CPE對PVC管材制品剛性降低的影響

常用PVC抗沖改性劑的種類聚氯乙烯（PVC）是一種性能優(yōu)良的通用型熱塑性塑料，是產(chǎn)量最大的塑料品種之一。但PVC在加工成型后，普遍存在制品的沖擊強(qiáng)度差的問題。解決該問題最常用的方法是通過在PVC聚合物中共混抗沖改性劑的技術(shù)，可有效增韌脆性硬質(zhì)PVC，使PVC保持高模量、高剛性，又可大大提高其缺口沖擊強(qiáng)度，明顯改善低溫沖擊強(qiáng)度。目前最常用的PVC抗沖改性劑有氯化聚乙烯（CPE）、聚丙烯酸酯類（ACR）、乙酸-醋酸乙烯共聚物（EVA）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物（MBS）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），它們都屬于橡膠彈性體類抗沖改性劑，其中應(yīng)用最廣的是CPE。2CPE作為抗沖改性劑的原理及其不足在PVC制備過程中添加的抗沖改性劑作為高聚物彈性體，在共混體系中應(yīng)與PVC有一定的互溶性（但不能完全相溶），并且相界面處須保持一定的粘著力，從而呈現(xiàn)從宏觀上相溶，而微觀上處相分離的狀態(tài)。具有一定氯含量和低結(jié)晶度的CPE的分子鏈節(jié)是由含氯量較高的鏈段和氯含量較低的鏈段混雜組成，CPE與PVC相溶性僅發(fā)生在CPE高氯鏈段與PVC界面，整體相溶性受到限制，符合有一定互溶性的狀態(tài)。另一方面，在一定的加工條件下，CPE/PVC體系能形成物理交聯(lián)網(wǎng)或島狀結(jié)構(gòu)。在研究及工業(yè)使用中發(fā)現(xiàn)，隨著CPE用量增加，CPE/PVC體系的沖擊強(qiáng)度也增加，超過15份時，沖擊強(qiáng)度增幅減小；但CPE/PVC體系的拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度和維卡軟化點(diǎn)，隨著CPE用量的增加而下降，斷裂伸長率上升。綜上所述，CPE雖然是目前應(yīng)用最廣和性價(jià)比最高的一種PVC抗沖改性劑，但其在使用過程中仍存在對材料強(qiáng)度（剛性）降低的問題，如何在提高材料沖擊強(qiáng)度（韌性）的同時，保持材料的強(qiáng)度（剛性），已成為目前PVC制備工藝中一個非常需要解決的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。3新型抗沖增韌型加工助劑-TPA改善CPE造成的低強(qiáng)度問題針對這一技術(shù)挑戰(zhàn)，目前有一種新型PVC抗沖增韌加工助劑-TPA，TPA與CPE復(fù)配使用，能提高PVC材料的沖擊強(qiáng)度（韌性），但不會影響材料的強(qiáng)度（剛性），并且可以減少CPE的用量，降低制造成本，是一種理想的抗沖增韌加工助劑?；诟叻肿恿瘜W(xué)技術(shù)制備的VCM-橡膠彈性體共聚物--TPA，其分子鏈其中一些部位與PVC完全相容，分散在PVC與CPE相界面處從而提高界面作用，形成“鉚接”結(jié)構(gòu)；TPA分子鏈上接枝橡膠彈性體的部位，接枝上的彈性體與CPE能更好地相溶，等同于延長CPE分子鏈段，促進(jìn)CPE更易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?！般T接”結(jié)構(gòu)和更長的彈性體分子鏈段使TPA/CPE/PVC體系中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，從而賦予CPE更優(yōu)異的增韌功能。3-1TPA和CPE性能對比測試在配方中將CPE的用量減少，TPA的用量增加，從而觀察用TPA取代一部分CPE后，對材料性能是否有影響。1、試驗(yàn)配方2、流變對比從流變測試情況看，以0.8份TPA取代1.5份CPE，從流變觀察除塑化稍有延后外，并無其他明顯影響。以2.5份TPA取代1.5份CPE，基本與原料的流變曲線吻合，只有扭矩略微下降。整體看來，用TPA替換CPE可滿足生產(chǎn)需要。3、性能測試從性能測試結(jié)果來，配方中以TPA按1:2的比例取代CPE，斷裂伸長率和拉伸屈服強(qiáng)度基本一致；TPA按1:1的比例取代CPE時，斷裂伸長率和拉伸屈服強(qiáng)度都略有增長；TPA按1:1.5的比例取代CPE，斷裂伸長率降低，拉伸屈服強(qiáng)度升高，說明TPA在一定程度上也有增加PVC制品剛性的效果。3-2管材企業(yè)實(shí)際應(yīng)用TPA結(jié)果1、排水管材（表1.排水管材使用在企標(biāo)排水中的基礎(chǔ)配方）排水管材配方中1.5份TPA替換3份CPE，混料工藝不改變，與樹脂粉同期加入到高速混合機(jī)組內(nèi)達(dá)到混料溫度放出備用即可。上機(jī)使用時，物料切換過程工藝電流產(chǎn)生一定波動，生產(chǎn)工藝未調(diào)整，生產(chǎn)穩(wěn)定后電流穩(wěn)定并與生產(chǎn)物料一致，使用TPA替換CPE生產(chǎn)后的管材根重，外觀及顏色與未替換前的產(chǎn)品持平，原料成本明顯降低。從性能對比結(jié)果（下表）看，TPA替換CPE后，試樣拉伸性能提升，材料強(qiáng)度增加；試料落錘性能好于原樣，TPA抗沖擊性能優(yōu)于CPE。（表2.CPE和

CPE/TPA體系對比測試）2、PVC灌溉管國標(biāo)PVC灌溉管對管材強(qiáng)度有很高要求，基礎(chǔ)配方如下表：（表3.國標(biāo)PVC灌溉管基礎(chǔ)配方）1.5份TPA替換1份MBS、3份CPE，加工過程平穩(wěn)，生產(chǎn)工藝未做調(diào)整，外觀與原樣一致；靜液壓試驗(yàn)合格，爆破壓力略高于原樣，原料成本明顯降低。靜液壓試驗(yàn)照片：3-3TPA產(chǎn)品性能綜述TPA可用于PVC管材，型材等諸多加工領(lǐng)域。添加TPA后制品沖擊強(qiáng)度（韌性）和只添加CPE的加工體系保持一致，強(qiáng)度（剛性）會有較大提升，明顯幫助改善PVC制品剛性韌性難以平衡的技術(shù)難點(diǎn)，并且通過減少CPE的用量，有效降低PVC產(chǎn)品的制備成本。對有添加有加工助劑ACR的配方，在使用TPA后，可不用再添加加工助劑ACR，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)成本。在實(shí)際生產(chǎn)中，每噸的綜合成本約可節(jié)約20~50元。用量建議：建議在100份樹脂中添加1.