PVC改性劑種類定義
PVC抗沖擊改性劑有時也會同時也起增塑作用,因此也可以看做增塑劑.而用于PVC樹脂的抗沖擊改性劑有如下幾種:
(1) CPE
氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中進行懸浮氯化的粉狀產(chǎn)物,隨著氯化程度的增加使原來結(jié)晶的HDPE逐漸成為非結(jié)晶的彈性體。作為增韌劑使用的CPE,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(chǎn)中,大多數(shù)工廠使用CPE。加入量一般為5—15份。CPE可以同其它增韌劑協(xié)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
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(fā)的最好的沖擊改性劑,它可使材料的抗沖擊強度增大幾十倍。ACR屬于核殼結(jié)構(gòu)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(lián)形成的橡膠彈性體為核的鏈段分布于顆粒內(nèi)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。
(3) MBS
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(shù)為94-9.5之間,與PVC的溶度參數(shù)接近,因此同PVC時相容性較好,它的最大特點是:加入PVC后可以制成透明的產(chǎn)品。一般在PVC中加人10-17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。MBS價格較高,常同其他沖擊改性劑,如EAV、CPE、SBS等并用。MBS耐熱性不好,耐候性差,不適于做戶外長期使用制品,一般不用做塑料門窗型材生產(chǎn)的沖擊改性劑使用。
(4) SBS
SBS為苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物,也稱為熱塑性丁苯橡膠,屬于熱塑性彈性體,其結(jié)構(gòu)可分為星型和線型兩種。SBS中苯乙烯與丁二烯的比例主要為30/70、40/60、28/72、48/52幾種。主要用做HDPE、PP、PS的沖擊改性劑,其加入量5—15份。SBS主要作用是改善其低溫耐沖擊性。SBS耐候性差,不適于做戶外長期使用制品。
(5) ABS
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(chǎn)的沖擊改性劑使用。
(6) EVA
(6)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(jié)晶性,醋酸乙烯酯含量大量差,而且EVA與PVC折光率不同,難以得到透明制品,因此,常將EVA與其它抗沖擊樹脂并用。EVA添加量為10份以下。
另外橡膠類抗沖擊改性劑也是性能優(yōu)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三種最常用,其是改善低溫耐沖擊性優(yōu)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。
目前,在國內(nèi)CPE主要應(yīng)用作PVC的抗沖擊性劑,而國外主要應(yīng)用MBS及ACR(丙烯酸酯類共聚物),尚有ABS(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物)和EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)。經(jīng)實用比較,MBS樹脂是綜合性能優(yōu)異的抗沖擊改性劑品種,尤以透明性和配位性為佳。
具體比較如下:
透明性:MBS>ACR>CPE、EVA
加工性:MBS、ACR>CPE>EVA
配伍性:MBS>ACR>CPE>EVA
MBS樹脂的抗沖擊性優(yōu)于EVA,但差于ACR、CPE及ABS。耐候性方面MBS與ABS近,卻劣于其他三者。光及熱穩(wěn)定性方面MBS也近于ABS,但低于ACR.與CPE。應(yīng)強調(diào)的是,MBS樹脂在透明型PVC樹脂制品加工中的重要作用,尚無法替代。MBS樹脂通常可使PVC的沖擊強度提高5-6倍,并對抗張強度、伸長率影響很小。
PVC改性劑分類和選擇
PVC改性劑根據(jù)其功能和改性的特點用于玻璃狀無定形PVC的改性劑,可分為6組:
①高效抗沖擊改性劑:用于不透明的抗沖擊混合料中。
②透明抗沖擊改性劑:當要求光學性能及抗沖擊性能時,使用這種改性劑。
③熱變形改性劑:用于提高PVC混合料的加工溫度范圍。
④普通改性劑:用于改進抗沖擊性能、高溫強度和低溫撓性。
⑤耐候性改性劑:在戶外應(yīng)用中使用該種改性劑可防止紫外線光降解。
⑥加工助劑:通過減少熔融時間改進PVC的熔體性能。
1高效抗沖擊改性劑
ABS和MBS一類的高效抗沖擊改性劑對PVC抗沖擊性的改進具有協(xié)同效應(yīng)。因此,在PVC中加入少量的改性劑就可得到高的抗沖擊性,并增加 PVC的撓性,而不明顯地改變混合料的機械性能。PVC的分子量決定抗沖擊改性劑的量。分子量越高,所需要的改性劑的量越少。產(chǎn)品的最終用途決定該PVC混合料所需要的分子量。例如,低分子量PVC最好用住模法加工;而高分子量PVC則選用管狀擠出加工。高效耐沖擊改性劑的典型應(yīng)用是用于PVC管、注?;旌狭霞皦貉硬煌该鞅∧ず推摹?
2透明抗沖擊改性劑
透明抗沖擊改性劑在PVC混合料中如同不透明改性劑一樣可提供一些附加的性能,如光傳播、光霧、黃度指數(shù)。低折白和變色等光學特性。在制備ABS和MBS改性劑的乳液過程中,通過使PVC和改性劑的折光指數(shù)相等的辦法來獲得保持透明度所需要的光學性能;通過將橡膠狀基質(zhì)的粒子大小控制在 1000-3 000A的窄分布范圍內(nèi)獲得抗沖擊效果;通過接枝的 S/AN或 MMA/S的溶解度參數(shù)獲得相容性/不相容性的平衡(抗沖擊特性)。這類改性劑的典型應(yīng)用有透明壓延薄膜、包裝用片材及吹制PVC瓶等。
3熱變形改性劑
熱變形改性劑可提高PVC的有效熱使用溫度。每填加一份改性劑大約可提高IT。向PVC中添加熱變形改性劑也可增加剛度,使對抗張強度的影響最小,但常常消弱了抗沖擊強度。這類改性劑通常由多α-甲基苯乙烯/丙烯睛(AMSAN)或戊二酰亞胺組成。對于AMS聚合物,由于其連到苯乙烯上的甲基基團的位阻現(xiàn)象,增加了PVC熱變形性。戊二酰亞胺聚合物因其雜環(huán)結(jié)構(gòu)可增加聚合物鏈剛度,由此而增加PVC母體的熱變形性。熱變形改性劑的應(yīng)用有乙烯基壁板、耐熱型材及需要模壓牢度的汽車儀表襯墊片材等。
4普通改性劑
普通改性劑是用于半硬質(zhì)PVC混合料的半硬質(zhì)改性劑,是典型的ABS改性劑,含有較少的丁二烯及較多的未接枝全剛性聚 S/AN。這些改性劑具有剛性和橡膠性兩相,可使半硬質(zhì)混合料具有多種性能。丁二烯橡膠相可增加低溫抗龜裂性,高分子量剛性 S/AN具有熱成型性和好的性能保持率等加工性能。普通改性劑的典型用法有汽車儀表板片材、行李箱ABS蓋板材料及汽車型材等。
5耐候性改性劑
耐候性抗沖擊改性劑可防止紫外線光降解。與MBS和ABS一樣,丁二烯改性劑不適用于戶外使用,除非其外層有一防紫外線層的保護。在丁二烯的雙鏈部位,紫外線可打破其不飽和的碳鏈骨架,并通過氧化和其他降解反應(yīng),使改性性變脆。具有較強防紫外線降解的改性劑的功能與MBS和ABS類似,但它們具有丙烯酸了酯或丙烯酸2-乙基-己酯接技相,這些成分的聚合物鏈上不含有雙鏈,不存在發(fā)生降解反應(yīng)起始的部位。通常稱這類改性劑為丙烯酸系改性劑,并主要用于PVC壁板、窗型材及其他一些需要耐候的應(yīng)用場合。它們在戶外使用時,具有一些抗沖擊性,但效果不及ABS或MBS有效。
另外一種可在戶外使用的耐候性改性劑是CPE(氯化聚乙烯)。該種改性劑不太有效,改性效果不太好。通過類似于增塑作用(或一個相互貫穿的網(wǎng)絡(luò))的機理增加 PVC母體的韌性。
6加工助劑
在PVC復(fù)混物中加入加工助劑,可增加熔融和熔體性能。典型的加工助劑是有極高分子量的聚合物,如MMA/EA、苯乙烯、 MMA/S/AN或 S/AN等。主要用于PVC摻混料中,其用量對PVC干混料來說,一般為1份或更少。其功能是通過增加 PVC和混合設(shè)備金屬內(nèi)表面間的摩擦力來促進混合料的熔融。在PVC發(fā)泡中,因高分子量聚SAN和聚MMA/S/AN控制熔融粘度非常有效。在塑料工業(yè)中,這些不同的改性劑各司其職,對每一種具體聚合物需在抗沖擊性。流動性、成本、穩(wěn)定性及粒子大小控制等各方面進行比較才能正確地選擇出改性劑。
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