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科研与生产PVC抗冲改性剂CPE、ACR增韧效果的影响因素张立红 高培育 魏文杰(齐鲁石化公司研究院,淄博,255400)摘 要 以齐鲁石化研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,考察了加工温度、剪切强度、加工时间对ACR体系与CPE体系增韧效果的不同影响。
关键词 PVC树脂 ACR树脂 抗冲改性剂 PVC门窗异型材1 前言CPE与ACR树脂是目前用于户外硬PVC制品,如门窗异型材、管材等常用的增韧改性剂。
CPE是聚乙烯氯化后得到的产物,属于无定型高聚物;ACR是聚丙烯酸酯类弹性体,具有核壳型结构。
60年代中期,ACR增韧剂首先由美国R ohm&Hass公司开发成功并得到应用,之后迅速发展。
目前在国外CPE、E VA几乎被淘汰,ACR占有绝对市场份额。
由于受产品技术水平和价格所限,国内市场长期以来一直以CPE为主。
目前ACR 增韧剂在国内刚刚开发成功不久,由于其良好的综合性能,开始逐渐被加工厂家所重视和接受。
但由于两者在使用过程中表现出的加工性能有所不同,因此研究两者增韧效果的影响因素,以期望来指导实际应用就显得尤为重要。
本文将以齐鲁石化公司研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,对此进行研制。
2 实验部分211 原材料PVC树脂 S-1000 齐鲁石化公司ACR QWM-981 齐鲁石化公司研究院CPE 135A 潍坊亚星化工公司胶质CaC O3 1200目 淄博华信化工公司T iO2 902 美国杜邦公司其他助剂 工业级 市售212 模塑料基本配方(1)CPE配方PVC 100phrCPE10phr铅盐稳定剂5phrCaC O35phrT iO25phr其他助剂2phr(2)ACR配方PVC 100phrACR8phr铅盐稳定剂5phrCaC O35phrT iO25phr其他助剂2phr213 试验设备及测试仪器高速混合机 10L 北京塑料机械厂52000年第6期(总第24期) 塑料助剂开辊开炼机 160×320 上海橡塑机械厂平板硫化仪 T38 日本东测公司制样机 NOTCHVIS 意大利ceast 公司冲击试验机 X JJ -5 承德金健仪器厂214 试验标准(1)简支梁冲击强度 G B/T1043-93(2)门窗框用聚氯乙烯(PVC )型材 G B8814-883 结果与讨论311 加工温度对抗冲击性能的影响图1 加工温度对冲击强度的影响条件:双辊间隙0.4mm ,辊炼时间6min从图1可看出,CPE 体系受加工温度的影响较大,冲击强度只在170～180℃之间高于ACR 体系,而ACR 体系在170～195℃范围内均保持较高的冲击值。
室温下硬质PVC的缺口冲击强度为2～3LJ／m2，属于半脆性聚合物。
采用ACR抗冲改性剂增韧PVC，壳层PMMA聚合物主要起保护橡胶相内核和提高ACR与PVC 相容性的作用，真正起增韧作用的是交联PBA橡胶相。
典型的ACR增韧PVC的相态结构如图1所示。
图中白色的是橡胶粒子，分散在PVC连续相中，呈现典型的橡胶增韧塑料体系的“海—岛”型相态结构。
图1 ACR增韧PVC的相态结构2、增韧机理有关橡胶对塑料的增韧机理主要有银纹、银纹—剪切带、空化理论等。
脆性塑料如PS、PMMA等用ACR增韧时，增韧作用主要来自海岛型弹性体微粒作为应力集中物与基体间引发大量银纹，从而吸收大量冲击能，同时，大量银纹间应力场相互干扰，降低了银纹端应力，阻碍了银纹的进一步发展。
对于ACR增韧的半脆性(脆—韧过渡态)的PVC塑料，大量力学性能的研究表明了橡胶粒子空穴的产生，并认为是主要的增韧机理。
WU等，11提出了“渗滤概念” ，并逐步完善了“橡胶穴化”增韧理论，该理论认为基体中相邻橡胶粒间距(1PD)是影响材料韧性的·重要因素，它与橡胶粒子粒径(d。
)和橡胶相体积分数(φf)的关系是：如果橡胶粒子能在基体内部穴化，形成的空穴又足够近，则橡胶粒子之间的基体层能够屈服，起到增韧效果。
Dompas等[2，3]，提出了橡胶内部穴化准则，认为橡胶内部穴化可以看作穴化产生的应力能与穴化产生新表面能的平衡，由此得到的模型表明存在能够穴化的最小橡胶粒子粒径，通过拉伸试验发现橡胶内部穴化的开始仅决定于橡胶粒子的大小，穴化配方：TK-100 100，PA-30 5，FM-21 变量，CaCO38，XP-R301 6，TiO20.6；测试条件：恒温法170℃×30rpm；升温法80℃→10℃/min×10min(180℃)→8min 由表可见，在PVC混合料中加人FM-21型ACR抗冲改性剂后，塑化时间缩短、塑化温度下降、转矩增加、功耗下降、塑化因子值增大，表现出类似ACR加工助剂的作用。
朱赪·丙烯酸酯类改性剂在聚氯乙烯加工中的应用2019年 第45卷·47·材料与应用作者简介：朱赪（1971-），男，本科，高级工程师，主要从事塑料加工方面研究工。
收稿日期：2019-10-12PVC 在全球的总产量仅次于聚乙烯，位居大品种通用塑料第二位。
PVC 塑料具有耐腐蚀、阻燃、强度好、透明度好、价廉等优点，得到了广泛的应用[1]。
但PVC 塑料的生产加工难度相对较大，尤其是硬质PVC ，为了改善其性能在加工生产中需要加入相关加工助剂，以优化塑料质量。
其中，ACR 树酯是PVC 塑料加工中最常用的一种加工助剂，是由甲基丙烯酸甲酯（MMA ）与丙烯酸丁酯通过聚合反应形成的一种热塑型接枝聚合物，能增强PVC 塑料的抗冲击性能，也能改善树酯的耐候性、热变形性、熔体流动性等。
中国作为PVC 的生产与消费大国，伴随着社会的快速发展，PVC 产品的需求量也随之增加，带动了ACR 等加工助剂需求的增长。
本文就ACR 在PVC 塑料加工的作用与应用进行介绍。
1 ACR 在我国的发展概况早在20世纪50年代末，我国就已经开始了将ACR 应用到聚氯乙烯中，其在其中发挥着提高搞冲强度、改善熔融流变性能以及促进树酯熔融等功能。
近年来我国也加大了对ACR 改进剂的研究与改良，并由此形成了一系列产品。
比如，ACR -301作为润滑型加工改性剂中的一列，除了有润滑作用外，也具备改性功能。
在增强PVC 压延，成型挤出的过程中能使树酯熔体不附着在金属表面，从而减少外润滑剂的用量。
这样能避免过去外润滑剂大量使用导致的喷霜问题。
就ACR -401来说，主要具有促进熔性的特点。
就ACR -414来说，是一种便宜的熔融促进加工改性剂，它具备ACR -401的所有改性效果，并且还能压缩2成左右的生产成本。
就ACR -501来说，它属于抗冲改性剂，具有加工改性作用，也具有抗冲改性作用[2]。
2 ACR 在PVC 塑料加工生产中的应用2.1 促进聚氯乙烯熔融聚氯乙烯聚合物不溶于其单体中，等聚合物链达到一定长度后，聚合物链便会从单体溶液中沉淀下来，形成纳米级的沉淀粒子，这些粒子继续凝聚构成初级粒子，再构成最终粒子（树酯颗粒）。
高分子材料稀土助剂的研究进展及应用郑德1，陈宇2，冯嘉春1，陈鸣才3，王文治1(1.广东炜林纳功能材料有限公司, 广东佛山528521；2.北京市化学工业研究院, 北京100084；3.中国科学院广州化学研究所, 广东广州510650)Research progress in rare-earth compound promoter and its application in polymerZHENG De1, CHHEN Yu2, FENG Jia-chun1, CHEN Ming-cai3, WANG Wen-zhi1(1. Functional Materials Ltd co., Foshan, 528521, China; 2. Beijing Chemical Industry Research Insitute Beijing100084, China; 3.Guangzhou Insititute of Chemistry CAS, Guangzhou 510650, China)Abstract：The development of rare-earth compound promoter in the polymer ,textile ,coatings plastics industry was introduced. The characteristice and applications of some new types of promoter were reviewed. To promote the research and development on these promoters is not only the new road in the high technicalization of the plastics industry in our country, but useful to establish of promoter industry in the plastics production.Key words：polymer；rare-earth；promoter；application；development摘要：简述了稀土化合物的特征；介绍了稀土助剂在国内外合成树脂橡胶、织物纤维、涂料、塑料等工业领域中的应用研发现状；评述了若干新型稀土助剂的特性与应用；最后指出：加强稀土助剂的研发，不仅是我国塑料助剂高技术化的新途径，亦是加速发展具有中国特色的塑料助剂产业的必由之路。
第20卷第6期高分子材料科学与工程Vo l.20,N o.6 2004年11月POLYM ER M AT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING No v.2004PVC的共混增韧改性何 洋,梁国正,於秋霞,任鹏刚,宫兆合(西北工业大学化学工程系陕西西安710072)摘要:介绍了目前国内外PV C共混增韧的各种方法,并对增韧机理进行了探讨和研究。
关键词:聚氯乙烯;共混;增韧改性中图分类号:T Q325.3 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2004)06-0006-05 聚氯乙烯(PVC)是一种综合性能优良的通用塑料,也是目前仅次于聚乙烯(PE)的第二大树脂品种。
但因其韧性差、缺口冲击强度低、耐热性差、加工流变行为不佳、增塑作用不稳定等缺点制约了其在性能要求较高领域的发展,为了扩大PVC的应用领域,使PVC树脂高性能化,各种增强增韧、共混改性的研究十分活跃[1,2]。
尤其是对PVC的增韧改性国内外进行了大量的研究。
PVC的增韧改性可以分为化学改性和物理改性两大类[3]。
化学改性主要是通过分子设计在PV C的分子链上接枝或共聚引入柔性链段,从而达到增韧目的。
物理改性主要是共混。
聚合物必须具有一定的相容性是共混改性的前提。
按共混物的不同可以将共混增韧改性分为两大类:弹性体增韧改性和非弹性体增韧改性。
此外,目前正处于起步阶段的纳米增韧,自增强增韧也是研究的热点。
1 弹性体增韧改性1.1 弹性体增韧改性机理弹性体增韧改性PVC的理论较多,主要有网络增韧机理和“海-岛”增韧机理两种[4,5]。
1.1.1 网络增韧机理:一种是由于弹性体形成连续网络结构将PVC初级粒子包围在中央,受冲击时,弹性体网络可以起到传递、分散、缓冲和吸收能量的作用,避免局部应力集中产生裂缝。
而且弹性体很高的断裂延伸率可引发银纹和剪切带吸收能量使材料不会轻易被冲击破坏而达到增韧目的。
另一种是弹性体和PVC为双连续相,在材料中共同构成线形互穿网络(IPN),在外力作用下,网络发生大形变,吸收外界能量,起到增韧作用。
ACR在PVC的作用ACR在PVC的作用ACR在PVC制品的加工中是最常用的促进塑化类的加工助剂。
它能有效地控制熔体破裂现象,促进PVC的凝胶塑化,提高塑化质量。
ACR 在PVC的加工过程中能合理地提高物料的熔融转矩和平衡转矩,缩短物料的凝胶塑化时间,降低加工温度。
关键字:ACR;聚氯乙烯;加工助剂随着人民生活水平的不断提高和塑料工业的日益发展,人们对塑料制品的依赖程度和性能要求也越来越高。
PVC是应用范围广、产量大的通用塑料之一。
日益增长的市场需求,导致塑料加工行业更加积极地去寻找和使用各种有效方法和填充材料,以达到降低生产成本、提升产品工艺及提高生产效率等目的。
目前,常用的聚氯乙烯树脂抗冲改性剂有丙烯酸酯类(ACR)、氯化聚乙烯(CPE)、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)等,其中,ACR抗冲击改性剂的综合性能最好。
它能有效地控制熔体破裂现象,促进PVC的凝胶塑化,提高塑化质量。
虽然ACR 在配方中的加入量较少,但对PVC的加工性能影响是比较大的。
1认识ACRACR是丙烯酸脂(acrylicester)共聚物,属于“核-壳”结构共聚物。
与PVC分子相比,其分子量较高,一般在100万～800万左右(重均分子量),真密度为1.05 g/cm3～1.20 g/cm3。
它的制备是以各类丙烯酸脂以及交联剂、乳化剂、引发剂、分子量调节剂等原料,经多次乳液聚合而制得白色微细无毒、无腐蚀性粉末。
例如,ACR-201是由MMA与丙烯酸酯的接枝共聚物;ACR-301是由MMA与EA和BA(丙烯酸丁脂)组成;ACR-401是由MMA 与BA、BMA(甲基丙烯酸丁脂)和EMA(甲基丙烯酸乙脂)组成。
2ACR的特点(1)抗冲击改性效果显著:添加较少份数即可得到较高的常温和低温抗冲击强度。
(2)有较宽的加工温度范围。
(3)低膜胀性:ACR/PVC共混体系出口胀大较小,制品热收缩率低,尺寸稳定,适合于异型材高速挤出。
pvc加工改性剂ACR知识pvc加工改性剂ACR属于核-壳共聚物pvc加工改性剂ACR属于核-壳共聚物，其壳为甲基丙烯酸酯类共聚物，其核为丙烯酸酯类共聚物。
抗冲丙烯酸的基本功能就是改善PVC制品的抗冲性能，满足工程塑料对冲击强度的要求，同时还可提高PVC制品的热稳定性和光稳定性。
pvc加工改性剂ACR的分子属于极性分子，较强的分子间力，使其玻璃化温度比较高，pvc抗冲性改性剂的抗拉强度较其他通用塑料要高出很多，但较强的分子间力，使PVC分子之间难以产生相对位移，在制品受到外界冲击时，冲击能就不能有效的转化为内摩擦热，从而造成基体材料的破裂。
pvc加工改性剂ACR有优越的热老化和光老化稳定性。
当加入到PVC中后，PVC产品就会得到良好的耐候性改善。
pvc加工改性剂应用范围非常广泛pvc加工改性剂应用范围非常广泛，除硬质PVC制品外，对半硬质PVC制品和软质PVC制品均具有改进加工性能的功效，适用于需要良好耐候性的不透明PVC制品，如管道、建筑材料（壁板、门窗异型材、管件、百叶窗、雨水槽等）以及注塑、吹塑制品等。
pvc加工改性剂ACR作为加工助剂，可明显缩短塑化时间，加快熔融，促进塑化，对挤出制品可使其平衡扭矩提高，使其塑化均匀；对压延制品，加入ACR能克服表面皱纹，有利于物料包辊，减少气泡；对于真空成型制品，加入pvc加工改性剂ACR可提高熔体延伸性，克服熔体破裂现象，容易深拉成型，并使制品厚薄均匀。
从制品的外观来看，pvc加工改性剂ACR可明显提高制品的表面光泽度，使制品看起来光滑细腻。
pvc抗冲性改性剂特征pvc抗冲性改性剂有哪些优异特征呢？下面我们介绍一下：1、优异的耐老化性，可在恶劣气候和苛刻环境下使用，对臭氧有充分的抵抗性。
2、优异的难燃性，无自燃性。
3、优异的低温韧性，能在-20℃中保持柔韧性，适宜做UPVC制品的抗冲击改性剂。
4、优异的耐化学药品性，对多数化学药品表现惰性，抗各种酸碱的腐蚀。
