CPE对PVC管材制品刚性降低的影响

常用PVC抗冲改性剂的种类聚氯乙烯（PVC）是一种性能优良的通用型热塑性塑料，是产量最大的塑料品种之一。但PVC在加工成型后，普遍存在制品的冲击强度差的问题。解决该问题最常用的方法是通过在PVC聚合物中共混抗冲改性剂的技术，可有效增韧脆性硬质PVC，使PVC保持高模量、高刚性，又可大大提高其缺口冲击强度，明显改善低温冲击强度。目前最常用的PVC抗冲改性剂有氯化聚乙烯（CPE）、聚丙烯酸酯类（ACR）、乙酸-醋酸乙烯共聚物（EVA）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物（MBS）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），它们都属于橡胶弹性体类抗冲改性剂，其中应用最广的是CPE。2CPE作为抗冲改性剂的原理及其不足在PVC制备过程中添加的抗冲改性剂作为高聚物弹性体，在共混体系中应与PVC有一定的互溶性（但不能完全相溶），并且相界面处须保持一定的粘着力，从而呈现从宏观上相溶，而微观上处相分离的状态。具有一定氯含量和低结晶度的CPE的分子链节是由含氯量较高的链段和氯含量较低的链段混杂组成，CPE与PVC相溶性仅发生在CPE高氯链段与PVC界面，整体相溶性受到限制，符合有一定互溶性的状态。另一方面，在一定的加工条件下，CPE/PVC体系能形成物理交联网或岛状结构。在研究及工业使用中发现，随着CPE用量增加，CPE/PVC体系的冲击强度也增加，超过15份时，冲击强度增幅减小；但CPE/PVC体系的拉伸强度，弯曲强度和维卡软化点，随着CPE用量的增加而下降，断裂伸长率上升。综上所述，CPE虽然是目前应用最广和性价比最高的一种PVC抗冲改性剂，但其在使用过程中仍存在对材料强度（刚性）降低的问题，如何在提高材料冲击强度（韧性）的同时，保持材料的强度（刚性），已成为目前PVC制备工艺中一个非常需要解决的难点和挑战。3新型抗冲增韧型加工助剂-TPA改善CPE造成的低强度问题针对这一技术挑战，目前有一种新型PVC抗冲增韧加工助剂-TPA，TPA与CPE复配使用，能提高PVC材料的冲击强度（韧性），但不会影响材料的强度（刚性），并且可以减少CPE的用量，降低制造成本，是一种理想的抗冲增韧加工助剂。基于高分子力化学技术制备的VCM-橡胶弹性体共聚物--TPA，其分子链其中一些部位与PVC完全相容，分散在PVC与CPE相界面处从而提高界面作用，形成“铆接”结构；TPA分子链上接枝橡胶弹性体的部位，接枝上的弹性体与CPE能更好地相溶，等同于延长CPE分子链段，促进CPE更易形成网状结构。“铆接”结构和更长的弹性体分子链段使TPA/CPE/PVC体系中网络结构更稳定，从而赋予CPE更优异的增韧功能。3-1TPA和CPE性能对比测试在配方中将CPE的用量减少，TPA的用量增加，从而观察用TPA取代一部分CPE后，对材料性能是否有影响。1、试验配方2、流变对比从流变测试情况看，以0.8份TPA取代1.5份CPE，从流变观察除塑化稍有延后外，并无其他明显影响。以2.5份TPA取代1.5份CPE，基本与原料的流变曲线吻合，只有扭矩略微下降。整体看来，用TPA替换CPE可满足生产需要。3、性能测试从性能测试结果来，配方中以TPA按1:2的比例取代CPE，断裂伸长率和拉伸屈服强度基本一致；TPA按1:1的比例取代CPE时，断裂伸长率和拉伸屈服强度都略有增长；TPA按1:1.5的比例取代CPE，断裂伸长率降低，拉伸屈服强度升高，说明TPA在一定程度上也有增加PVC制品刚性的效果。3-2管材企业实际应用TPA结果1、排水管材（表1.排水管材使用在企标排水中的基础配方）排水管材配方中1.5份TPA替换3份CPE，混料工艺不改变，与树脂粉同期加入到高速混合机组内达到混料温度放出备用即可。上机使用时，物料切换过程工艺电流产生一定波动，生产工艺未调整，生产稳定后电流稳定并与生产物料一致，使用TPA替换CPE生产后的管材根重，外观及颜色与未替换前的产品持平，原料成本明显降低。从性能对比结果（下表）看，TPA替换CPE后，试样拉伸性能提升，材料强度增加；试料落锤性能好于原样，TPA抗冲击性能优于CPE。（表2.CPE和

CPE/TPA体系对比测试）2、PVC灌溉管国标PVC灌溉管对管材强度有很高要求，基础配方如下表：（表3.国标PVC灌溉管基础配方）1.5份TPA替换1份MBS、3份CPE，加工过程平稳，生产工艺未做调整，外观与原样一致；静液压试验合格，爆破压力略高于原样，原料成本明显降低。静液压试验照片：3-3TPA产品性能综述TPA可用于PVC管材，型材等诸多加工领域。添加TPA后制品冲击强度（韧性）和只添加CPE的加工体系保持一致，强度（刚性）会有较大提升，明显帮助改善PVC制品刚性韧性难以平衡的技术难点，并且通过减少CPE的用量，有效降低PVC产品的制备成本。对有添加有加工助剂ACR的配方，在使用TPA后，可不用再添加加工助剂ACR，进一步优化生产工艺和生产成本。在实际生产中，每吨的综合成本约可节约20~50元。用量建议：建议在100份树脂中添加1.