高弹性软质PVC的制备及应用

高弹性软质PVC的制备及应用摘要：本文首先分析了原材料的选择，接下来详细阐述了高弹性软质PVC的实验与优化，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。关键词：液体橡胶；双机共挤；回弹力引言聚氯乙烯(PVC)树脂是一种多组分的塑料，它具有难燃性、抗腐蚀、抗磨损、绝缘、价格低廉以及原材料来源广泛等优点。通过添加各种添加剂以及经过多种成型方法可以生产出不同的产品，其制品可呈现性能各异的物理机械性能，被广泛应用于管材、板材、型材等众多领域。型材是我国pvc消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25%左右，主要用于制作门窗和节能材料,目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。PVC封边条是以聚氯乙烯为主要原料，加入增塑剂、稳定剂、润滑剂等各种功能助剂混练挤出成型。1原材料的选择1.1PVC树脂为使试验时物料更加容易塑化成型，选取SG5型PVC作为试验基础树脂，市售。1.2增塑剂选择环保的DOTP作为基础增塑剂，配上适量的大豆油作为辅助增塑剂，均市售。1.3弹性体1.3.1CPECPE是一种饱和橡胶，具有优良的耐热氧老化、耐臭氧老化、耐酸碱、耐化学药品性能，兼具有塑料与橡胶的双重特点，在170C以上才会分解释放出氯化氢气体，具有稳定的化学结构，因含氯，还表现出良好的阻燃特性。使用CPE改性PVC是目前比较常见的一种改性方法，特别是硬质PVC材料中，均大量使用CPE作为增韧改性剂，在软质PVC材料中亦被普遍使用。CPE含氯质量分数在25%以下时，其性能接近PE，与PVC相容性差，不能用作PVC改性剂。CPE含氯质量分数为25%〜45%时，分子链成为柔性分子链而具有橡胶特性，与PVC相容性较好。其中含氯质量分数为40%〜45%时与PVC相容性好，但只能用作固体增塑剂，不适合用作改性剂。CPE含氯质量分数为35%〜38%时，其具有良好的综合性能，与PVC亦有良好的相容性;尤其是含氯质量分数35%左右的CPE被普遍用作PVC的改性剂，即国内常见的CPE型号 135A，这个型号的CPE残余结晶度(TAC值)低，原料PE分子质量大，熔融黏度大，其黏度与PVC最匹配。经过优选，以某公司的CPE135A作为试验用CPE。1.3.2NBRPVC是极性材料，NBR也是极性材料，而且二者溶解度参数相近，人们很自然地首先想到用极性的NBR与PVC共混改性。NBR作为丁二烯与丙烯腊的共聚物，不仅具有断裂伸长率大、弹性好、耐油、耐磨、耐低温等特点，而且与PVC相容性好，NBR共混改性PVC具有加工成型简单、产品性能稳定、增韧改性效果明显、原料来源丰富、可选范围广泛等优点，共混增韧改性后，使PVC显示出一定的橡胶特性。NBR中丙烯腊的质量分数为8%左右时，PVC与NBR的相容性很差，相区边界比较清晰，相畴较大。丙烯腊质量分数为15%〜20%时，PVC与NBR成为半相容的多相结构，相界面模糊，相畴较小。丙烯腊质量分数为30%〜40%时，PVC与NBR是相容的，并可以逐渐达到分子级混合;虽然此时仍然可以看到小于10nm的相区存在，但因为基于稀溶液法测定的高分子末端距为50〜80nm，这些相区已经小于分子，可以说共混物已经达到了分子级混合。1.3.3TPUTPU是一种新型的、性能优异的弹性体材料，其具有良好的医用耐辐射性、回弹性、耐磨性、耐寒性，以及较高的拉伸强度和伸长率，可以通过改变TPU各反应组分的配比，得到不同硬度的产品，而且可以通过不同硬度及不同类型的TPU相互共混加工使用。共混后的TPU综合了不同硬度或不同类型的TPU特点，综合性能往往好过单一TPU材料。正因为具有这些优异的特性，TPU成为PVC理想的改性剂。在与PVC共混的过程中，由于两者性能（特别是硬度、塑化温度、黏度）上的差异，可能导致共混分散不均或不相容。在硬度的选择上，通过开炼机压延熔融试验，发现邵氏A硬度为70〜75的TPU综合性能较好;在类型选择上，聚酯型TPU与PVC相容性较好，聚醚型TPU相容性稍次一点，分散性不佳，且相对聚酯型价格更高，所以选择聚酯型TPU—72（邵氏A硬度为72）作为PVC的改性剂进行试验。2实验与优化2.1增塑剂对产品性能的影响聚氯乙烯的聚合度为1300~1700；其分子量大，分子链较长，类似交联效应，因此具有较高的回弹性、较低的压缩永久变形、优异的耐热变形性能、较高的拉伸强度，以及优良的耐磨性、抗撕裂性、耐候、耐油、耐热、耐寒、耐臭氧性等性能［3］。填充料使用纳米碳酸钙，可以更好的提高产品力学性能与产品的附着力，并降低产品成本。2.2液体橡胶对产品性能的影响液体橡胶为丁二烯-苯乙烯-丁苯橡胶，与PVC有良好的相容性，两者之间会形成结合力良好的界面。它与ACR之间的协同作用可以很大程度的提高聚氯乙烯的韧性和弹性。随着液体橡胶的添加量逐渐增加，产品硬度L略有提高，但是整体变化不大。添加量为6份时，硬度为72，而当液体橡胶添加量增加至25份时，产品硬度为74.3。通过对增塑剂对产品性能影响曲线分析，可以看出随着液体橡胶用量的增加，产品回弹率呈现逐渐增加的趋势，当添加量为15份时，回弹率可以达到98.3%，而当添加量为20份时，回弹率为98.9%，仅比15份用量时提高了0.6%；当液体橡胶添加量增加至25份时，材料的回弹率为92.5%，反而呈现降低的趋势。这是由于随着液体橡胶的增加，主要起到增塑的作用，它可以增大了氯原子之间距离，削弱了PVC分子链段间作用力，相当于增加了PVC链段的长度，从而增加了其弹性。而当液体橡胶含量过高时，多余的液体橡胶会与PVC的长链分子产生较弱的次级力，使得材料逐渐呈现出独特的黏弹性能，从而降低了材料的弹性；另外具有两个空腔的连接体的设置，其结构稳定，而且增大了防撞条的缓冲距离，提高了防撞条的缓冲性能。从液体橡胶对热收缩率的影响来看，当液体橡胶添加量为10份时，可以收到较低的热收缩性能，热收缩率为2.88%；而当液体橡胶的添加量逐渐增加时，其热收缩率也会呈现逐渐增加的趋势。这是由于ACR树脂和液体橡胶微粒均匀分散在聚氯乙烯基体中，会形成宏观均相、微观分相的海岛结构，良好的塑性源自于分子链间存在较大的间隙，当材料在一定温度下烘烤，使得分子链活动增加，分子链发生伸张。而在冷却后后并冷却后，会受冲击作用时，液体橡胶弹性体微粒起应力集中作用，诱发聚氯乙烯基体产生大量的剪切带和银纹而消耗冲击能，以达到提高材料的冲击强度的作用，与此同时，ACR树脂微粒能起到终止银纹和剪切带发展的作用，使其不致发展成破坏性的裂纹，在此过程中，剪切带也起到阻滞、转向并终止银纹或已存在的小裂纹的发展，促使聚氯乙烯基体由脆变韧的转变以提高材料的韧性和弹性。结语总之，液体橡胶和ACR树脂协调添加合适的量能大大提高制品的回弹性。不添加液体体橡胶而单独使用增塑剂