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PVC- M改性机理
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PVC- M改性机理 未经改性的PVC树脂是硬脆性材料，抗冲击强度很低，常温下只有3~5KJ/m2，低温时 抗冲击强度更差。其原因是这类材料对缺口的敏感性。通过在配方中添加橡胶弹性体成分，可有效地提高PVC制品的抗冲击韧性。国内生产企业几乎全部采用共混改性的技术，在配方体系中引入抗冲击改性剂，从而既保持了PVC-U的高模量、高刚性，又大大提高了常温及低温抗冲击性能、改善抗冲击韧性。这类抗冲击改性剂具有较低的玻璃化温度（Tg），在室温或在稍低的环境温度下呈现高弹态。 1、 抗冲改性剂的种类 按照抗冲改性剂的增韧机理不同可分为网络聚合物和“核-壳”结构共聚物。前者如氯 化聚乙烯（CPE）、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）；后者如丙烯酸酯类聚合物（ACR）。 2、 抗冲改性剂CPE的介绍 国内外主要使用的改型剂是CPE，CPE通常为氯含量30％～40 ％的非结晶或微晶类橡胶物质可由粉状高密度聚乙烯（HDPE）在水相中悬浮氯化制得。将CPE与PVC树脂共混，可以使硬质PVC具有优良的耐冲性、耐寒性和耐候性。此外，制品的阻燃 性、耐化学药品性也得到了较大的改善。CPE改性剂对PVC抗冲性的贡献基于CPE在PVC熔体中 形成一个乌黑初级粒子的弹性体网络，材料受到冲击力时，网络能够传递和分散能量，避免局部应力集中产生裂缝；而且，引发基体产生银纹和剪切带吸收能量。由于CPE不存在双键结构，所以用它增韧的共混物的耐老化性要比用MBS的好。此外超细的碳酸钙表现用硬脂酸处理后也可作增韧剂，它可与聚合物类增韧剂起偶联作用。 3、 抗冲击改性剂用量对制品性能的影响 抗冲击改性剂的用量一般依制品性能要求确定。通常抗冲击改性剂用量增加，抗冲击 强度、断裂伸长率等韧性指标上升，而拉伸强度、弹性模量等刚性指标下降，热变形温度也会下降。但随着改性剂用量继续增加时，冲击强度会在显示一极大值后，增长趋势明显变缓。因此改性剂用量过少，材料中形成的可诱发局部屈服-剪切带的应力集中区域较少，改性效果不明显；但其用量过大，常会形成较大的凝胶区，可能导致过大的应力，使PVC链断裂，导致冲击强度不高及其它性能变差。 CPE/PVC共混体系的改性原理 纯PVC玻璃化温度约为85℃，在玻璃化温度以下呈脆性，这就大大限制了硬PVC制品的应用。 为了改善PVC的脆性，提高其抗冲击性能，通常加入玻璃化温度较低的，室温下又显示高弹 性的高聚物与之共混。在共混体系中所加的高聚物弹性体应与PVC有一定的互溶性，但又不 能完全相溶，而相界面处须保持一定的粘着力，宏观上相溶，而微观上处于相分离状态，因 而共混体系中具有两个玻璃化温度，故在一定使用温度、一定强度和频率的外力作用下具有 韧性，使冲击外力为橡胶相的弹性形变所消耗，同时又为界面粘着力束缚于PVC基体中。 具有一定氯含量和低结晶度的橡胶弹性体CPE的分子链节是不相等的，含氯量较高的链段与 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，故整体相溶 性受到限制，两相结构的基本形态与上述条件相符。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(即PVC微粒处于胶体膜的包覆之中)，这个“网眼”的 大小约为1μm，恰如PVC初级粒子大小相当，当CPE形成连续网而PVC粉料破碎成为初级粒子 时，这些粒子恰好位于网眼之中，同时PVC初级粒子和初级粒子之间也有扩散分子链的结合 ，这种体系具有最佳的冲击强度及较低的熔融粘度。因此，CPE是PVC最优良的抗冲击改性剂之一。 根据以上分析，CPE的性能随着原料HDPE的分子量、氯化程度、分子链结构和氯化方法的不 同，其CPE的软性、弹性、韧性、刚性也不一样。在CPE与PVC共混时，选用CPE的规格型号主要考虑氯含量的多少和氯原子在HDPE骨架上的分布和残余结晶度大小。氯含量为25％以下的CPE，与PVC相溶性不好，不宜与PVC共混；氯含量为40％以上的CPE，与PVC有 极好的相溶性，可作为PVC的增塑剂，不能作为抗冲击改性剂；氯含量为25～40%的CPE，与P VC半相溶，其共混体系的抗冲击强度相应提高，但加工流动性差；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的相溶性，因而，可作为抗冲击 改性剂用于PVC型材。 聚乙烯是结晶高聚物，随着氯的取代破坏了它的结晶性而使它变软、玻璃化温度降低。但在CPE中若氯的含量超过一定量时，玻璃化温度反而增高，因此CPE的玻璃化温度和熔融温度可比原来的聚乙烯高或低。CPE的性能取决于原料聚乙烯的分子量、氯化程度、分子链结构和氯化方法。由于这些可变因素，所以可得到软性、弹性、韧性、或刚性的不同材料。当含氯量少时其性能接近聚乙烯，而含氯量大时性能接近聚氯乙烯。作为增韧剂用时的CPE含氯量应控制在30-40%之间，成橡胶状物质。 [search]PVC的增韧[/search] |
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