PVC抗冲击改性剂

MBS树脂-PVC抗冲改性剂生产方法MBS树脂是在粒子设计概念下合成的一种新型高分子材料，由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B) 及苯乙烯(S)采用乳液接枝聚合法制备而成。

在亚微观形态上具有典型的核-壳结构，核心是1个直径为10~100 nm的橡胶相球状核，外部是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的壳层。

由于甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯(pvc)的溶解参数相近，在PVC树脂和橡胶粒子间起到界面粘接剂的作用，在与PVC加工混炼过程中形成均相，而橡胶相则以粒子状态分布于PVC连续介质中，呈现海岛结构，这种特殊结构赋予了制品优异的抗冲击性能。

当PVC中加入5%~ 10%的MBS树脂时，可使制品的冲击强度提高4~ 15倍，同时，还可改善制品的耐寒性和加工流动性，且能够保持PVC树脂原有的光学性能，因此，MBS 树脂作为PVC树脂的抗冲改性剂具有广泛的应用前景。

1 MBS树脂的生产方法MBS又称为透明ABS，由于两者的生产方法相似，早期许多生产厂家使用相同的工艺路线，甚至在同一条生产线上生产这两种产品。

随着技术的发展，工艺过程日趋完善，各生产厂家的生产工艺略有差异，但基本原理是一样的，即丁二烯和苯乙烯作为单体在水和乳化剂中进行乳化，在引发剂的引发作用下进行聚合，生产丁苯胶乳(SBR胶乳)，再加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯进行乳液接枝聚合，得到MBS 树脂接枝胶乳(MBS树脂胶乳)，最后经过凝聚、脱水和干燥处理后得到MBS粉料。

在MBS树脂的整个生产工艺过程中，SBR胶乳的合成技术、MBS胶乳的合成技术以及MBS胶乳的凝聚技术是生产的三大关键技术。

1.1丁苯胶乳的制备[1-2]丁苯胶乳的合成，一般采用乳液聚合法。

为了满足抗冲击性和透明性的要求，必须控制SBR胶乳的粒径、粒径分布及交联度，同时，折光指数必须与PVC相匹配。

从理论上讲，橡胶相玻璃温度越低，增韧效果越好，常选择在-40℃以下。

大多数厂家在丁苯胶乳制备中，丁二烯质量分数选择大于70%，但也有厂家选用纯丁二烯胶乳。

为温度１８０℃，转速３０ｒｐｍ。

（３）挤出：将ＰＶＣ共混料加入哈克双螺杆挤出机中挤出，工艺条件为：温度ＴＳ－Ｅ１１８４℃，ＴＳ－Ｅ２１８７℃，ＴＳ－Ｅ３１９０℃；ＴＳ－Ｄ１１９１℃。

螺杆转速３０ｒｐｍ。

４、试样制作与性能测试：（１）抗冲击性能：采用国标ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８测试。

（２）拉伸性能：采用国标ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８测试。

结果与讨论１、不同改性剂对ＰＶＣ共混料的流变性能的影响：用抗冲改性剂ＣＰＥ、ＡＣＲ、ＭＢＳ改性的ＰＶＣ共混料的流变曲线如图１所示。

图１改性共混料流变曲线图１表明采用ＣＰＥ塑化稍慢，但扭矩最低。

共混料流变曲线中，最大扭矩可作为加工设备所需要的传动功率大小的度量，而平衡扭矩则决定了加工设备生产时的功率消耗，它们都是极重要的流变特性参数。

平衡扭矩值平稳表明配方中助剂与树脂相容性好，塑化时间长短可决定设备的一些参数。

扭矩低，可使挤出功率降低。

２、各类抗冲改性剂对硬质ＰＶＣ共混料挤出加工性能的影响：不同改性剂不同份数的挤出性能曲线如图２所示。

图２不同份数改性的挤出性能由图２可见，随着改性剂份数的增加，挤出扭矩都要增加。

这说明改性剂用量增加，会使物料的粘度增加，导致扭矩升高。

其中ＣＰＥ挤出扭矩最低，ＭＢＳ次之，ＡＣＲ最高。

这说明用ＣＰＥ作改性剂时，加工设备生产时的功率消耗低，有利于节能和降低成本。

３、各类抗冲改性剂对硬质ＰＶＣ共混料力学性能的影响：各类抗冲改性剂改性硬质ＰＶＣ共混料的力学性能对比如表２所示。

表2 三种改性剂挤出片材的力学性能比较改性剂测试项目6份8份10份CPE ACR MBS CPE ACR MBS CPE ACR MBS。

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。

ACR 学习资料整理一、产品分类ACR 抗冲改性剂ACR 抗冲改性剂的结构，核-壳结构的ACR 抗冲改性剂含有丙烯酸酯类交联弹性体组成的核，核外是甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物组成的壳。

PVC/ACR 制品冲击强度较高，表面光洁，耐老化性能优良。

通常硬质聚氯乙烯户外制品多用ACR 抗冲改性剂。

丙烯酸类交联弹性体的作用主要体现在：耐候性和高抗冲能力。

甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物作用主要体现在：与PVC resin 的相融性，提高流动性。

ACR 加工助剂1.ACR 加工助剂根据原材料可以分为如下三类：（1）纯酯加工助剂：甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。

（2）苯乙烯加工助剂：苯乙烯和丙烯腈（3）苯乙烯，丙烯腈，双甲酯。

2.ACR 润滑剂：175系列产品原料：甲酯和苯乙烯此产品为低分子量的产品主要可以改善熔体的加工性能，金属热脱模，减少熔体破裂以及提高加工效率。

分子量低与PVC 的相融性不好，附着于pvc表面，起到润滑的作用。

3.ACR 发泡调节剂产品的档次主要划分依据高档次产品：甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯低档次产品：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯等。

此产品为高分子量的产品主要用于pvc发泡领域，包括异型材，管材芯层发泡和发泡片材等。

二、误区：1.产品牌号和档次划分的标准（1）产品的牌号是通过产品的用途，通过原材料的配比划分的，因此价格也是有略微的差别。

（2）跟CPE 一样，填充物含量的增加，必然会影响产品价格。

这里的填充物，不仅仅局限在钙粉上，可以是其他软单体含量部分取代BA含量，或者添加PVC RESIN 等。

2.指标的概念ACR 所有产品的指标均为物理指标。

Bulk Density:表观密度：指的是产品的颗粒形态（越大越好）为产品运输过程中的一个参考数值比如：0.48g/cc 表示480KG/M3Particle size 粒径；主要用生产过程中产品过振动筛（比如40目）时候的通过率来表示。

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。

PVC抗冲改性剂--MBS树脂的生产技术MBS树脂是由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)及苯乙烯(S)采用乳液接枝聚合法制备的一种三元共聚物。

在亚微观形态上具有典型的核--壳结构，内核是一个直径为10-100 nm 的橡胶相球状物，外壳是由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的。

由于甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯(PVC)的溶解度参数相近，它在PVC树脂和橡胶粒子间起到界面粘接剂的作用，在与PVC 加工混炼过程中形成均相，而橡胶相则以粒子状态分布于PVC连续介质中，呈现海岛结构，这种特殊结构赋予了制品优异的抗冲击性能。

当PVC中加入5％-10％的MBS树脂时，可使制品的冲击强度提高4-15倍，同时还可改善制品的耐寒性和加工流动性，且能够保持PVC 树脂原有的光学性能，因此MBS树脂作为PVC树脂的抗冲击改性剂具有广泛的前景。

1 MBS树脂的生产工艺MBS树脂的生产过程是先以丁二烯和苯乙烯在水和乳化剂中进行乳化，在引发剂的引发作用下进行聚合，生产丁苯胶乳(SBR胶乳)，再加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯进行乳液接枝聚合，得到MBS树脂接枝胶乳(MBS树脂胶乳)，最后经过凝聚、脱水和干燥处理后得到MBS树脂成品。

在MBS树脂的整个生产工艺过程中，有3大关键技术，其一是SBR胶乳的合成技术，因为SBR胶乳的粒径不但决定了MBS树脂，PVC合金的抗冲击性能，同时还决定了它的透光性能；其二是MBS树脂胶乳的合成技术，因为核--壳比、接枝率和接枝过程单体的加料顺序等对MBS树脂胶乳的凝聚和后处理、MBS树脂粉料的粒子形态及MBS树脂与PVC的相容性和光学性能等均有非常显著的影响；其三是MBS树脂胶乳的凝聚技术，凝聚水平的高低直接决定了最终产品的粒度分布、颗粒规整性、流动性和表观密度以及MBS树脂在PVC中的分散性和相容性等指标。

1．1 丁苯胶乳的合成将丁二烯、苯乙烯、引发剂和各种配制好的助剂按一定量和顺序加到聚合反应釜中，在一定的温度下搅拌进行乳液聚合，待反应达到一定转化率后停止反应，脱除未反应的单体即可得到丁苯胶乳。