氯化聚乙烯在聚氯乙烯产品中的作用

应用技术太原科技2008年第 5期TANYUaRO 8CGD-TECN文章编号:1006- 4877(2008 )05 0077-03氯化聚乙烯在聚氯乙烯产品中的作用冯美荣,安娜(太原市科技交流中心，山西太原030009)摘要:从共混体系相容性、 共混物形态与性能的关系、影响共混物形态及冲击强度的因素等方面,阐述了氯化聚乙烯在改善聚氯乙烯制品的冲击性能方面的应用。关键词:氯化聚乙烯;聚氯乙烯制品;强度中图分类号:TP325.3文献标志码:A聚氯乙烯树脂是目前世界上产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。氯含品种之一，由于性能优良而被广泛地应用于工农业量少于25%的氯化聚乙烯与聚氯乙烯是不相容的,及日常生活用品中。但是,聚氯乙烯树脂也存在一不能使聚 氣乙烯的性能获得任何改善。当氯含量大些明显的不足，即韧性差。聚氯乙烯树脂本身属脆于40%时，氯化聚乙烯与聚氯乙烯高度相容,与增硬型聚合物，对制品冲击十分敏感，受冲击时极易塑剂一样起溶解作用。通常,氯含量为36%左右的脆裂,因而不能用做结构材料,为此有必要对聚氯氯化聚乙烯是用于改善聚氯乙烯冲击性能的主要材乙烯树脂进行冲击改性。如何提高韧性而又不损害料之一。下面,就氯化聚乙烯改性聚氯乙烯的冲击材料的拉伸强度和其他物性，是聚氯乙烯制品改性性能做-些介绍。中的一一个重要课题。近年来，随着聚氯乙烯硬质制1共混体系相容性品应用的迅速增长，其冲击改性问题越来越得到人共混体系相容性涉及整个系统的物理、化学及们的重视。用于聚氣乙烯硬质制品的冲击改性剂很机械性能。相容性的改变,往往对共混体系的加工多，常用的是氯化聚乙烯。性和使用性造成很大影响。因此，通过改善体系相氯化聚乙烯是聚乙烯分子中仲碳原子上的氢原容性来建立优良的共混体系是共混改性研究的一大子被氯原子取代后得到的一种高分子无规氯化物。课题。采用不同的生产工艺可制得从橡胶状到硬质塑料状就聚氯乙烯冲击改性剂而言，通常要求其与聚不同的产品。通常氯化聚乙烯(CPE) 的性质决定氯乙烯的相容性适中。相容性过大，两者完全呈分于其分子量、结晶度、氯含量及氯原子在聚合物链子级混合， 冲击改性剂只起着增塑剂的作用，它与上的分布。随着氯含量的增加，氯化聚乙烯的玻璃聚氯乙烯分子紧密附着,从而使冲击应力直接作用化转变温度升高，其状态由韧性的热塑性材料变成于聚氯乙烯链上，得不到高冲击强度。反之，两者橡胶状材料,然后变得接近皮革,最后变成硬而脆的相容性过小，达不到均一分散的目的， 冲击改性的材料。氯化聚乙烯改性后的聚氯乙烯制品性能也剂会失去对聚氯乙烯的黏附力，无法对震动起吸收与上述因素有关。作用，冲击强度亦不能提高。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链是由多个含氯量较高的链段和氯含量较低的链段化聚乙烯中氯含量和氣原子在聚乙烯链上的分布情组成，其高氯段应与聚氯乙烯在相界面处有链段互况控制。氯含量为25%-40%时氯原子随机分布的溶性，由于这样组成的相间过渡会与聚氯乙烯相几氯化聚乙烯树脂为弹性体，具有一定极性，玻璃化乎相同,致使不易观测。分析表明,正是氯化聚乙温度较低，是聚氯乙烯的良好冲击改性剂。这是由烯与聚氯乙烯之间的链段互溶性提供了两相的黏着于含氨量为25%- 40%的氯化聚乙烯与聚氣乙烯既力, 保证了较好的力学性能中国煤化工收稿日期:2008-03-11;修回日期:2008-04-10YHC N M H G的固态结构及共混作者简介:冯美荣( 1965- ),女,山西运域人。1986年7月毕结构与冲击性能、断裂状态的关系研究得知:对氯业于天津大学分校,高级工程师,总工。化聚乙烯相进行的选择性染色表明,两相体系形态.77.应用技术太原科技2008 年第5期TIMYUA SGI-TEC0O随氯化聚乙烯含量的增加，氯化聚乙烯从离散的粒分子熔体而是由未完全熔化的初级粒子组成的。子转化为包围聚氯乙烯初级粒子的网状结构。该网3.2 共混方式对形态和冲击强度的影响状结构的形成与材料从脆性断裂到韧性断裂的转变为了得到最佳共混体系，共混方式的选择十分是- -致的。当混炼时间过长或温度较聚氯乙烯初级重要。下面介绍用三种共混方式(直接法、母料法粒子流动温度高许多时,氯化聚乙烯的网状结构会和聚氯乙烯粉料预剪切法)经相同温度和时间混炼被破坏，这表明相畴结构与冲击性能有密切关系。后样品的冲击强度的测定结果。这些结果表明:氯3影响共混物形态 及冲击强度的因素化聚乙烯呈均匀连续网时,共混体系有很高的抗冲通过对氯化聚乙烯/聚氣乙烯共混体系的研究能力。发现，体系组成、共混温度、共混方式、混炼时间1)直接法。直接法是把聚氯乙烯树脂与氣化及原材料的差异是影响共混形态和冲击性能的重要聚乙烯及其他各种添加剂直接进行高速混合,然后因素。氯化聚乙烯/聚氯乙烯共混体系的形态因上塑炼拉片的方法。对于聚氯乙烯/氯化聚乙烯体系,述条件发生的变化，基本上是通过聚氯乙烯初级粒在160 C直接混炼时，混炼时间从5~15 min是氯化子的分离,粘连和熔化来实现的。聚乙烯逐渐呈连续网包围在聚氯乙烯初级粒子间的3.1体系组成及 共混温度对共混物形态的影响过程;从15~40 min是聚氯乙烯初级粒子粘连、氯160 C时，当氯化聚乙烯含量为10%时，氯化化聚乙烯连续网破坏的过程。在190 C混炼时,氯聚乙烯是连续网络结构，包围在网内的是1 μm左化聚乙烯仅呈很小的粒子分散于聚氯乙烯基体中,右的聚氯乙烯初级粒子。当氯化聚乙烯含量为20%当共混物中氯化聚乙烯呈连续网络结果，聚氯乙烯时，分散于连续橡胶中的是由几个聚氯乙烯初级粒呈分散的初级粒子时，共混体系的冲击强度较高。子粘连而成的粒子团。在氯化聚乙烯含量为40%2)母料法。为使聚氯乙烯粉粒周围有足够的时，氯化聚乙烯和聚氯乙烯皆为连续相，在空间互氯化聚乙烯，使其初级粒子分离，从而设计了母料相贯穿，属于两相贯穿结构;而190 C时，因聚氣法。即先把部分聚氣乙烯及添加剂与100%氯化聚乙烯初级粒子已不存在，当氯化聚乙烯含量为10%乙烯经高速混合，再开炼拉片,然后把剩余的聚氯时,氯化聚乙烯呈分散小粒子分散在聚氯乙烯母料乙烯添加剂加人开炼机上混合塑化。观察母料法聚中。当氯化聚乙烯含量为20%时，氯化聚乙烯仍呈氯乙烯/氯化聚乙烯=10/1的共混物形态发现，聚氣分散粒子，只是粒子体积大大增加。当氯化聚乙烯乙烯初级粒子呈表面光滑的球分布于橡胶网中，且含量为40%时，氯化聚乙烯又呈连续相与聚氯乙烯初级粒子相互粘连的情况几乎不存在了，同时,氯.相互贯插。聚氯乙烯粉粒受剪切作用破坏后(160化聚乙烯的分布更加均匀。C)，可将初级粒子释放出来，在剪切作用时间不3)聚氯乙烯粉料预剪切法。由于在聚合过程太长时，初级粒子未被破坏,而氯化聚乙烯完全熔中生成的初级粒子结合过紧会造成直接共混形态中化，受到由聚氯乙烯初级粒子传递的剪切作用被展聚氯乙烯初级粒子的粘连。若能预先将这些聚集粒开。当聚氯乙烯初级粒子表面存在聚氯乙烯时，初子碾碎，就会增加初级粒子与氯化聚乙烯接触的机级粒子表面的活泼链段便与氯化聚乙烯分子中的高会,为此设计了预剪切法。预剪切法就是先把聚氯氯段相吸引，使某些氯化聚乙烯链段渗人初级粒子乙烯和添加剂混合,再在开炼机上塑炼，然后加入的表面。根据表面张力的经验公式，可见氯化聚乙氯化聚乙烯再混合塑炼。烯的渗入会降低聚氯乙烯表面张力,使聚氯乙烯初当预剪切后的聚氯乙烯与氯化聚乙烯在160 C级粒子稳定下来。混炼时，聚氯乙烯外皮破坏，其中的粒子与氯化聚在160 C时，聚氯乙烯初级粒子熔化，体系由乙烯粘连，使氯化聚乙烯形成连续网络结构包围在两种分子熔体组成。由于温度升高，聚氯乙烯与氯表面。由于预剪切作用使聚氣乙烯粒子表面规整,化聚乙烯间的互溶倾向减小，而聚氣乙烯的流动性在剪切作用下易于移动，氯化聚乙烯的扩散比较容增加，使得聚氯乙烯与氯化聚乙烯易于分别聚集。剪切力的作用一方面使氯化聚乙烯分散粒子的接触母料YH中国煤化工明:预剪切法和.机会增加，同时又会将大的聚集块拉伸和分割。总CNMH G大大提高。这也说之，聚氯乙烯与氯化聚乙烯共混体系特有的形态随明了橡胶分布越均匀,橡胶网络连续的程度越高，温度改变的原因,就在于低温时聚氯乙烯相不是由体系的抗冲击性能越好，而且聚氯乙烯分散粒子外.78.应用技术太原科技2008年第5期 TArYUAO SCI-TEGO型规整、光滑对改善体系冲击韧性也是有益的。应力集中不够,不足以产生大量剪切带的消耗冲击表1不同混炼方式的最佳冲 击强度能。因此，选用疏松型聚氯乙烯为好。混炼温度混炼时间冲击强度氯化聚乙烯结晶度及分子量的影响。对不同氣混炼方式共混比/( KI/m2)化聚乙烯进行熔体指数测定及热分析的结果表明:/C/min16C测定23 C测定为了增纫聚氯乙烯,应选用结晶度低;分子量较大直接法10/1 1601514.6 24.0母料法10/116022.7 58.5(未断)的氯化聚乙烯。预剪切法10/1s027.067.5(未断)4共混体系的不可逆形变3.3混炼时间对共混形态的影响利用橡胶相提高聚氯乙烯冲击强度是-个广泛经过研究发现，在160 C时，聚氯乙烯/氯化聚使用的方法。然而，该共混体系产生不可逆形变是乙烯=10/1体系的形态与混炼时间的关系为:在混由于吸收的能量增加。通过光学和电子显微镜对聚炼开始的几分钟，聚氯乙烯与氯化聚乙烯的温度从氯乙烯/氯化聚乙烯体系的研究发现,共混体系的不室温升到160,此过程中,聚氯乙烯经历了从粉可逆形变过程是由于机械能吸收的原因。此外,由.粒(100 um)到集结粒子(5 μm),再到初级粒子于加人了氯化聚乙烯,会使由剪切带引发的应力减(1μm)的变化。同时，发生着聚氯乙烯粒子与氯少，而体系的孔隙密度和稳定性却增加了。当氯化化聚乙烯分子的界面作用。电镜照片观察发现:混聚乙烯含量为2%~7%时,在一定的形变速率下，炼5mim后，聚氯乙烯尚未完全破碎成为初级粒共混物会发生从银纹到剪切带的转变。同时,研究子，随着剪切作用时间延长到15 mim时，聚氯乙还发现，孔隙是形成在氯化聚乙烯橡胶相中的，它烯初级粒子完全释放出来，氯化聚乙烯的分布也趋是共混体系中使部分吸收的能量增加的原因。此向均匀。当剪切作用很长时(如40 mim),聚氯乙外，由于氯化聚乙烯对聚氯乙烯初级粒子有比较强烯初级粒子虽然未完全熔化，但其表面层已经熔的粘连性，使孔隙对凝聚和破裂能产生稳定效果。化，这些熔化伸展的分子链互相粘连，使初级粒子对于聚氯乙烯/氯化聚乙烯共混体系，因机械能相互沟通，同时，氯化聚乙烯也聚集成分散粒子。吸收而引起的不可逆转形变的研究有如下几点主要3.4 原材料对共混物形态和冲击性能的影响结论:在未改性聚氯乙烯中，控制不可逆形变过程聚氯乙烯树脂的影响。当分别使用紧密型和疏的是银纹,银纹在颈缩区随剪切带的产生而产生，松型聚氯乙烯与氯化聚乙烯共混时，得到的体系冲并由此产生大量的孔隙，直至断裂。用氯化聚乙烯击强度数据表明:使用- -定分子量、外皮薄、颗粒弹性体作为高分子增塑剂来改性聚氯乙烯不仅对提大且均匀、易于破碎的疏松型树脂与氯化聚乙烯共高共混体系的弹性、韧性和低温性能具有特殊意混，对于提高体系的冲击强度是有利的。由电镜照义，而且对其耐候性，耐热性和化学稳定性都远远片也发现，在混炼过程中，紧密型树脂破碎后呈外超过了其他橡胶改性的聚氯乙烯，目前，其脆化温形极不规则，大小分布很宽的粒子，且许多粒子相度可以低到- 40,该材料在建筑等领域已得到了互粘连。同时，也发现氯化聚乙烯的分布很不均广泛的应用。匀。氯化聚乙烯过于聚集的部位会由于应力集中导(实习编辑刘旭东)致脆性断裂。氯化聚乙烯分布过少的部位又会由于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,中国煤化工sites blends and im-pact strength.Key words: CPE Chlorinated poly(vinyI chloride); improve the PVCNMH G.79.