量为30%左右的品种。 研究结果表明，在软质PVC鞋用粒料中加入P83，在P83用量为15份以内时，物料的耐磨性、拉伸强度等性能随P83用量增大呈上升之势。在P83用量增至30份时，耐磨性进一步提高，拉伸强度则略有下降。得到粉末丁腈橡胶的用量宜在15-30份之间。 在捏合时，应先将PVC与液体增塑剂混合，待液体增塑剂被PVC吸收后，再加入粉末丁

9、腈橡胶。 NBR也可以在硬质PVC中用作PVC的增韧改性剂。在丙烯腈含量约为20%时，PVC/NBR共混体系的冲击性能最高。7.2.4PVC/ACR共混体系 ACR（丙烯酸酯类共聚物）用在PVC制品有两种类型，其一是用作加工流动改性剂的，其二是用作抗冲改性剂的。（1）用于加工流动改性剂的ACR。 在硬质PVC中加入少量ACR，可明显改善其加工流动性。结果表明，在硬质PVC配方中加入1.5%的ACR，即可使塑化时间明显缩短。加入量增至3%，则塑化时间进一步缩短。 ACR能够缩短PVC的塑化时间，其主要原因在于ACR在混炼过程中可以在PVC粒子之间产生较大的内摩擦力，促进PVC多重粒子的破碎和熔融

10、。 ACR还可使PVC的熔体黏度有所提高，用于发泡制品，易于形成均匀的发泡体，且发泡倍率较高。 用于加工流动改性剂的ACR，其相对分子质量以30-60万范围之内为宜。7.2.4PVC/ACR共混体系（2）用作抗冲击改性剂的ACR 用作PVC抗冲改性剂的ACR，最典型的品种是以据丙烯酸丁酯交联弹性体为核，接枝甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯，所形成的具有核-壳结构的共聚物。其弹性体“核”可以起到良好的增韧作用，而壳层则与PVC有良好的相容性。此外，ACR还具有良好的透光性，可用作透明PVC材料的抗冲改性剂。 ACR对PVC的抗冲改性作用与ACR的用量有关。在ACR用量为10份时，已可产生显著改性效果。

11、进一步再增加ACR的用量，抗冲性能的提高已不明显。7.2.5PVC/EVA共混体系 EVA是乙烯和醋酸乙烯的无规共聚物。用作硬质PVC的抗冲改性剂的EVA，如采用机械共混法，可选用较高VA含量和较低熔体流动速率的EVA，EVA含量为30%和熔体流动速率为10的EVA30/10。将EVA用于软质PVC，可明显改善PVC的耐寒性。 由于EVA与PVC仅有中等程度的相容性，为改善相容性，美国Du Pont公司开发了E-VA-CO三元共聚物，商品名为Elvaloy。7.2.6PVC/ABS共混体系 ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，具有冲击性能较高、易于成型加工、手感良好以及易于电镀等特性。 ABS可以用作硬质PVC的增韧改性剂。用于增韧改性PVC的ABS，可采用丁二烯含量为30%的标准ABS，也可采用丁二烯含量为50%的高丁二烯ABS。 由于PVC与ABS之间为中等程度的相容性，所以在共混时应加入相容剂，如CPE、SAN等。 ABS与PVC共混，还可显著提高ABS的阻燃性能。7.2.7PVC/TPU共混体系 PVC可与热塑性聚氨酯（TPU）共混，制备软质PVC材料，用于医用制品。热塑性聚氨酯是一种新型的热塑性弹性体，又称为聚氨酯塑料。 选用与PVC共混的T