氯化聚乙烯在聚氯乙烯產(chǎn)品中的作用

應用技術(shù)太原科技2008年第 5期TANYUaRO 8CGD-TECN文章編號:1006- 4877(2008 )05 0077-03氯化聚乙烯在聚氯乙烯產(chǎn)品中的作用馮美榮,安娜(太原市科技交流中心，山西太原030009)摘要:從共混體系相容性、 共混物形態(tài)與性能的關(guān)系、影響共混物形態(tài)及沖擊強度的因素等方面,闡述了氯化聚乙烯在改善聚氯乙烯制品的沖擊性能方面的應用。關(guān)鍵詞:氯化聚乙烯;聚氯乙烯制品;強度中圖分類(lèi)號:TP325.3文獻標志碼:A聚氯乙烯樹(shù)脂是目前世界上產(chǎn)耗量最大的塑料有一定的相容性，而又不失微粒性和分散性。氯含品種之一，由于性能優(yōu)良而被廣泛地應用于工農業(yè)量少于25%的氯化聚乙烯與聚氯乙烯是不相容的,及日常生活用品中。但是,聚氯乙烯樹(shù)脂也存在一不能使聚 氣乙烯的性能獲得任何改善。當氯含量大些明顯的不足，即韌性差。聚氯乙烯樹(shù)脂本身屬脆于40%時(shí)，氯化聚乙烯與聚氯乙烯高度相容,與增硬型聚合物，對制品沖擊十分敏感，受沖擊時(shí)極易塑劑一樣起溶解作用。通常,氯含量為36%左右的脆裂,因而不能用做結構材料,為此有必要對聚氯氯化聚乙烯是用于改善聚氯乙烯沖擊性能的主要材乙烯樹(shù)脂進(jìn)行沖擊改性。如何提高韌性而又不損害料之一。下面,就氯化聚乙烯改性聚氯乙烯的沖擊材料的拉伸強度和其他物性，是聚氯乙烯制品改性性能做-些介紹。中的一一個(gè)重要課題。近年來(lái)，隨著(zhù)聚氯乙烯硬質(zhì)制1共混體系相容性品應用的迅速增長(cháng)，其沖擊改性問(wèn)題越來(lái)越得到人共混體系相容性涉及整個(gè)系統的物理、化學(xué)及們的重視。用于聚氣乙烯硬質(zhì)制品的沖擊改性劑很機械性能。相容性的改變,往往對共混體系的加工多，常用的是氯化聚乙烯。性和使用性造成很大影響。因此，通過(guò)改善體系相氯化聚乙烯是聚乙烯分子中仲碳原子上的氫原容性來(lái)建立優(yōu)良的共混體系是共混改性研究的一大子被氯原子取代后得到的一種高分子無(wú)規氯化物。課題。采用不同的生產(chǎn)工藝可制得從橡膠狀到硬質(zhì)塑料狀就聚氯乙烯沖擊改性劑而言，通常要求其與聚不同的產(chǎn)品。通常氯化聚乙烯(CPE) 的性質(zhì)決定氯乙烯的相容性適中。相容性過(guò)大，兩者完全呈分于其分子量、結晶度、氯含量及氯原子在聚合物鏈子級混合， 沖擊改性劑只起著(zhù)增塑劑的作用，它與上的分布。隨著(zhù)氯含量的增加，氯化聚乙烯的玻璃聚氯乙烯分子緊密附著(zhù),從而使沖擊應力直接作用化轉變溫度升高，其狀態(tài)由韌性的熱塑性材料變成于聚氯乙烯鏈上，得不到高沖擊強度。反之，兩者橡膠狀材料,然后變得接近皮革,最后變成硬而脆的相容性過(guò)小，達不到均一分散的目的， 沖擊改性的材料。氯化聚乙烯改性后的聚氯乙烯制品性能也劑會(huì )失去對聚氯乙烯的黏附力，無(wú)法對震動(dòng)起吸收與上述因素有關(guān)。作用，沖擊強度亦不能提高。由于氯化聚乙烯分子氯化聚乙烯和聚氯乙烯材料的相容性主要受氯鏈是由多個(gè)含氯量較高的鏈段和氯含量較低的鏈段化聚乙烯中氯含量和氣原子在聚乙烯鏈上的分布情組成，其高氯段應與聚氯乙烯在相界面處有鏈段互況控制。氯含量為25%-40%時(shí)氯原子隨機分布的溶性，由于這樣組成的相間過(guò)渡會(huì )與聚氯乙烯相幾氯化聚乙烯樹(shù)脂為彈性體，具有一定極性，玻璃化乎相同,致使不易觀(guān)測。分析表明,正是氯化聚乙溫度較低，是聚氯乙烯的良好沖擊改性劑。這是由烯與聚氯乙烯之間的鏈段互溶性提供了兩相的黏著(zhù)于含氨量為25%- 40%的氯化聚乙烯與聚氣乙烯既力, 保證了較好的力學(xué)性能中國煤化工收稿日期:2008-03-11;修回日期:2008-04-10YHC N M H G的固態(tài)結構及共混作者簡(jiǎn)介:馮美榮( 1965- ),女,山西運域人。1986年7月畢結構與沖擊性能、斷裂狀態(tài)的關(guān)系研究得知:對氯業(yè)于天津大學(xué)分校,高級工程師,總工?；垡蚁┫噙M(jìn)行的選擇性染色表明,兩相體系形態(tài).77.應用技術(shù)太原科技2008 年第5期TIMYUA SGI-TEC0O隨氯化聚乙烯含量的增加，氯化聚乙烯從離散的粒分子熔體而是由未完全熔化的初級粒子組成的。子轉化為包圍聚氯乙烯初級粒子的網(wǎng)狀結構。該網(wǎng)3.2 共混方式對形態(tài)和沖擊強度的影響狀結構的形成與材料從脆性斷裂到韌性斷裂的轉變?yōu)榱说玫阶罴压不祗w系，共混方式的選擇十分是- -致的。當混煉時(shí)間過(guò)長(cháng)或溫度較聚氯乙烯初級重要。下面介紹用三種共混方式(直接法、母料法粒子流動(dòng)溫度高許多時(shí),氯化聚乙烯的網(wǎng)狀結構會(huì )和聚氯乙烯粉料預剪切法)經(jīng)相同溫度和時(shí)間混煉被破壞，這表明相疇結構與沖擊性能有密切關(guān)系。后樣品的沖擊強度的測定結果。這些結果表明:氯3影響共混物形態(tài) 及沖擊強度的因素化聚乙烯呈均勻連續網(wǎng)時(shí),共混體系有很高的抗沖通過(guò)對氯化聚乙烯/聚氣乙烯共混體系的研究能力。發(fā)現，體系組成、共混溫度、共混方式、混煉時(shí)間1)直接法。直接法是把聚氯乙烯樹(shù)脂與氣化及原材料的差異是影響共混形態(tài)和沖擊性能的重要聚乙烯及其他各種添加劑直接進(jìn)行高速混合,然后因素。氯化聚乙烯/聚氯乙烯共混體系的形態(tài)因上塑煉拉片的方法。對于聚氯乙烯/氯化聚乙烯體系,述條件發(fā)生的變化，基本上是通過(guò)聚氯乙烯初級粒在160 C直接混煉時(shí)，混煉時(shí)間從5~15 min是氯化子的分離,粘連和熔化來(lái)實(shí)現的。聚乙烯逐漸呈連續網(wǎng)包圍在聚氯乙烯初級粒子間的3.1體系組成及 共混溫度對共混物形態(tài)的影響過(guò)程;從15~40 min是聚氯乙烯初級粒子粘連、氯160 C時(shí)，當氯化聚乙烯含量為10%時(shí)，氯化化聚乙烯連續網(wǎng)破壞的過(guò)程。在190 C混煉時(shí),氯聚乙烯是連續網(wǎng)絡(luò )結構，包圍在網(wǎng)內的是1 μm左化聚乙烯僅呈很小的粒子分散于聚氯乙烯基體中,右的聚氯乙烯初級粒子。當氯化聚乙烯含量為20%當共混物中氯化聚乙烯呈連續網(wǎng)絡(luò )結果，聚氯乙烯時(shí)，分散于連續橡膠中的是由幾個(gè)聚氯乙烯初級粒呈分散的初級粒子時(shí)，共混體系的沖擊強度較高。子粘連而成的粒子團。在氯化聚乙烯含量為40%2)母料法。為使聚氯乙烯粉粒周?chē)凶銐虻臅r(shí)，氯化聚乙烯和聚氯乙烯皆為連續相，在空間互氯化聚乙烯，使其初級粒子分離，從而設計了母料相貫穿，屬于兩相貫穿結構;而190 C時(shí)，因聚氣法。即先把部分聚氣乙烯及添加劑與100%氯化聚乙烯初級粒子已不存在，當氯化聚乙烯含量為10%乙烯經(jīng)高速混合，再開(kāi)煉拉片,然后把剩余的聚氯時(shí),氯化聚乙烯呈分散小粒子分散在聚氯乙烯母料乙烯添加劑加人開(kāi)煉機上混合塑化。觀(guān)察母料法聚中。當氯化聚乙烯含量為20%時(shí)，氯化聚乙烯仍呈氯乙烯/氯化聚乙烯=10/1的共混物形態(tài)發(fā)現，聚氣分散粒子，只是粒子體積大大增加。當氯化聚乙烯乙烯初級粒子呈表面光滑的球分布于橡膠網(wǎng)中，且含量為40%時(shí)，氯化聚乙烯又呈連續相與聚氯乙烯初級粒子相互粘連的情況幾乎不存在了，同時(shí),氯.相互貫插。聚氯乙烯粉粒受剪切作用破壞后(160化聚乙烯的分布更加均勻。C)，可將初級粒子釋放出來(lái)，在剪切作用時(shí)間不3)聚氯乙烯粉料預剪切法。由于在聚合過(guò)程太長(cháng)時(shí)，初級粒子未被破壞,而氯化聚乙烯完全熔中生成的初級粒子結合過(guò)緊會(huì )造成直接共混形態(tài)中化，受到由聚氯乙烯初級粒子傳遞的剪切作用被展聚氯乙烯初級粒子的粘連。若能預先將這些聚集粒開(kāi)。當聚氯乙烯初級粒子表面存在聚氯乙烯時(shí)，初子碾碎，就會(huì )增加初級粒子與氯化聚乙烯接觸的機級粒子表面的活潑鏈段便與氯化聚乙烯分子中的高會(huì ),為此設計了預剪切法。預剪切法就是先把聚氯氯段相吸引，使某些氯化聚乙烯鏈段滲人初級粒子乙烯和添加劑混合,再在開(kāi)煉機上塑煉，然后加入的表面。根據表面張力的經(jīng)驗公式，可見(jiàn)氯化聚乙氯化聚乙烯再混合塑煉。烯的滲入會(huì )降低聚氯乙烯表面張力,使聚氯乙烯初當預剪切后的聚氯乙烯與氯化聚乙烯在160 C級粒子穩定下來(lái)?；鞜挄r(shí)，聚氯乙烯外皮破壞，其中的粒子與氯化聚在160 C時(shí)，聚氯乙烯初級粒子熔化，體系由乙烯粘連，使氯化聚乙烯形成連續網(wǎng)絡(luò )結構包圍在兩種分子熔體組成。由于溫度升高，聚氯乙烯與氯表面。由于預剪切作用使聚氣乙烯粒子表面規整,化聚乙烯間的互溶傾向減小，而聚氣乙烯的流動(dòng)性在剪切作用下易于移動(dòng)，氯化聚乙烯的擴散比較容增加，使得聚氯乙烯與氯化聚乙烯易于分別聚集。剪切力的作用一方面使氯化聚乙烯分散粒子的接觸母料YH中國煤化工明:預剪切法和.機會(huì )增加，同時(shí)又會(huì )將大的聚集塊拉伸和分割?？侰NMH G大大提高。這也說(shuō)之，聚氯乙烯與氯化聚乙烯共混體系特有的形態(tài)隨明了橡膠分布越均勻,橡膠網(wǎng)絡(luò )連續的程度越高，溫度改變的原因,就在于低溫時(shí)聚氯乙烯相不是由體系的抗沖擊性能越好，而且聚氯乙烯分散粒子外.78.應用技術(shù)太原科技2008年第5期 TArYUAO SCI-TEGO型規整、光滑對改善體系沖擊韌性也是有益的。應力集中不夠,不足以產(chǎn)生大量剪切帶的消耗沖擊表1不同混煉方式的最佳沖 擊強度能。因此，選用疏松型聚氯乙烯為好?；鞜挏囟然鞜挄r(shí)間沖擊強度氯化聚乙烯結晶度及分子量的影響。對不同氣混煉方式共混比/( KI/m2)化聚乙烯進(jìn)行熔體指數測定及熱分析的結果表明:/C/min16C測定23 C測定為了增紉聚氯乙烯,應選用結晶度低;分子量較大直接法10/1 1601514.6 24.0母料法10/116022.7 58.5(未斷)的氯化聚乙烯。預剪切法10/1s027.067.5(未斷)4共混體系的不可逆形變3.3混煉時(shí)間對共混形態(tài)的影響利用橡膠相提高聚氯乙烯沖擊強度是-個(gè)廣泛經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，在160 C時(shí)，聚氯乙烯/氯化聚使用的方法。然而，該共混體系產(chǎn)生不可逆形變是乙烯=10/1體系的形態(tài)與混煉時(shí)間的關(guān)系為:在混由于吸收的能量增加。通過(guò)光學(xué)和電子顯微鏡對聚煉開(kāi)始的幾分鐘，聚氯乙烯與氯化聚乙烯的溫度從氯乙烯/氯化聚乙烯體系的研究發(fā)現,共混體系的不室溫升到160,此過(guò)程中,聚氯乙烯經(jīng)歷了從粉可逆形變過(guò)程是由于機械能吸收的原因。此外,由.粒(100 um)到集結粒子(5 μm),再到初級粒子于加人了氯化聚乙烯,會(huì )使由剪切帶引發(fā)的應力減(1μm)的變化。同時(shí)，發(fā)生著(zhù)聚氯乙烯粒子與氯少，而體系的孔隙密度和穩定性卻增加了。當氯化化聚乙烯分子的界面作用。電鏡照片觀(guān)察發(fā)現:混聚乙烯含量為2%~7%時(shí),在一定的形變速率下，煉5mim后，聚氯乙烯尚未完全破碎成為初級粒共混物會(huì )發(fā)生從銀紋到剪切帶的轉變。同時(shí),研究子，隨著(zhù)剪切作用時(shí)間延長(cháng)到15 mim時(shí)，聚氯乙還發(fā)現，孔隙是形成在氯化聚乙烯橡膠相中的，它烯初級粒子完全釋放出來(lái)，氯化聚乙烯的分布也趨是共混體系中使部分吸收的能量增加的原因。此向均勻。當剪切作用很長(cháng)時(shí)(如40 mim),聚氯乙外，由于氯化聚乙烯對聚氯乙烯初級粒子有比較強烯初級粒子雖然未完全熔化，但其表面層已經(jīng)熔的粘連性，使孔隙對凝聚和破裂能產(chǎn)生穩定效果?；?，這些熔化伸展的分子鏈互相粘連，使初級粒子對于聚氯乙烯/氯化聚乙烯共混體系，因機械能相互溝通，同時(shí)，氯化聚乙烯也聚集成分散粒子。吸收而引起的不可逆轉形變的研究有如下幾點(diǎn)主要3.4 原材料對共混物形態(tài)和沖擊性能的影響結論:在未改性聚氯乙烯中，控制不可逆形變過(guò)程聚氯乙烯樹(shù)脂的影響。當分別使用緊密型和疏的是銀紋,銀紋在頸縮區隨剪切帶的產(chǎn)生而產(chǎn)生，松型聚氯乙烯與氯化聚乙烯共混時(shí)，得到的體系沖并由此產(chǎn)生大量的孔隙，直至斷裂。用氯化聚乙烯擊強度數據表明:使用- -定分子量、外皮薄、顆粒彈性體作為高分子增塑劑來(lái)改性聚氯乙烯不僅對提大且均勻、易于破碎的疏松型樹(shù)脂與氯化聚乙烯共高共混體系的彈性、韌性和低溫性能具有特殊意混，對于提高體系的沖擊強度是有利的。由電鏡照義，而且對其耐候性，耐熱性和化學(xué)穩定性都遠遠片也發(fā)現，在混煉過(guò)程中，緊密型樹(shù)脂破碎后呈外超過(guò)了其他橡膠改性的聚氯乙烯，目前，其脆化溫形極不規則，大小分布很寬的粒子，且許多粒子相度可以低到- 40,該材料在建筑等領(lǐng)域已得到了互粘連。同時(shí)，也發(fā)現氯化聚乙烯的分布很不均廣泛的應用。勻。氯化聚乙烯過(guò)于聚集的部位會(huì )由于應力集中導(實(shí)習編輯劉旭東)致脆性斷裂。氯化聚乙烯分布過(guò)少的部位又會(huì )由于Regarding CPE with the Function in the PVC ProductsFENG Mei-rong,AN Na(Taiyuan Exchange Centre for Science and Technology, Taiyuan 030009, China)Abstract: The article elaborated on the function of impact in the PVC products, it not only promote the toughness ofPVC，but also not damage the intensity of stretch and other physical ability of PVC. from Dolvmer composites blends com-patibility, relation of polymer composites blends system performance,中國煤化工sites blends and im-pact strength.Key words: CPE Chlorinated poly(vinyI chloride); improve the PVCNMH G.79.