聚氯乙烯共混改性的研究
構造具有優異的光穩定性和耐熱性、高的沖擊強度、較寬的加工溫度范圍、熱膨脹性低、耐候性較好,并兼有加工助劑的性能筆者將ACR抗沖改性劑與PVC共混對PVC停止增韌改性,以期對PVC制品的工程化做出有益的摸索。
I實驗部分1.1原材料1.2主要實驗設施、儀器-H,北京塑料機械廠;化工機械廠;沖擊試驗機:CharpyXJ-40,承德試驗機總廠;萬能試驗機:Instron1185,英國Instron公司;公司;試樣制備份CaC03、4份Ti02、5份穩定劑及0.5份光滑劑構成。按配方將各組分加人高速混合機中混合,出料溫度為110.將復合粉料在料筒各段溫度別離為165、70、165、165、165丈,機頭溫度1951,螺桿轉速20r/min下擠出制成約20mm薄片,用平板硫化儀于1801851下模壓制成厚度4mm的板材,并制備沖擊、拉伸試樣。
性能測試流變性能用流變儀測試;微觀構造用SEM察看并拍照。
2結果與探討2.1PVC力學性能的變遷-808)含量對PVC-U材料簡支梁沖擊性能的影響,并與PE-C停止了比較。表1 -355)對PVC-U拉伸強度的影響。
ACR含量/份ACR含量/份ACR含M對PVC-U室溫。低溫沖擊強度的影響表丨ACR對PVC-U拉伸強度的彩響試樣配比拉伸屈服強度/MPa斷裂伸長率/%彎曲彈性模量/MPa注:1)PE-C的質量份。
從和表1可看出,在100份PVC中參與6 ~7份ACR時,PVC-U的沖擊強度比PE-C改性的PVC-U高得多,而與添加10份PE-C的PVC-U相當,而且用ACR改性PVC-U的拉伸屈服強度、斷裂伸長率和彎曲彈性模量等力學性能都較PE-C改性PVC-U為高。這是由于ACR粒子成為應力集中點,降低了總的銀紋引發應力,并利用微粒的塑性變形和剪切帶阻止銀紋的擴展。這種應力集中作用歸根于ACR粒子與PVC基體之間存在著較大的彈性模量差異。除此之外,ACR對進步PVC-U耐沖擊性的另一個奉獻是通過自身的變形和空穴作用來阻止銀紋的增長。一方面“核-殼”構造的ACR能夠橋連裂紋并阻止裂紋的增長,另一方面其較高的延伸性使ACR不易與PVC基體完全脫粘或斷裂,有助于使已形成的裂紋堅持原狀。此外,橡膠狀ACR微粒的空穴作用在引發剪切方面亦有重要的奉獻,因為ACR微粒內自由外表的形成一定程度地緩解了四周PVC的空間應力狀態,有利于PVC的剪切屈服。
2.2PVC加工流變性能的變遷為了考查ACR對PVC加工流變性能的影響,對不同配比的PVC/ACR(KM-355)共混物停止了流變測試,并與PVC/PE-C(100/10)共混物停止比較。表2是人011、,£-(:(135人)改性1(:的加工性能比較。
表2 ACR、PE-C改性PVC的加工性能比較配比塑化最小扭矩A.m最大扭矩/N.tn均衡扭抵達均衡扭矩的工夫7min衡溫度/t注:1>PE-C的質量份£從表2可知,ACR增初改性PVC有極好的加工性能。與PE-C改性PVC相比,在100份PVC中參與少量(5-7份)ACR(也可在配方中添加0.5份加工助劑)時,體系均易塑化,且塑化工夫短,最小扭矩和最大扭矩值均較高,抵達均衡扭矩所需的工夫短。反之,PE-C盡管添加量大(10份),且需配用2份加工助劑,但仍需較長的塑化工夫,最小扭矩和最大扭矩值較低,抵達均衡扭矩所需工夫較長。
2.3不同牌號ACR對PVC的增初改性成效表3列出不同牌號的ACR及其含量對PVC的增韌改性成效。
表3不同牌號ACR及其含蛋對PVC的增韌改性成效試樣沖擊強度/kjm2牌號用量/份從表3可看出,三種不同牌號ACR的增韌改性成效都很好,其中以IM-808的成效最佳。這是因為ACR的顆粒在PVC基體中誘發大量的銀紋或剪切帶,耗費了大量的能量,顯著地進步了材料的沖擊強度。不同牌號ACR增韌改性成效的不同是由于不同牌號的“核-殼”構造中核層單體的選擇、橡膠核含量、殼層單體的選擇、核殼構造、交聯劑用量,以及核殼粒子尺寸等因素不同形成的。
2.4ACR增初PVC機理鉆研(100/7)冷凍試樣脆斷斷面的SEM照片。由a可見,PVC的斷裂面光滑,顯示出明顯的脆性斷裂特征。而PVC/ACR中,ACR以球狀粒子分散。ACR用量少時,粒子密度低,粒子間距大,接受應力作用的粒子少,粒子引發的微裂紋不能迅速傳送給鄰近的粒子,因此不能有效地產生應變來吸收沖擊能,材料缺口沖擊強度就得不到顯著的進步。隨著ACR用量的增加,共混試樣的斷面變得粗糙,當ACR用量抵達7份(見b)時,斷面拋物線鈿窩、等軸韌窩明顯,并且有拉絲和孔洞,顯示出典型的韌性斷裂特征。這是因為隨著ACR用量的增多,粒子密度增大,當抵達某一值后,部分粒子彼此湊近,貫通于PVC間斷相中而形成網絡狀構造。此時一方面由于粒子數量多,接受應力作用的時機多,能夠產生大量微裂紋;另一方面,粒子產生的微裂紋能夠迅速沿網絡傳送,短工夫內有大量粒子參與產生應變而耗能,材料的缺口沖擊強度大為進步。
純PVC和PVC/ACR冷凍試樣脆斷斷面的SEM照片3結論ACR抗沖改性劑能很好地改善PVC的沖擊性能,隨著ACR用量的增加,材料的沖擊性能進步,斷裂伸長率增加,使得PVC-U制品用于工程材料成為可能。同時ACR還可改善PVC的加工活動性能,隨著ACR用量的增加,熔體的最大扭矩和均衡扭矩增大,塑化工夫縮短;關于雷同的增韌改性成效,ACR的用量要少于PE-C.ACR對PVC的增改性機理是由于ACR顆粒與PVC基體之間有較大的彈性模量差異,使ACR成為應力集中點,誘發大量的銀紋或剪切帶,耗費了大量的能量。