常聽說(shuō)PVC管材型材的脆，容易斷，達(dá)不到要求，對(duì)于PVC產(chǎn)品韌性不好、脆，那么增韌有哪些方法呢，下面青島賽諾聚乙烯蠟小編為您分析PVC增韌抗沖改性有哪些方法。

彈性體增韌PVC

在彈性體增韌范疇開發(fā)出兩大類增韌劑,一類是NBR、TPU、EVA、CPE等,它們以能包圍PVC初級(jí)粒子形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為特征,稱為網(wǎng)狀聚合物增韌劑;另一類是ABS、MBS、ACR等,它們?cè)赑VC基體中以島(粒子)相存在,稱為離散型彈性體增韌改性劑。

彈性體的增韌機(jī)理

(1)銀紋-剪切帶理論。Buckual等人研究表明:在塑料和橡膠復(fù)合物中,剪切屈服和銀紋化同時(shí)存在。當(dāng)材料受力時(shí)改性粒子作為應(yīng)力集中體誘發(fā)了大量銀紋和剪切帶,從而吸收能量達(dá)到增韌目的。同時(shí),彈性體粒子和剪切帶可終止銀紋,阻止其擴(kuò)展成裂紋,使材料的沖擊性能得到改善。這種應(yīng)力集中作用可歸結(jié)于改性劑微粒與聚合物基體之間存在著較大的彈性模量差別。

(2)彈性體沖擊改性劑通過(guò)延伸或空穴作用的自身變形來(lái)吸收能量。

一方面,核-殼結(jié)構(gòu)聚合物可以橋連裂紋增長(zhǎng);

另一方面,高延伸性使改性劑不易與基體樹脂完全斷裂,使已形成的裂紋保持原狀。同時(shí),空穴作用導(dǎo)致應(yīng)力集中引發(fā)剪切帶。

影響彈性體增韌PVC的因素

(1)彈性體的影響:彈性體的玻璃化溫度越低,增韌效果越好。

(2)增韌劑含量的影響:增韌劑的種類不同,則用量不同,但大約為5%～20%。

(3)彈性體相疇尺寸的影響:依據(jù)PVC和彈性體品種的不同,最佳的相疇尺寸也不同。

(4)彈性體顆粒內(nèi)PVC包容物的影響:合適的包容物含量會(huì)使材料有一最佳的沖擊強(qiáng)度。

PVC行業(yè)聽說(shuō)過(guò)的增韌抗沖改性劑有CPE、ACR、MBS、EVA、丁腈橡膠，SBS橡膠等，但是在實(shí)際生產(chǎn)中常用的就是CPE、ACR、MBS、丁腈橡膠，目前性價(jià)比最高的當(dāng)屬CPE，其他的低溫抗沖性能好，抗沖ACR耐候性抗沖擊效果均最好，MBS、SBR耐候性差。

PVC制品韌性差，首先要找整體配方的原因，復(fù)合穩(wěn)定劑或者潤(rùn)滑劑過(guò)量都會(huì)造成韌性耐沖擊效果差。排除了配方原因才能找增韌抗沖改性劑的問(wèn)題。軟制品韌性差，一般原因是填料添加太多，或者增塑劑太少，加工溫度太低造成的，一般軟制品只要配方中各組分合適，不需要增韌，韌性就很好。硬質(zhì)PVC制品韌性差，一般是穩(wěn)定劑或者潤(rùn)滑劑過(guò)量，造成塑化不好而導(dǎo)致的，或者增韌劑用量或者選型不對(duì)造成的。

MBS增韌改性PVC

MBS是一種熱塑性彈性體,兼有塑料和橡膠的性能,與PVC有很好的相容性,是良好的PVC增韌劑,Rohm&Hass公司最早對(duì)其進(jìn)行了開發(fā)和研究。南開大學(xué)張瑩等人把MBS與PVC(SG5,SG7,TH400型)相混合,當(dāng)MBS含量為PVC的12%～20%時(shí),共混物的缺口沖擊強(qiáng)度是純PVC的8～10倍。但當(dāng)MBS含量超過(guò)20%時(shí),由于發(fā)生了相逆轉(zhuǎn),沖擊強(qiáng)度反而下降了。MBS含量為PVC(TH400)的12%時(shí),各性能指標(biāo)最優(yōu)。南開大學(xué)宋謀道等人在PVC/SBS體系中采用MBS做增容劑,發(fā)現(xiàn)MBS不僅有良好的增容作用,還與SBS對(duì)PVC有協(xié)同增韌效果。四川大學(xué)的沈經(jīng)偉等人采用CPE/MBS復(fù)合體系增韌硬質(zhì)PVC,在適宜的增韌劑組成比(RC為60%～80%)和適宜的加工條件下,CPE/MBS起協(xié)同增韌作用。可認(rèn)為是CPE的網(wǎng)絡(luò)增韌同MBS的粒子增韌機(jī)制協(xié)同作用的結(jié)果。彭曉翊等人又從加工方面對(duì)CPE/MBS體系進(jìn)行了討論,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)注射制品適宜用此體系。

ACR增韌改性PVC

ACR是由甲基丙烯酸甲酯接枝到丙烯酸酯(乙酯、丁酯或辛酯)分子上而制成的。最典型的沖擊改性劑ACR是以聚丙烯酸丁酯交聯(lián)彈性體為核,其外層接枝上甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯聚合物,形成一種具有核殼結(jié)構(gòu)的共聚物。其殼層與PVC有良好相容性,其核在共混體中起增韌作用。PVC/ACR復(fù)合物在沖擊強(qiáng)度、耐燃性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性和焊接性等方面性能優(yōu)良。因而自從美國(guó)Rohm&Hass公司首先開發(fā)成功ACR以來(lái),其產(chǎn)量的增長(zhǎng)要比CPE和EVA快得多。劉敏江等人發(fā)現(xiàn):隨ACR加入量的增加,硬質(zhì)PVC材料沖擊強(qiáng)度逐步上升,尤其在5～10份范圍內(nèi),沖擊強(qiáng)度的變化最快,而10份時(shí)基本達(dá)最高值,但ACR的加入使HPVC拉伸強(qiáng)度、硬度有所下降。陳曉梅等人研究表明:ACR用量低于8份時(shí),試樣斷面呈”云狀”結(jié)構(gòu),為脆性斷裂,在加工溫度176℃和凝膠化度72.7%下,PVC/ACR/CaCO3(經(jīng)表面處理)配比為100/8/5時(shí)可得最大沖擊強(qiáng)度。

CPE增韌改性PVC

CPE(氯含量為30%～40%)是硬質(zhì)PVC常用的沖擊改性劑,其應(yīng)用技術(shù)已較成熟。它作為彈性體在結(jié)構(gòu)上有很多優(yōu)點(diǎn),因而賦予了PVC良好的綜合性能。CPE的增韌效果與CPE的分子參數(shù)(如分子質(zhì)量、氯含量及其分布、殘余結(jié)晶度等)有關(guān)。何培新等人報(bào)道:氯含量為36%～42%的固相法CPE對(duì)PVC有較好的增韌效果,氯含量為39%左右的CPE對(duì)PVC增韌效果最好。張維虎等人報(bào)道:CPE用量為8～16份時(shí)效果最佳,CPE用量提高使共混物的性能提高,但拉伸強(qiáng)度和耐熱性會(huì)下降。為了解決CPE用量大時(shí)制品分層和低溫沖擊強(qiáng)度不理想的問(wèn)題,楊建人研究了不同氯化度的CPE和不同CPE投料量的CPE-g-VC與PVC共混材料的常溫沖擊性能,得知CPE-g-VC含量增加可改善PVC的沖擊性能,CPE-g-VC/PVC共混體系具微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。陳軍等人從改善CPE-PVC相容性著手,一方面采用CPE-PVC(CV)接枝共聚物代替CPE,另一方面用CV/CPE復(fù)合增韌PVC。沈經(jīng)緯等人用CPE/ACR、CPE/MBS復(fù)合增韌PVC,當(dāng)增韌劑組成比RC為60%,可認(rèn)為CPE與MBS或ACR起協(xié)同增韌作用。方少朋等人用CPE作為增容劑改性PVDF(聚偏氟乙烯)增韌PVC,認(rèn)為PVDF/CPE配比為(2.4～3.0)/1時(shí)有顯著的增韌協(xié)同效應(yīng)。PVC/PVDF/CPE用量為100/12/5時(shí),共混體系的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)29.85kJ/m2,是未改性前的4.4倍。陶國(guó)良等人用精細(xì)膠粉增韌PVC/CPE體系,發(fā)現(xiàn)膠粉與CPE對(duì)PVC材料有協(xié)同增韌效應(yīng)。

小結(jié)

CPE是分子量在30萬(wàn)左右的線性非交聯(lián)橡膠體，玻璃化溫度為-10℃左右，熔融后以網(wǎng)狀形式分散于PVC中;抗沖ACR、MBS是核-殼結(jié)構(gòu)分子，核為交聯(lián)橡膠球，殼是甲基丙烯酸甲酯類硬質(zhì)殼，玻璃化溫度低于-45℃，與PVC形成海-島結(jié)構(gòu);CPE的增韌效果好，但是低溫沖擊性能差，ACR、MBS正好相反，MBS原材料丁二烯含有雙鍵，耐候性差，不能在戶外應(yīng)用。另外交聯(lián)橡膠態(tài)的SBR橡膠、SBS橡膠，耐候性均較差，耐低溫性能倒還可以，但是性價(jià)比跟CPE有差距。綜合上述信息考量CPE和抗沖ACR是增韌抗沖改性劑的首選。

常溫下抗沖ACR的耐沖擊效果要優(yōu)于CPE，但是增韌效果比不上CPE，一般100公斤樹脂粉4-6公斤的抗沖ACR沖擊性能跟6-8份CPE的效果相當(dāng)，還有一個(gè)前提條件，就是在鈣粉含量不高的前提下，當(dāng)鈣粉含量超過(guò)25份，ACR的效果將大打折扣，價(jià)格上抗沖ACR也不占優(yōu)勢(shì)，這就是在我國(guó)PVC制品高填充下，抗沖ACR沒有打開市場(chǎng)獲得大量生產(chǎn)的原因。

再者，在配方?jīng)]有問(wèn)題的前提下，塑化好壞也決定著制品的韌性耐沖好壞，塑化好壞看工藝，例如穿線管，合適的四區(qū)及合流芯溫度能顯著提高線管的韌性，朋友們不妨試試。分子取向結(jié)晶也能大大提高產(chǎn)品韌性，例如我們之前常提到的PVC-O管。

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作者：賽諾新材             來(lái)源：lurongwang.cn