硬质pvc冲击改性的研究进展

硬质pvc冲击改性的研究进展

目前，硬水泥影响改性剂的主要品种有abs、gbs、cpe、av、acr、nbr等。其中，CPE、EVA、ACR改性剂的分子结构中不含双键，耐候性能好，适宜作户外建筑材料，它们与PVC共混，再加上合适的稳定剂及其他助剂以及适宜的加工条件，就能有效地提高硬质PVC的抗冲击性能、加工性能、耐候性能及焊角强度等。1cpe与pvc的工程特性CPE(氯化聚乙烯)是无定形网络聚合物，它是由高密度聚乙烯（HDPE）在盐酸水溶液中悬浮氯化而制得的，即用氯原子部分地取代HDPE分子链上的氢原子的产物。由于氯化反应的不均匀性，在分子结构中含有乙烯、氯乙烯、1,2-二氯乙烯等链节，其含氯量通常为25%～45%。CPE随含氯量及分子结构的不同，可呈现从硬质聚合物到橡胶弹性体的各种CPE。由于氯原子的存在，使CPE成为极性聚合物，且与PVC有相同的极性基团，因此，增加了与PVC的相容性，是PVC的良好改性剂。用CPE改性的PVC制品，除具有较好的耐冲击性能外，还具有较好的耐候性、耐寒性、阻燃性、耐油性和耐化学药品性。CPE与PVC共混时的相容性，取决于CPE聚合物的氯含量及氯原子在HDPE骨架上的分布（以残余结晶度表示）。(1）氯含量25%以下的CPE与PVC的相容性不好，故对PVC改性来说是不适宜的。(2）氯含量40%以上的CPE与PVC有极好的相容性，可作为PVC的增塑剂，不能用作抗冲击改性剂。(3）氯含量25%～40%的CPE与PVC相容性中等，用其改性的硬质PVC制品的冲击强度相应提高，但加工流动性较差。(4）氯含量为36%～38%的CPE，其结晶度和玻璃化温度均较低，具有良好的弹性及与PVC的相容性，因而广泛用于硬质PVC制品的抗冲击改性剂。随着CPE用量的增加，CPE/PVC共混体系的拉伸强度、弯曲强度和维卡软化点都有所下降，但伸长率上升。这是因为含量36%～38%的CPE的弹性且与PVC的相容性好，它与PVC共混起改性增韧作用，使体系性能变得柔韧；而且由于CPE分子结构中氯原子无规则分布，其玻璃化温度和结晶度均较低，从而导致了CPE/PVC共混体系的力学性能和耐热性能随着CPE用量的增加而降低。2eva的改性机理EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）是一种无定形网络聚合物，它也是一种优良的耐冲击和耐候性PVC改性剂。其用于PVC窗框改性的数量上升较快。通常共混改性PVC用的EVA的醋酸乙烯（VA）含量为40%～50%。此类改性剂也能用于改性软质PVC制品，使其耐寒性及手感获得显著的改进。作为硬质PVC的改性剂的EVA用量为PVC的5%～6%。EVA树脂与氯乙烯单体（VC）经化学接枝共聚的产物EVA-VC三元接枝共聚物，按其接枝率的不同可以分别制得硬质专用和软质专用树脂。该树脂不仅耐候性、耐热性优越，而且耐冲击、耐寒性能良好。含50%以上EVA的三元接枝共聚物改性PVC，不必添加增塑剂就能加工软质制品。EVA耐冲击改性剂改性机理与CPE冲击改性剂相同，是形成的连续网状结构或峰窝状结构包裹PVC颗粒。这样的结构能消除受到冲击时产生的力。然而温度过高或搅拌剪切力过大，这种结构开始消失，耐冲击强度随着温度的增加和搅拌剪切时间的延长而降低。3结构聚合物的改性ACR是聚丙烯酸酯类改性剂的总称，作为聚氯乙烯的改性剂，发展很快。据实验得知，ACR类改性剂有较低的熔体粘度，因而使物料加工性能好，熔融流速快，减少物料对螺杆和机筒的磨损，加工温度范围宽。生产出的型材外观色白、光滑、细密，有优良的室温和低温抗冲击强度，极好的耐候性。一般配用6～7份就可达到极好的改性效果，有很好的性能/价格比，因而在世界各国得到广泛的应用，其用量逐年增加。ACR为有预定粒子大小和形状的核壳结构聚合物，它有一个核，还有由一到多种单体组成的外壳，使其可与PVC很好地互溶，因此，硬质PVC用聚丙烯酸酯类改性的机理与采用CPE或EVA改性的机理完全不一样。它形成一种完全不同的物态：PVC为连续相形成网，丙烯酸酯类则为分散相，分散在PVC连续相之中。这种分散状态随着加工条件如温度、时间变化影响较小，加工范围较宽。用CPE、EVA、ACR三种改性剂与PVC共混改性的硬质PVC，其成型加工性能、冲击强度、耐候性能、制品的焊接性能较纯PVC都可得到明显改善。但是三者之间也有所差别，各有优缺点。CPE与EVA和ACR相比，综合改性的效果不如它们显著。CPE与EVA的改性机理相同，改性的PVC复合物的加工条件范围较窄，缺口冲击强度与加工温度高低和塑炼时间长短有密切关系，改性后的PVC弯曲模量下降较大。ACR改性的PVC复合物成型加工条件范围较宽，成型温度和塑炼时间对缺口冲击强度影响较小，弯曲模量下降也较小，制品焊接性能和耐候性优良，而冲击强度是用这几种改性剂改性的PVC中最佳的。因而近年来ACR在改性PVC中特别是户外用窗框材料中用量增长很快，是目前公认的高效、耐候性冲击改性剂。虽然ACR耐冲击改性剂改性效果优异，但其价格较高，来源困难。CPE改性剂的原材料来源丰富，制造工艺简单，价格较便宜。因此，我国多数硬质PVC塑料异型材、塑料门、窗用异型材、管材、管件及建筑材料生产厂家多采用CPE/PVC共混改性体系。4pvc和抗冲击性能PVC是硬脆性材料，抗冲击强度低、纯硬质PVC的缺口冲击强度仅为3～5kJ/m2，低温下韧性差，随着温度的降低迅速变硬变脆，受冲击时极易脆裂。由于这些缺陷，致使进一步开辟PVC用途方面受到局限，特别是硬质塑料建筑材料制品的开发，更受到限制。因而作为结构作料，应特别