一 加工改性助劑
1.1 加工改性助劑的作用原理
由于PVC熔體延展性差,易導(dǎo)致熔體破碎;PVC熔體松弛慢,易導(dǎo) 致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。因此,PVC加工時往往需要加入加工助劑,以改善其熔體上述缺陷。
加工助劑為可以改善樹脂加工性能的助劑,其主要作用方式有三種:促進(jìn)樹脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤滑功能。促進(jìn)樹脂熔融:PVC樹脂在加熱的狀態(tài)下,在一定的剪切力作用下熔化時,加工改性劑首先熔融并粘附在PVC樹脂微粒表面,它與樹脂的相容性和它的高分子量,使PVC粘度及摩擦增加,從而有效地將剪切應(yīng)力和熱傳遞給整個PVC樹脂,加速PVC熔融。改善熔體流變性能:PVC熔體具有強(qiáng)度差、延展性差及熔體破裂等缺點(diǎn),而加工改性劑可改善熔體上述流變性。其作用機(jī)理為:增加P VC熔體的粘彈性,從而改善離模 膨脹和提高熔體強(qiáng)度等。賦予潤滑性:加工改性劑與PVC相容部分首先熔融,起到促進(jìn)熔融作用;而與PVC不相容部分則向熔融樹脂體系外遷移,從而改善脫模性。
1.2 常用加工改性劑ACR
ACR為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯苯乙烯等單體的共聚物??捎米黾庸ぶ鷦┩猓部捎米鰶_擊改性劑。ACR可分為ACR201、ACR301和ACR401、ACR402幾種,國外的牌號有:K120N、Kl25、Kl75P530、P501、P551、P700、PA100等。
ACR加工改性劑的重要作用是促進(jìn)PVC的塑化,縮短塑化時間,提高熔體塑化的均勻性,降低塑化溫度。在PVC塑料門窗型材中一般使用ACR201或AC R401,用量為1.5-3份。
二 沖擊改性助劑
高分子材料改性的一個重要內(nèi)容是改善其耐沖擊性能,PVC樹脂是一個極性非結(jié)晶性高聚物,分子之間有較強(qiáng)的作用力,是一個堅硬而脆的材料;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,吸收掉傳入材料體內(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)抗沖擊改性劑分子內(nèi)部結(jié)構(gòu),可將其分為如下幾類。
2.1 預(yù)定彈性體 (PDE)型沖擊改性劑
它屬于核-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。此類結(jié)構(gòu)的改性劑有:MBS、ACR、MABS和MAC R等,這些都是優(yōu)良的沖擊改性劑。
2.2 非預(yù)定彈性體型(NPDE)沖擊改性劑
非預(yù)定彈性體型沖擊改性劑屬于網(wǎng)狀聚合物,其改性機(jī)理是以溶劑化作用(增塑作用)機(jī)理對塑料進(jìn)行改性。因此,NPDE必須形成一個包覆樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它與樹脂不是十分好的相容體。此類結(jié)構(gòu)的改性劑有:CPE、EVA。
2.3 過度型沖擊改性劑
其結(jié)構(gòu)介于兩種結(jié)構(gòu)之間,如ABS。用PVC樹脂的具體品種有:
(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Cl量一般為25%—45%。CPE來源廣,價格低,除具有增加韌性作用外,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CPE是占主導(dǎo)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(qiáng)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(qiáng)度高的特點(diǎn),但價格比CPE,高1/3左右。
(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9.4-9.5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(diǎn)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(qiáng)度提高6-15倍,但MBS的加入量大30份時,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,對樹脂的其他性能,如拉伸強(qiáng)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(dá)到50份時,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。
2.4 橡膠類抗沖擊改性劑
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。