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PVC及各種助劑介紹(三)

PVC及各種助劑介紹(三)

PVC及各種助劑介紹(三)

       PVC塑料配方主要由PVC樹脂和助劑組成的,其中助劑按功能又分為:熱穩定劑、潤滑劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑、著色劑等。在設計PVC配方之前,首先應了解PVC樹脂和各種助劑的性能。

原料與助劑

沖擊改性劑

       高分子材料改性的一個重要內容是改善其耐沖擊性能,PVC樹脂是一個極性非結晶性高聚物,分子之間有較強的作用力,是一個堅硬而脆的材料;抗沖擊強度較低。加人沖擊改性劑后,沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發應力,并利用粒子自身的變形和剪切帶,阻止銀紋擴大和增長,吸收掉傳人材料體內的沖擊能,從而達到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小,以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數量,使其有效體積份數提高,從而增強了分散應力的能力。目前應用比較廣泛的為有機抗沖擊改性劑。

       按有機抗沖擊改性劑的分子內部結構,可將其分為如下幾類。

       1、預定彈性體(PDE)型沖擊改性劑,它屬于核一殼結構的聚合物,其核為軟狀彈性體,賦予制品較高的抗沖擊性能,殼為具有高玻璃化溫度的聚合物,主要功能是使改性劑微粒子之間相互隔離,形成可以自由流動的組分顆粒,促進其在聚合物中均勻分散,增強改性劑與聚合物之間相互作用和相容性。此類結構的改性劑有:MBS、ACR、MABS和MACR等,這些都是優良的沖擊改性劑。

       2、非預定彈性體型(NPDE)沖擊改性劑,它屬于網狀聚合物,其改性機理是以溶劑化作用(增塑作用)機理對塑料進行改性。因此,NPDE須形成一個包覆樹脂的網狀結構,它與樹脂不是十分好的相容體。此類結構的改性劑有:CPE、EVA。

       3、過度型沖擊改性劑,其結構介于兩種結構之間,如ABS。用于PVC樹脂的具體品種有:

       (1)氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中進行懸浮氯化的粉狀產物,隨著氯化程度的增加使原來結晶的HDPE逐漸成為非結晶的彈性體。作為增韌劑使用的C?E,含C1量一般為25-45%。CPE來源廣,價格低,除具有增韌作用外,還具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化學藥品性。目前在我國CPE是占主導地位的沖擊改性劑,尤其在PVC管材和型材生產中,大多數工廠使用CPE。加入量一般為5—15份。CPE可以同其它增韌劑協同使用,如橡膠類、EVA等,效果更好,但橡膠類的助劑不耐老化。

       (2)ACR為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等單體的共聚物,ACR為近年來開發的很好的沖擊改性劑,它可使材料的抗沖擊強度增大幾十倍。ACR屬于核殼結構的沖擊改性劑,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物組成的外殼,以丙烯酸丁酯類交聯形成的橡膠彈性體為核的鏈段分布于顆粒內層。尤其適用于戶外使用的PVC塑料制品的沖擊改性,在PVC塑料門窗型材使用ACR作為沖擊改性劑與其它改性劑相比具有加工性能好,表面光潔,耐老化好,焊角強度高的特點,但價格比CPE,高1/3左右。國外常用的牌號如K-355,一般用量6—10份。目前國內生產ACR沖擊改性劑的廠家較少,使用廠家也較少。

       (3)MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三種單體的共聚物。MBS的溶度參數為94-9.5之間,與PVC的溶度參數接近,因此同PVC時相容性較好,它的顯著特點是:加入PVC后可以制成透明的產品。一般在PVC中加人4-6份,可將PVC的沖擊強度提高6—15倍,但MBS的加入量大于30份時,PVC沖擊強度反而下降。MBS本身具有良好的沖擊性能,透明性好,透光率可達90%以上,且在改善沖擊性同時,對樹脂的其他性能,如拉伸強度、斷裂伸長率等影響很小。

       琦鴻BS-156是采用先進的合成樹脂技術精心研制成的MBS產品,它是由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚而成,是改善聚氯乙烯制品耐沖擊強度和加工性能的綜合性樹脂。在聚氯乙烯配方中添加BS-156,制品的沖擊強度能獲得明顯的改善,并且對聚氯乙烯固有的特性無不良影響。它廣泛用于聚氯乙烯薄膜、透明片材、管材、管件、瓶粒料等產品。

       (4)ABS為苯乙烯(40%-50%)、丁二烯(25%—30%)、丙烯腈(25%-30%)三元共聚物,主要用做工程塑料,也用做PVC沖擊改性,對低溫沖擊改性效果也很好。ABS加入量達到50份時,PVC的沖擊強度可與純ABS相當。ABS的加入量一般為5—20份,ABS的耐候性差,不適于長期戶外使用制品,一般不用做塑料門窗型材生產的沖擊改性劑使用。

       (5)EVA是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物,醋酸乙烯酯的引入改變了聚乙烯的結晶性,醋酸乙烯酯含量大量差,而且EVA與PVC折光率不同,難以獲得透明制品,因此,常將EVA與其它抗沖擊樹脂并用。EVA添加量為10份以下。上述幾種沖擊改性劑改性PVC性能比較見表5所示。

       4、橡膠類抗沖擊改性劑

       是性能優良的增韌劑,主要品種有:乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)及丁苯橡膠、天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、聚異丁烯、丁二烯橡膠等,其中EPR、EPDM、NBR三種十分常用,其是改善低溫耐沖擊性優越,但都不耐老化,塑料門窗型材一般不使用這類沖擊改性劑。

常用的其它助劑

1、光穩定劑

       PVC制品多數暴露在陽光和其它各種光線下,根據制品應用環境添加一定量的光穩定劑可防止和延緩其分解和老化,延制品使用壽命。

光穩定劑大體可以分為四類:

       (1)光屏蔽劑。如鈦白和碳黑,可以阻擋紫外線進入型材的內部,以阻止聚合物的光降解進行。如加入2%的碳黑的LDPE片材其耐老化程度比不加碳黑的LDPE片材提高20倍。鈦白對型材的耐老化程度有較大的提高,鈦白應使用金紅石型的,在PVC塑料門窗型材中的使用量在3-6份。

       (2)紫外線吸收劑。可以強烈吸收280-400nm的紫外線,轉換成可見光或熱量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等產品,用量一般為0.1-0.5%。但價格較高。

       (3)淬滅劑。主要是消滅受激發的聚合物分子的能量,使之回到基態。具體品種為鎳、鈷絡合物,品種有光穩定劑2002、光穩定劑1084等。一般與其它光穩定劑配合使用,用量0.1-0.5%。

       (4)自由基捕捉劑。是一種光穩定劑,它捕捉光降解分解出的自由基,終止降解反應的進行。一般使用在LDPE農膜中。品種主要有:光穩定劑GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光穩定劑744、光穩定劑622、光穩定劑944等,用量0.02-0.5%。

2、填料

       使用填料的主要目的是占據空間以降低成本,當然,一些填料也賦予材料一些特殊的性能,如阻燃、導電、導熱、剛性等。

       填料的主要指標為:白度、粒徑、顆粒形狀和顆粒表面活性。

其主要品種有:

       (1)碳酸鹽類 主要為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和活性碳酸鈣。一般在PVC塑料型材使用的是活性輕質碳酸鈣;

       (2)炭黑 如天然氣槽黑、混氣槽黑、高耐磨爐黑、熱裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡膠的補強,有些品種亦作填充劑,如用于導電和防靜電高分子材料制品中。

       (3)硫酸鹽類 有硫酸鋇、硫酸鈣、鋅鋇白(立德粉)等,主要作填充劑,也有著色作用,硫酸鋇可減少X光透過度。

       (4)金屬氧化物 如氧化鋁、氧化鐵、氧化錳、氧化鋅、氧化銻、氧化鎂、氧化鐵、磁粉等,作填充劑和著色劑。

       (5)金屬粉 如鋁、青銅、鋅、銅、鉛等粉末,作裝飾用和改善導熱性。在塑料型材生產中有時用銅粉、鋁粉生產仿鋁窗的型材。

       (6)含硅化合物 陶土中十分常見使用的為高嶺土,作填充劑。硬質陶土有補強作用。滑石粉作填充劑。

       (7)纖維類 如玻璃纖維、硼纖維、碳纖維等,作增強劑。

PVC及各種助劑介紹(三) 2018-6-13 本文被閱讀 1552 次
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