RPVC沖擊韌性與熔體凝膠化的研究

馬 玫，伍巧暉，胡行俊

(廣州合成材料研究院，廣東 廣州，510665)

RPVC沖擊韌性與熔體凝膠化的研究

馬 玫，伍巧暉，胡行俊

(廣州合成材料研究院，廣東 廣州，510665)

研究了硬聚氯乙烯(RPVC)熔體凝膠化的規(guī)律，探究了增韌樹脂沖擊強(qiáng)度與凝膠化的相關(guān)性，闡明了增韌效果的好壞取決于增韌劑與樹脂分子間能否形成均勻穩(wěn)定的熔體網(wǎng)絡(luò)。試驗結(jié)果說明橡塑型增韌劑的增韌效應(yīng)優(yōu)越。

增韌效應(yīng);RPVC熔體;凝膠化;沖擊強(qiáng)度

硬聚氯乙烯(RPVC)樹脂經(jīng)過穩(wěn)定化預(yù)處理后的加工過程，對成型后的PVC-U管的質(zhì)量至關(guān)重要。硬質(zhì)PVC的加工過程是將聚合而成的多層粒子，通過熱與剪切力的作用破碎成初級粒子(1～2μm)，使多層粒子的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生了很大的變化。粒子細(xì)化至熔融后粒子邊界消失，形成熔體網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，即常稱之為塑化過程或凝膠化過程。從實際加工效果分析，優(yōu)質(zhì)的PVC-U管的性能質(zhì)量不僅取決于樹脂的穩(wěn)定化配方體系，還取決于優(yōu)良的可加工配合體系，而本文中影響聚氯乙烯沖擊韌性的沖擊改性劑，除可提高RPVC的沖擊強(qiáng)度外還有利于增進(jìn)樹脂的可加工性能。

1 實驗部分

1.1 儀器設(shè)備

Brabender 651型扭矩型流變儀;NETZSCH差式掃描量熱儀 DSC 200 PC;XRB－70平板硫化機(jī);XJU5.5懸臂梁沖擊儀。

1.2 原材料

RPVC樹脂粉 S－1000型、Ca/Zn穩(wěn)定劑、滑劑、加工助劑和增韌劑等為市售;4種增韌劑:1#—CPE、2#—MBS、3#—橡塑型(日本產(chǎn))、4#—橡塑型(自配)。

1.3 試樣制備

配料混合密煉12分鐘，混煉溫度范圍155℃ ～190℃;密煉后配料經(jīng)180℃熱壓6～8分鐘，裁切成標(biāo)準(zhǔn)試件。

1.4 性能測試

采用DSC按ISO 18373－2測試試樣凝膠化度;按GB/T 1843－1996測試試樣缺口沖擊強(qiáng)度(試樣厚3mm，A型缺口)。

2 結(jié)果分析與討論

(1)RPVC樹脂經(jīng)增韌改性后縮短了熔體的塑化時間，有益于熔體的穩(wěn)定性;也降低了增韌樹脂的熔融熵，兩者之間的相關(guān)性非常吻合，見表1。

表1 RPVC于175℃的塑化時間與熔融熵Table1 RPVC plastication time and melting entropy in 175℃

(2)增韌RPVC熔體的凝膠化與試驗溫度的關(guān)系見圖1。

圖1 增韌RPVC熔體凝膠化度隨試驗溫度的變化0#—參比料;1#、2#、3#、4#—添加不同增韌劑的RPVC樹脂F(xiàn)ig.1 The change of gel degree on toughening RPVC melt along with testing temperature

上述試驗結(jié)果說明了RPVC熔體的凝膠化度隨試驗溫度上升而增大的規(guī)律。

(3)RPVC熔體凝膠化與沖擊韌性的相關(guān)性，見圖2。

上述試驗結(jié)果說明，沖擊強(qiáng)度與試樣熔體的凝膠化度之間的確存在著一定的關(guān)系，但有的高沖擊值并不出現(xiàn)在凝膠化最高值，這要視不同增韌劑與樹脂熔體間所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)而有所區(qū)別。如圖2中1#，凝膠化在60% ～70%時，出現(xiàn)峰值;2#和3#凝膠化在80% ～90%時出現(xiàn)峰值;只有4#凝膠化在80%～95%之間其沖擊韌性都保持在高水平，說明4#增韌效果最穩(wěn)定，增韌劑與樹脂之間形成了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且4#熔體的可加工溫度范圍也較寬，如圖1所示。

圖2 RPVC沖擊韌性與熔體凝膠化的關(guān)系0#—參比料;1#、2#、3#、4#—添加不同增韌劑的RPVC樹脂F(xiàn)ig.2 The relation of impact strength and gelatination on RPVC

圖2的結(jié)果同時也可從二氯甲烷浸漬試驗結(jié)果得到證實［1］，3#和4#可100%耐二氯甲烷浸蝕，同時也表現(xiàn)出最優(yōu)良的韌性。為證實二氯甲烷浸蝕試驗的有效性，將2種不同配方的進(jìn)口管材(直徑分別為2cm和2.2cm，管壁厚分別為2mm和3mm)進(jìn)行2Kg落錘試驗，壓扁后不裂，還可回復(fù)，經(jīng)二氯甲烷浸蝕試驗完全不發(fā)毛(100%耐蝕)，DSC測試凝膠化度都在85%～90%。

本研究結(jié)果證明了增韌改性的效果取決于增韌劑與分子鏈間的相容性。當(dāng)增韌劑分子能有效均勻分散于聚氯乙烯分子鏈中，并能與大分子鏈形成相對穩(wěn)定的粘附力時，它才能有效承受外來沖擊應(yīng)力，表現(xiàn)出高沖擊強(qiáng)度。正如有硬度的海綿體，當(dāng)受到外來沖擊時，它能最大限度地吸收外力所造成的震動能，不致引起大分子鏈的斷裂。因而發(fā)展橡塑增韌劑是當(dāng)今的方向，即具備有橡膠的彈性又具有與塑料的相容性，有利于RPVC樹脂的可加工性。

3 結(jié)語

增韌改性RPVC的目標(biāo)是提高RPVC的沖擊強(qiáng)度，選用橡塑增韌劑較適合;為獲得優(yōu)異穩(wěn)定的增韌效果，應(yīng)注意配料最佳加工性，使形成均衡的熔體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

(說明:本研究中的缺口沖擊強(qiáng)度由黃慶武完成。)

［1］伍巧暉，馬玫，胡行俊.用 DSC技術(shù)研究RPVC樹脂熱加工過程的塑化度［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2010，39(4):7－9.

Study on RPVC Tough Impact and Melt Gel

MA Mei，WU Qiao-hui，HU Xing-jun
(Guangzhou Institute of Synthetic Materials，Guangzhou 510665，Guangdong，China)

The regularity of gel on RPVC melt was studied，the relation of impact strength-gelatination on toughening resin was researched，toughening effect depends on plasticizers which whether results stable-homogeneous resin melt network with macromolecular chain was demonstrated.Tests indicate the plasticigers of plastic-rubber is of excellent toughening efficiency.

tough efficiency;RPVC melt;gelatination;impact strength

TQ 331

2011－08－17

book=182,ebook=182