納米SiO2的PVC試驗研究

李春軍，閻 偉，王 輝

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

納米SiO2的PVC試驗研究

李春軍，閻 偉，王 輝

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

通過在聚合體系中加入納米SiO2來提高聚氯乙烯的拉伸強度和沖擊強度。并對不同改性納米SiO2的用量進行了研究。結果表明，納米SiO2能夠提高聚氯乙烯的拉伸強度和沖擊強度，并選出了最好的改性納米SiO2和最佳用量。

納米SiO2；聚氯乙烯；拉伸強度；沖擊強度

納米科學技術是20世紀80年代末期誕生并迅速崛起的科技。納米粒子獨特的物理化學性質引起了聚合物改性研究者的注意，并被應用到聚合物的改性領域。目前，已經被人們用與PVC增強增韌研究的無機納米粒子主要有納米SiO2和納米碳酸鈣。

1 試驗部分

1.1 主要原料

原料名稱 規格 產地氯乙烯 純度大于99.9% 天化無離子水 硬度小于等于1×10-6 天化聚乙烯醇 KH20 日本L—9 醇解度69.5%～72.5% 日本碳酸氫鈉 純度大于等于99.8% 天津引發劑 40%水乳液 山東

1.2 主要設備

30 L聚合設備一套，耐壓2.5 MPa，蒸汽升溫，冷卻水冷卻。

定量泵：流量（0～20 L/h），壓力（30 MPa）；離心機：三足式，轉桶內徑（800 mm）。

1.3 試驗方法

首先進行SG—7基礎配方試驗，檢測樹脂的拉伸強度和沖擊強度指標。然后在此基礎配方中加入納米SiO2，同時調整納米SiO2的用量，考察其對樹脂拉伸強度和沖擊強度指標的影響。

1.4 試驗工藝

先將聚合釜用無離子水沖洗干凈，再將各種助劑、引發劑、去離子水、氯乙烯單體按工藝配方要求加入聚合釜內冷攪10 min后，升溫至規定溫度開始聚合。恒溫控制反應，有需要二次加入的助劑在規定時間用定量泵打入聚合釜內，待反應壓力降到規定壓力時加終止劑，繼續攪拌5 min后出料，經離心、干燥，最后取樣分析。

2 試驗結果與討論

2.1 空白試驗數據

首先對SG—7樹脂進行基礎配方試驗，以確定樹脂的拉伸強度和沖擊強度，以此作為基準，看加入納米SiO2后樹脂的拉伸強度和沖擊強度的變化。

表2 基礎配方試驗結果

從表2可以看出，在幾批次生產的樹脂拉伸強度和沖擊強度均符合SG—7樹脂的要求。

2.2 將聚合基礎配方中加入納米SiO2試驗數據

目前，納米SiO2在塑料中的主要研究應用情況如下：納米SiO2對塑料不僅能起到補強作用，而且具有許多新的特性。利用它透光、粒子小的特性，可使塑料變得更致密，使塑料薄膜的透明度、強度、韌性和防水性能大大提高。納米粒子對塑料的改性，主要有如下幾方面的作用，（1）增韌增強作用；（2）改善塑料的抗老化性；（3）塑料功能化；（4）通用塑料工程化。由所查資料可知不同改性的納米SiO2對聚氯乙烯樹脂的沖擊強度和拉伸強度指標影響是不一樣的，因此選擇了3種改性納米SiO2分別為DNS—2、RNS—D和DNS—4，調整DNS—2、RNS—D和DNS—4的用量看其對樹脂的沖擊強度和拉伸強度，從中選出最優品。

2.2.1 DNS—2的試驗部分

分別對DNS—2的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進行了試驗，試驗的DNS—2是以干粉的形式存在，在加入反應釜之前，要配制成乳液，在反應進行到一個小時的時候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應釜中。

從表2的數據可以看到，在基礎配方中加入DNS—2所得到的樹脂沖擊強度和拉伸強度都有提高。當DNS—2的加入量為2.5‰和0.75‰時樹脂沖擊強度和拉伸強度調高幅度很高，加入量為1‰和0.5‰時提升幅度較小。

表3 樹脂的沖擊強度和拉伸強度數據

2.2.2 RNS—D的試驗部分

分別對RNS—D的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進行了試驗，試驗的RNS—D是以干粉的形式存在，在加入反應釜之前，要配制成乳液，在反應進行到1h的時候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應釜中。

表4 樹脂的沖擊強度和拉身強度數據

從表4的數據可以看到，在基礎配方中加入RNS—D所得到的樹脂沖擊強度都有所降低，但樹脂的拉伸強度都有提高。其中當RNS—D加入量為1‰是樹脂沖擊強度降幅最大，加入量為0.75‰樹脂的拉伸強度升幅最小。

2.2.3 DNS—4的試驗部分

分別對DNS—4的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進行了試驗，試驗的DNS—4是以干粉的形式存在，在加入反應釜之前，要配制成乳液，在反應進行到1h的時候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應釜中。

從表5的數據可以看到，在基礎配方中加入DNS—4所得到的樹脂拉伸強度都有大幅度提高。在沖擊強度上，當DNS—4加入量為0.75‰時基本保持不變，其他3個加入量都有所降低，其中當加入量為2.5‰時降幅最大。

表5 樹脂的沖擊強度和拉身強度數據

3 結論

本次試驗做了大量的工作，由試驗數據可以看出通過加入納米SiO2來提高聚氯乙烯樹脂的沖擊強度和拉伸強度是可行的，但不同的改性納米SiO2對聚氯乙烯樹脂的性能影響是不一樣的，通過試驗數據分析得到：

（1）在沖擊強度方面，在基礎配方中加入DNS—2條件的聚氯乙烯樹脂數據都超過了空白聚氯乙烯樹脂的數據，尤以7.5‰和2.5‰的兩個條件的數據最為理想；而在基礎配方中加入RNS—D和DNS—4的聚氯乙烯樹脂數據都低于空白聚氯乙烯樹脂的數據。

（2）在拉伸強度方面，在基礎配方中加入3種改性納米SiO2（DNS—2、RNS—D和DNS—4）所得到的聚氯乙烯樹脂數據都比空白聚氯乙烯樹脂的數據高。

Nano SiO2experimental study of PVC

LI Chun-jun，YAN Wei，WANG Hui
（Tianjin Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480.China）

By adding nano SiO2in the polymerization system to increase the tensile strength and impact strength of PVC.And the different dosage of modified nano SiO2is studied.Results show that nanometer SiO2can increase the tensile strength and impact strength of PVC，and choose the best dosage of modified nano SiO2and best.

nano SiO2；PVC；tensile strength；impact strength

TWQ325.3

B

1009－1785（2015）01-0029-03

2014-06-10

李春軍（1982—），男，2005年畢業于天津工業大學，化學工程與工藝專業，本科學歷，工程師。現就任于天津渤天化工有限責任公司技術中心，主要從事項目研發工作。