PVC及各種助劑介紹（三）

       PVC塑料配方主要由PVC樹(shù)脂和助劑組成的，其中助劑按功能又分為：熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)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(shè)計(jì)PVC配方之前，首先應(yīng)了解PVC樹(shù)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(gè)重要內(nèi)容是改善其耐沖擊性能，PVC樹(shù)脂是一個(gè)性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強(qiáng)的作用力，是一個(gè)堅(jiān)硬而脆的材料；抗沖擊強(qiáng)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(fā)應(yīng)力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴(kuò)大和增長(zhǎng)，吸收掉傳人材料體內(nèi)的沖擊能，從而達(dá)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(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強(qiáng)了分散應(yīng)力的能力。目前應(yīng)用比較廣泛的為有機(jī)抗沖擊改性劑。

       按有機(jī)抗沖擊改性劑的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可將其分為如下幾類(lèi)。

       1、預(yù)定彈性體(PDE)型沖擊改性劑，它屬于核一殼結(jié)構(gòu)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(dòng)的組分顆粒，促進(jìn)其在聚合物中均勻分散，增強(qiáng)改性劑與聚合物之間相互作用和相容性。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的改性劑有：MBS、ACR、MABS和MACR等，這些都是優(yōu)良的沖擊改性劑。

       2、非預(yù)定彈性體型(NPDE)沖擊改性劑，它屬于網(wǎng)狀聚合物，其改性機(jī)理是以溶劑化作用(增塑作用)機(jī)理對(duì)塑料進(jìn)行改性。因此，NPDE須形成一個(gè)包覆樹(shù)脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它與樹(shù)脂不是十分好的相容體。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的改性劑有：CPE、EVA。

       3、過(guò)度型沖擊改性劑，其結(jié)構(gòu)介于兩種結(jié)構(gòu)之間，如ABS。用于PVC樹(shù)脂的具體品種有：

       (1)氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中進(jìn)行懸浮氯化的粉狀產(chǎn)物，隨著氯化程度的增加使原來(lái)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C?E，含C1量一般為25-45％。CPE來(lái)源廣，價(jià)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(xué)藥品性。目前在我國(guó)CPE是占地位的沖擊改性劑，尤其在PVC管材和型材生產(chǎn)中，大多數(shù)工廠(chǎng)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(lèi)、EVA等，效果更好，但橡膠類(lèi)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(lái)開(kāi)發(fā)的很好的沖擊改性劑，它可使材料的抗沖擊強(qiáng)度幾十倍。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(lèi)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(hù)外使用的PVC塑料制品的沖擊改性，在PVC塑料門(mén)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(qiáng)度高的特點(diǎn)，但價(jià)格比CPE，高1／3左右。國(guó)外常用的牌號(hào)如K-355，一般用量6—10份。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)ACR沖擊改性劑的廠(chǎng)家較少，使用廠(chǎng)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(shù)為94-9．5之間，與PVC的溶度參數(shù)接近，因此同PVC時(shí)相容性較好，它的顯著特點(diǎn)是：加入PVC后可以制成透明的產(chǎn)品。一般在PVC中加人4-6份，可將PVC的沖擊強(qiáng)度提高6—15倍，但MBS的加入量大于30份時(shí)，PVC沖擊強(qiáng)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(dá)90％以上，且在改善沖擊性同時(shí)，對(duì)樹(shù)脂的其他性能，如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等影響很小。

       琦鴻BS-156是采用先進(jìn)的合成樹(shù)脂技術(shù)精心研制成的MBS產(chǎn)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(qiáng)度和加工性能的綜合性樹(shù)脂。在聚氯乙烯配方中添加BS-156，制品的沖擊強(qiáng)度能獲得明顯的改善，并且對(duì)聚氯乙烯固有的特性無(wú)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(chǎn)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(duì)低溫沖擊改性效果也很好。ABS加入量達(dá)到50份時(shí)，PVC的沖擊強(qiáng)度可與純ABS相當(dāng)。ABS的加入量一般為5—20份，ABS的耐候性差，不適于長(zhǎng)期戶(hù)外使用制品，一般不用做塑料門(mén)窗型材生產(chǎn)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(jié)晶性，醋酸乙烯酯含量大量差，而且EVA與PVC折光率不同，難以獲得透明制品，因此，常將EVA與其它抗沖擊樹(shù)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(jiàn)表5所示。

       4、橡膠類(lèi)抗沖擊改性劑

       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三種十分常用，其是改善低溫耐沖擊性?xún)?yōu)越，但都不耐老化，塑料門(mén)窗型材一般不使用這類(lèi)沖擊改性劑。

常用的其它助劑

1、光穩(wěn)定劑

       PVC制品多數(shù)暴露在陽(yáng)光和其它各種光線(xiàn)下，根據(jù)制品應(yīng)用環(huán)境添加一定量的光穩(wěn)定劑可防止和延緩其分解和老化，延制品使用壽命。

光穩(wěn)定劑大體可以分為四類(lèi)：

       (1)光屏蔽劑。如鈦白和碳黑，可以阻擋紫外線(xiàn)進(jìn)入型材的內(nèi)部，以阻止聚合物的光降解進(jìn)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(duì)型材的耐老化程度有較大的提高，鈦白應(yīng)使用金紅石型的，在PVC塑料門(mén)窗型材中的使用量在3-6份。

       (2)紫外線(xiàn)吸收劑?？梢詮?qiáng)烈吸收280-400nm的紫外線(xiàn)，轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光或熱量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等產(chǎn)品，用量一般為0．1-0．5％。但價(jià)格較高。

       (3)淬滅劑。主要是消滅受激發(fā)的聚合物分子的能量，使之回到基態(tài)。具體品種為鎳、鈷絡(luò)合物，品種有光穩(wěn)定劑2002、光穩(wěn)定劑1084等。一般與其它光穩(wěn)定劑配合使用，用量0．1-0．5％。

       (4)自由基捕捉劑。是一種光穩(wěn)定劑，它捕捉光降解分解出的自由基，終止降解反應(yīng)的進(jìn)行。一般使用在LDPE農(nóng)膜中。品種主要有：光穩(wěn)定劑GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光穩(wěn)定劑744、光穩(wěn)定劑622、光穩(wěn)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(jù)空間以降低成本，當(dāng)然，一些填料也賦予材料一些特殊的性能，如阻燃、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、剛性等。

       填料的主要指標(biāo)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(lèi) 主要為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)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(zhì)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(bǔ)強(qiáng)，有些品種亦作填充劑，如用于導(dǎo)電和防靜電高分子材料制品中。

       (3)硫酸鹽類(lèi) 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(guò)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(dǎo)熱性。在塑料型材生產(chǎn)中有時(shí)用銅粉、鋁粉生產(chǎn)仿鋁窗的型材。

       (6)含硅化合物 陶土中十分常見(jiàn)使用的為高嶺土，作填充劑。硬質(zhì)陶土有補(bǔ)強(qiáng)作用。滑石粉作填充劑。

       (7)纖維類(lèi) 如玻璃纖維、硼纖維、碳纖維等，作增強(qiáng)劑。