消光聚氯乙烯的性能研究

第37卷第8期塑料T業(yè)2009年8月CHINA PLASTICS INDUSTRY. 45.消光聚氯乙烯的性能研究郭濤，何瀏煒，王斌(金發(fā)科技股份有限公司，廣東廣州510520)摘要:采用熔融共混法制備了消光聚氯乙烯材料，研究了各組分對材料光澤度和力學(xué)性能的影響。結果表明:高聚合度聚氯乙烯樹(shù)脂相對低聚合度樹(shù)脂更能降低材料光澤度;交聯(lián)聚氨乙烯樹(shù)脂具有優(yōu)良的消光性，可大幅度降低材料光澤度;材料的光澤度隨著(zhù)增塑劑用量的增加而提高;碳酸鈣對材料消光性能影響不大，云母粉是一種消光效果明顯的填料，但用量太高易使材料力學(xué)性能下降。掃描電鏡分析表明:當云母粉用量較高時(shí)，云母粉粒子在基體中的分散較差，以較大團聚物存在。關(guān)鍵詞:聚氯乙烯;消光;光澤度;力學(xué)性能中圖分類(lèi)號: TQ325.3文獻標識碼: A文章編號: 1005-5770 (2009) 08 -0045 -03Study of Dull PolyvinyI Chloride MaterialsGUO Tao, HE Liu-wei, WANG Bin(Kingfa Science and Technology Co. , Ld. ，Guangzhou 510520, China)Abstract: Dull polyvinyl chloride materials were prepared via melt extrusion, the efct of contents onglossiness and mechanical properties were studied. Results showed that high polymerization degree polyvinylchloride resin was easier to decrease the material's glossiness than the low polymerization degree resin did.Cross-linked polyvinyl chloride resin had an excellent matting ability, and could considerably reduce glossi-ness of materials; material's gossiness increased with the amount of plasticizer increases; calcium carbonatehad litle effect on matting properties of the material, mica had good efect on the fating effect as fller, butthe dosage was too high to drop the mechanical properties of materials. Scanning electron microscope showedthat the mica particles reunited in the matrix by high quantity, existing in larger units.Keywords : Polyvinyl Chloride; Dull; Gossiness; Mechanical Properties近年來(lái)，聚氯乙烯(PVC) 樹(shù)脂由通用化向高性日本信越公司;增塑劑:鄰苯二甲酸二壬酯能化、專(zhuān)業(yè)化及工程化發(fā)展是許多國家研究開(kāi)發(fā)的趨(DINP)，臺灣聯(lián)成公司;碳酸鈣:牌號TL700,廣勢"。很多應用場(chǎng)合要求PVC材料外觀(guān)具有低光澤度,東騰龍公司;云母粉:牌號YM2500,廣東精達.特別是很多美、日、歐的消費者偏愛(ài)表面消光制品，促公司。使國內生產(chǎn)廠(chǎng)家對材料進(jìn)行改性降低表面光澤度以獲得高速混合機: GH-1000, 北京塑料機械廠(chǎng);雙螺消光制品。桿擠出機: SJSH-Z-30, 南京橡塑機械廠(chǎng);塑料注射塑料制品表面消光的機理是:利用物理或化學(xué)方成型機: CJ80M3V, 廣東順德震德塑料機械有限公法，使制品表面形成極微小的凹凸或極微細的皺紋,司;萬(wàn)能材料力學(xué)試驗機: AG-1I， 日本SHIMADZU這些凹凸或皺紋對光線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生漫反射和散射作用，從公司;硬度計: LX-A， 上海六菱儀器廠(chǎng);材料光澤而降低了制品表面的光澤度2)。本文研究了組成度測試儀: 4430,德國B(niǎo)YK公司。PVC的多個(gè)組分對材料光澤度和力學(xué)性能的影響,.2 材料與試樣的制備對消光PVC材料組分的選型提供了參考。將PVC原樹(shù)脂加人高速混合機中后啟動(dòng)高速運轉，加入熱穩定劑及各種助劑，然后緩慢加人增塑1.1 主要原料及儀器劑，中國煤化工到混合料。高速混普通PVC原樹(shù)脂:牌號TK1300和TK1000，日合機fYHCNMH a為15 min。將混合本信越公司;交聯(lián)PVC樹(shù)脂:牌號S1300和M1000,料加入雙螺稈擠出磯甲俗融、橋出、冷卻、切粒，加作者簡(jiǎn)介:郭濤，男, 1978 年生,博士研究生，主要研究方向為塑料加工及改性。guotao@ kingfa com. en●46.塑料工業(yè)2009年.料段一輸送段一熔融段一機頭的擠出溫度分別為在輥筒的剪切作用下，凝膠結構在流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生變120、130. 140、150 C。將切粒料干燥后用塑料注形、旋轉和取向。此時(shí)，制品的表面仍是光滑的。成射成型機注射成測試用的樣條。型結束后，隨著(zhù)溫度降低，物料由黏流態(tài)轉變?yōu)楦邚?.3性能測試態(tài)和玻璃態(tài)，由于凝膠結構的松弛回彈作用與連續相拉伸強度:按GB/T 10--2006在萬(wàn)能材料力學(xué)的區別較大，使制品表面形成波浪形的凹凸起伏，產(chǎn)試驗機上進(jìn)行，試驗速度為50 mm/min;硬度:按生一定的粗糙度，從而表現出消光特性。針對交聯(lián)CB/T2411- -1980在硬度計上進(jìn)行，針頭下壓試樣15PVC樹(shù)脂成本高的情況，在設計材料配方時(shí)，可針s后讀數;光澤度:按GB/T 8807- -1988 在光澤度測對具體的光澤度要求適當選擇普通PVC樹(shù)脂和交聯(lián)試儀上進(jìn)行，人射角為60°。PVC樹(shù)脂的用量比，以達到最佳性?xún)r(jià)比。表2 TK1300 和S1300用量比對材料性能的影響2結果與討論Tau2 Ffeet of content raio of TK1300 and S1300 on properies2.1聚氯乙烯樹(shù) 脂對材料性能的影響TK1300/51300光澤度拉伸強度 斷裂伸長(cháng)邵A硬度聚合度為1000和1300的PVC樹(shù)脂是最常用的質(zhì)量比/MPa率/%100/03813.93427兩種PVC樹(shù)脂。表1是PVC樹(shù)脂總用量為100份時(shí)，75/252214.24870兩種不同聚合度樹(shù)脂TK1000和TK1300的質(zhì)量比對50/508.5397(材料光澤度和力學(xué)性能的影響，配方中增塑劑為25/75.3420/100.7_40_70DINP (80 phr),填料為碳酸鈣(10 phr)?？梢?jiàn)，隨著(zhù)TK1300所占比例的增加，材料的光澤度逐步下高聚合度PVC樹(shù)脂例如TK1300或S1300的流動(dòng)降，拉伸強度逐步提高，斷裂伸長(cháng)率略微下降，邵氏性較差，不適合用于流動(dòng)性要求高的PVC復合材料，硬度基本不變。由于TK1300和TK1000樹(shù)脂成本相此時(shí)可以考慮使用聚合度稍低的PVC樹(shù)脂例如當，為降低材料光澤度可考慮適當增加高聚合度樹(shù)脂TK1000，交聯(lián)型PVC樹(shù)脂M1000的聚合度和TK1000的用量。柑當，適合與TK1000搭配使用。表3為T(mén)K1000和表I TK1000 和TK1300用量比對材料性能的影響M1000用量比對材料光澤度和力學(xué)性能的影響。與表Tab 1 Effect of ronlent ratio of TK1000 and TK1300 on properties2的情況相似，隨著(zhù)交聯(lián)PVC樹(shù)脂M1000用量的增Tk1000/TK1300光澤度/ 拘伸強度 斷 裂伸長(cháng)加，材料光澤度大幅下降而力學(xué)性能保持不變。另質(zhì)址比(")/MPa____ 掌/%411.8357外，將表2和表3中光澤度的數據進(jìn)行對比可發(fā)現,41.2)2355單純使用M1000的材料光澤度比單純使用S1300略4112. 835039.513.434低。這是因為雖然S1300比M1000聚合度高，但由_380于M1000具有更高的交聯(lián)度，因此綜合來(lái)看，M1000的消光能力相對更明顯。交聯(lián)型樹(shù)脂S1300為特種PVC樹(shù)脂,又稱(chēng)“架.表3 TK1000和M1000用量比對材料性能的影響橋PVC",是因內外部分PVC生產(chǎn)廠(chǎng)家為適應特殊用Tab 3 ffert of content ratio of TK1000 and M1000 on properties途而設計的產(chǎn)品。由于交聯(lián)PVC樹(shù)脂成本較高，一Th1000/W1000光泮度/拉伸強度 斷 裂伸長(cháng)率1%邵A硬度般與普通PVC樹(shù)脂混用。表2是TK1300和S1300用S76量比對材料光澤度和力學(xué)性能的影響(配方中其他2511.562組分同t)。隨著(zhù)S1300用量的增加，材料的光澤度.868664.8116069大幅下降，力學(xué)性能則基本保持不變，這說(shuō)明S13002.81是優(yōu)良的PVC材料消光劑。有報道指出山，對于普通PVC樹(shù)脂米說(shuō)，成型2.2增塑劑 用量對材料性能的影響以后內部微觀(guān)結構的差異較小，制品表面的變形也” 中國煤化工料的消光性能產(chǎn)生小，因而具有平整的表面，光澤度較高。而交聯(lián)直接用量對PVC材料性PVC樹(shù)脂含有凝膠結構，在加工過(guò)程中可能出現熔能的:CYH， CNMH G1300填料為碳胺融的連續相和不熔融的分散相，凝膠結構作為分散相鈣(I0 phr)，結果如表4所示。與以往的研究結果分布在連續相中，兩相的結構和性能有很大的差別。-致，隨著(zhù)增塑劑用量增加，PVC材料光澤度逐步第37卷第8期郭濤等: 消光聚氯乙烯的性能研究.47●增加，即“越軟的制品消光性能越差”[4]。至30 phr 時(shí)，拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率分別下降至表4增塑劑用量對材料性 能的影響10. 2 MPa和275%。當云母粉用量超過(guò)40 phr時(shí),拉Tab4 Effect of plasticizer content on properties伸強度和斷裂伸長(cháng)率陡然下降，應該為云母粉團聚導增塑劑用量光澤度拉伸強度 斷裂伸長(cháng)邵A硬度致力學(xué)性能下降所致。/phr1 (")/MPa率/%4032.525. 52422.4 SEM 分析3:17.6280為了探討云母粉對材料力學(xué)性能的影響，采用了8C3813. 934電子掃描顯微鏡(SEM) 進(jìn)行研究。圖la是材料的1007.23989拉伸斷裂樣條斷面的SEM照片，云母粉的用量為40phr。由SEM照片可見(jiàn)，斷面出現了材料拉伸斷裂時(shí)2.3填料對材料性能 的影響以往很多研究發(fā)現某些無(wú)機填料對高分子材料的團聚物剝落后剩下的巨大空洞，直徑超過(guò)500 μm。光澤度有著(zhù)直接的影響。本文選用了改性PVC復合將空洞中剩余團聚物部分放大如圖1b所示?？梢?jiàn)，材料中常用的碳酸鈣和云母粉作為填料研究對材料消很多云母粉粒子以粒徑較大的團粒存在，這種團粒聚光性能和力學(xué)性能的影響(見(jiàn)表5)。配方中PVC樹(shù)集而成的較大的團聚物是導致材料力學(xué)性能大幅下降脂為T(mén)K1300,增塑劑為DINP (80 phr)。從表5可的主要原因。因此，使用云母粉作為PVC材料消光見(jiàn)，隨著(zhù)碳酸鈣用量從0 phr 增加到30 phr,材料的劑時(shí)，應注意控制其用量或進(jìn)行有效的表面處理，以光澤度有小幅下降，由39.7°降至36.5%。當碳酸鈣用保證云母粉粒子在材料中的良好分散量再增加時(shí)，光澤度的下降趨于平緩?？偟膩?lái)看.碳酸鈣對材料光澤度的影響不大。材料的拉伸強度則隨碳酸鈣用量增加先增后降，斷裂伸長(cháng)率則一直下降，當碳酸鈣用量超過(guò)30 phr時(shí),斷裂伸長(cháng)率的下降更為明顯。材料的硬度則隨碳酸鈣用量增加有小幅升高。&5 碳酸鈣的用址對材料性能的影響Tab5 Efecl of CaC0, content on properties碳酸鈣用量光澤度抗伸強度斷裂伸長(cháng)a-放大38倍b-放大500倍! phr! (")/MPa___ 率/%39. 713.2363圖1拉伸試樣的打描 電鏡照片10313.970Fig 1 SEM photo of tensile specimen2037.214.7330713036.515.4323結論13. 8_5026821)較高聚合度聚氯乙烯樹(shù)脂TK1300相對較低聚合度樹(shù)脂TK1000更能降低材料光澤度。表6云母粉的用量對 材料性能的影響2)交聯(lián)聚氯乙烯樹(shù)脂S1300和M1000具有優(yōu)良Tab6 Ffet of mica content on properties的消光性，可大幅度降低材料光澤度。云母粉用量光澤度拉伸強度斷裂伸K°邵A硬度3)材料的光澤度隨著(zhù)增塑劑用量的增加而39.7提高。35.213.5. 3584)碳酸鈣對材料消光性能影響不大，而云母粉32.611.831是一種效果很好的消光填料，但用量太高易使材料力28. 210.2276.718學(xué)性能下降。50_21.76.2175) SEM分析表明，當云母粉用量較高時(shí)，云母粉粒子在基體中的分散較差，以較大團聚物存在,當表6為云母粉的用量對材料光澤度和力學(xué)性能的材料撲中國煤化工成空洞。影響?？梢?jiàn)，云母粉對材料光澤度的影響相對碳酸鈣具有更顯著(zhù)影響。隨著(zhù)云母粉用量的增加，材料的光[1].JYHCN MHG的合成研究[].中澤度由39.7°降至21.7°。同時(shí)，云母粉用量對材料國氯賊，2003 (3): 11-17. .力學(xué)性能的影響較為明顯。云母粉用量由0 phr增加(下轉第50頁(yè)). 50.塑料工業(yè)2009年.綜上所述，對于韌性材料PP,制樣方式的差別參考文獻對其斷裂伸長(cháng)率的影響非常明顯，而脆性材料PS制[1] 周彥豪，陳福林，童速玲，等.塑料性能測試中一些間樣方式的差別對其拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率都有較明顯題的探討[J].工程塑料應用，2003, 31 (7): 39-40.的影響。[2]周維樣.塑料測試技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1997: 212.3結論1)在溫度一定的條件下，PP和PS的拉伸強度[3]凌樹(shù)森.金屬材料力學(xué)性能試驗[J]. 理化檢驗-物理.分冊，1994, 30 (1): 55-58.都隨著(zhù)拉伸速率的增加而提高，因此合適的拉伸速率[4] 張伍斌，都佩華，蔣冠森，等，拉伸速率對工程塑料力的選擇是獲取具有實(shí)用價(jià)值實(shí)驗數據的前提。學(xué)性能的影響[J]. 現代機械，2008 (2): 93 -94.2)韌性材料PP的斷裂伸長(cháng)率受拉伸速率的影.[5] 楊挺青，左朝鳳，安群力含銀紋的高聚物裂紋擴展響很明顯，脆性材料PS的斷裂伸長(cháng)率幾乎不受拉伸[J]. 高分子材料科學(xué)與T程，2000. 16 (6): 32 -35. .速率的影響。[6]曾力拉伸試驗速率對低碳鋼力學(xué)性能的影響[J].理3)對于PP注塑成型能制得較壓制成型“強而化檢驗-物理分冊，2007, 43 (1): 6-8.韌”的試樣;對于注塑成型的PS試樣較壓制成型的[7]葉秀嬌.影響聚舉乙烯制品力學(xué)性能測試因素的探討PS試樣在拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率方面分別高出了[J]. 工程塑料應用，2002, 30 (6): 33-35.18. 2%和74%。(本文于2009 -04 -29收到)(上接第47頁(yè))世界橡膠工業(yè)，2005, 32 (8): 5-7.[2]陳永森，劉衛東.聚氯乙烯糊樹(shù)脂制品消光方法[J]. [4] 龔瀏澄,鄭德，李杰聚氯乙烯塑料助劑與配方設計技聚氣乙烯，2000 (5): 30 -32.術(shù)[M].北京:中國石化出版社. 2006: 379 -380.[3]虞鐘華、 消光聚氣乙烯熱塑性彈性體的研究及應用[J].(本文于2009 -07 - 16收到)第8屆全國PVC塑料與樹(shù)脂技術(shù)年會(huì )暨“志海杯”優(yōu)秀論文交流會(huì )征文啟事由全國聚氯乙烯信息站、《聚氯乙烯》編輯部聯(lián)合主辦的碳酸鈣對 制品老化性能的影響。(14) 如何選擇對制品性能影第8屆全國PVC塑料與樹(shù)脂技術(shù)年會(huì )暨“志海杯”優(yōu)秀論文交響較小的炭黑。 (15) 如何提高CPVC制品的白度。(16) 礦流會(huì )將于2009年11月份召開(kāi)，現特向全國PVC塑料加I.行業(yè)用管材生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題。(17) 如何提高PVC薄膜的抗靜及相關(guān)企事業(yè)單位、大專(zhuān)院校的同仁廣泛征集本屆年會(huì )論文。電性能。論文內容: 1)行業(yè)綜述，2)政策指導，3)新技術(shù)及新截稿日期為2009年9月30日,收到的文章?lián)駜?yōu)將收錄進(jìn)產(chǎn)品，4)經(jīng)驗總結, 5)科學(xué)管理，6)標準執行，7)原料 <第8屆全國PVC郫料與樹(shù)脂技術(shù)年會(huì )論文專(zhuān)輯》。收求的文性能，8)特種樹(shù)脂，9)產(chǎn)品質(zhì)量，10) 優(yōu)秀譯文。章(譯文除外)將優(yōu)先在《聚氯乙烯》雜志上發(fā)表，請勿他另外，也可就以下內容為主題撰寫(xiě)論文: (1) 如何解決投。 對PVC加工行業(yè)具有指導性、決策性的論文，介紹的產(chǎn)制品表面出現黑黃線(xiàn)、收縮痕和花斑等問(wèn)題。(2) 如何提高品具有創(chuàng )新性、 實(shí)用性的論文，對能降低成本、增加效益的制品表面光澤度、塑化質(zhì)量、煤角強度等性能。(3) 如何解論文(最好能結合實(shí)際)、對PVC加工行業(yè)具有借鑒性、學(xué)決模具的腐蝕、螺桿和機筒的不規則磨損等問(wèn)題。(4) 當填習性的譯 文將予以獎勵。允量較大時(shí)，如何提高制品的表面光澤度。(5) 添加有機錫、聯(lián)系人:楊彬(0429 - 3238246 )杜桂敏(0429 -Ca/Zmn穩定劑后，如何解決物料流動(dòng)性降低的問(wèn)題。(6) 水3238155)傳真: 0429 -3238156溫對PVC彩色共擠型材表面性能的影響。(7)復合穩定劑中廣告聯(lián)系人:王文武電話(huà): 0429 - 3238160的潤滑成分對碳酸鈣的影響。(8)螺桿的剪切力與電機節能的協(xié)調。(9) 潤滑劑與制品力學(xué)性能之間的平衡。(10) 如何中國煤化工//ww. carpve. com七路146號避免生產(chǎn)時(shí)螺桿上翹的問(wèn)題。(11) 如何解決合流芯出現糊料:YHCNMHG鄒(125000)的問(wèn)題。(12) 如何解決國產(chǎn)設備電流波動(dòng)較大的問(wèn)題。(13)