聚氯乙烯(PVC)是五種通用熱塑性樹脂之一,產(chǎn)量僅次于聚乙烯,因為它具有靈活的分子鏈,具有優(yōu)異的耐磨損、阻燃、透光性等優(yōu)點(diǎn),而且價格低廉,在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個行業(yè)中均會出現(xiàn)它的身影,比如:管材、薄膜、防腐材料等,但是PVC 也存在缺點(diǎn),熱穩(wěn)定性差、韌性不足、抗沖擊性差,如何改變PVC 的缺陷,以滿足不同領(lǐng)域的需要,具有很重要的現(xiàn)實意義. 目前,研究者們對PVC 增韌、增強(qiáng)方面做了大量的改性,其中共混改性是常用的方法,最常使用的是MBS 增韌改性PVC,它是甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(SM)接枝聚合在丁二烯- 苯乙烯橡膠(SBR)或聚丁二烯上的共聚物。該助劑屬于熱性彈性體,既有橡膠的性質(zhì),又有塑料的性質(zhì),目前得到多數(shù)研究者認(rèn)可的主要有兩種理論:(1)剪切屈服- 銀紋化機(jī)理:其機(jī)理是存在于MBS 中的彈性體主要是通過粒子的形式分散在PVC 中,在受到較大的沖擊時,這些位置處的粒子應(yīng)力集中,從而會導(dǎo)致誘發(fā)銀紋或剪切帶,吸收大部分能量,沖擊強(qiáng)度可以(2)網(wǎng)絡(luò)增韌機(jī)理:MBS 中的彈性體和PVC 的相容性比較好,可以在周圍形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),當(dāng)施加較大的外力后,這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以吸收、緩沖大部分能量,避免造成材料的應(yīng)力集中,相對提高了材料的抗沖性能;增韌機(jī)理因為其折光系數(shù)跟PVC 的相匹配,極性相近,溶解度參數(shù)相近,不僅不會降低制品的透明性,還能改善硬PVC 體系的加工性.1 硬質(zhì)透明PVC線管配方設(shè)計要求 目前透明料選用最多的是乙烯法生產(chǎn)的聚氯乙烯,該法生產(chǎn)的聚氯乙烯白度高,具有較好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性,顆粒粒徑分布范圍比電石法生產(chǎn)的粒徑窄 光學(xué)性能優(yōu)異,考慮選擇乙烯法生產(chǎn)的PVC。 PVC 熱穩(wěn)定劑的作用是防止PVC 受熱分解,抑制PVC 的變色,吸收HCl 阻止其自催化作用外,還需要和PVC 相容性好,對制品的耐候性、力學(xué)性能有一定改善作用。透明制品中應(yīng)用較廣泛的穩(wěn)定劑是硫醇化甲基錫穩(wěn)定劑,具有用量小,穩(wěn)定效果好,同時具有較好的耐候性能、耐硫化污染,和一定的潤滑效果,但是缺點(diǎn)是價格昂貴,因此綜合考慮添加2~3 份為宜。 在配方設(shè)計中,潤滑體系的選擇尤為重要,按作用可以分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩類。硬質(zhì)透明PVC 基料由于不含增塑劑,物料的粘性相對較大,因此潤滑劑的量應(yīng)該有所提高,用量在2~3 份。常用的PVC 潤滑劑有金屬皂類、脂肪酸類、脂肪酸脂類、高效復(fù)合潤滑劑等種類,采用多元醇硬脂酸G78 和蓖麻油酸酯GH4 作為潤滑體系,其中G78 的特點(diǎn)是在外潤滑劑的特點(diǎn)是在物料和機(jī)器之間形成一個潤滑層,降低混合料和機(jī)器的機(jī)械摩擦,減少塑料與金屬表面的粘附力;GH4 有內(nèi)潤滑的作用,能夠降低熔體粘度,提高塑料的熔融速率,改善塑化性能。 PVC 制品帶有微黃色,為了改善外觀、光澤度,需要加入群青、分散紫配合使用;在實踐中根據(jù)拼色原理,加入一定的熒光增白劑OB-1 基礎(chǔ)上,加入群青、分散紫、塑料藍(lán)能達(dá)到淡紫色的效果,能夠滿足用戶需求;3、基礎(chǔ)配方
根據(jù)基礎(chǔ)配方對MBS不同用量進(jìn)行試驗
當(dāng)MBS 含量大于15 份后,B-513 共混體系的拉伸強(qiáng)度下降趨勢明顯。這是因為MBS 含有一定量的橡膠成分,這部分起到增韌作用,對材料的強(qiáng)度有減弱的作用,因此隨著MBS 的量的提高會降低共混體系的拉伸強(qiáng)度,一般添加量在4~8 份為宜。 隨著MBS 含量的增多,逐漸在PVC 基體中形成了分散型的“海島”結(jié)構(gòu),從而可以吸收多余能量,宏觀表現(xiàn)為沖擊強(qiáng)度提升,但是MBS 過量后又會造成沖擊強(qiáng)度下降,這是因為MBS 粒子間距離太短,會發(fā)生凝聚,未吸收的應(yīng)變轉(zhuǎn)為熱能對材料造成破壞,一般添加量在8 份為宜。 隨著MBS 粒子在PVC 中相容性較好,隨著含量的提高,逐步提升了體系的界面粘結(jié)能力,避免產(chǎn)生應(yīng)力集中,而且MBS 的丁二烯彈性體含量增加進(jìn)一步提高了體系的彈性形變,因此斷裂伸長率隨MBS 增加而增大。 隨著MBS 的含量增加呈下降趨勢,但是總體趨勢比較平緩。其中B-513 的維卡軟化點(diǎn)隨MBS 的增加變化幅度較大,推測可能是由于該牌號含有的橡膠相含量較多導(dǎo)致的。一般添加量在5份為宜。 隨MBS 的加入增加,共混體系透光率呈上升趨勢,霧度值呈下降趨勢,顯示出了所合成的共混物具有良好的透光度;當(dāng)MBS 在8 份左右,透光率提升幅度大,當(dāng)含量大于10 份,體系的透光率上升趨勢變平緩;一般來說PVC 透明度由透光率和霧度決定,透光率越大,霧度越小,則透明度越大,反之透光率小,霧度大,則透明度較差,在實際中MBS 用量一般選擇8 份左右較能滿足需求;5、結(jié)論
(1)隨著MBS 含量的提高,斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度有逐漸升高趨勢,當(dāng)B-513 含量大于8 份后增速逐漸平穩(wěn);隨MBS 含量增加對共混物的拉伸強(qiáng)度有降低的作用;
(2)加工性能方面,隨著MBS 的增加具有提高平衡扭矩的效果,但是塑化時間減小幅度較大,可以避免物料在螺桿的停留時間,有利于改善加工性能;
(3)透明性結(jié)果來看,MBS 含量在8 份左右,體系的透明度可以達(dá)到很好的要求,當(dāng)大于10 份后,體系透光率上升及霧度下降趨勢均變緩慢,從配方成本、實際應(yīng)用方面考慮8 份較合適。
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