ACR抗冲改性剂对PVC的增韧机理和性能的影响
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PVC配方中抗冲改性剂的选择要点抗冲改性剂多用于硬质PVC制品加工,以弹性体增韧为基本原理的抗冲改性剂,主要类型包括氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯类聚合物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EV A)等。
CPE 廉价易得,是通用型抗冲改性剂品种。
ACR抗冲改性剂的抗冲改性和耐候性优异,井兼具一定的加工改性效果,因而在抗冲改性剂领域具有突出的地位,也是当今世界PVC抗冲改性剂发展的主要方向。
MBS系透明硬质PVC制品的抗冲改性剂重要类型,但由于分子内具有丁二烯不饱和键,耐候性差,一般用于户内制品。
目前国内CPE型号一般用如135A、140B、239C等来标识,其中第一位数字1和2表示残余结晶度(TAC值)的大小,1代表TAC值在0~10%,2代表TAC值大于10%;第2位和第3位数字表征氯含量,如35表示氯含量为35%;最后一位是字母A、B和C,用来表示原料PE分子量的大小,A为最大,B为中间,C为最小。
作为PVC改性剂使用的CPE,一般选用氯含量在30~40%左右,分子量最大的A型,TAC值小于5的CPE树脂。
其添加量一般在8~12份。
ACR是丙烯酸酯类具有核-壳结构共聚物的统称。
根据结构和聚合单体的不同,又分为加工助剂和抗冲改性剂两类。
抗冲改性剂ACR同样具有改善PVC加工的性能。
ACR在耐候性、制品光泽性等方面优于CPE,并具有比CPE更宽的加工温度范围和较高的抗冲效能,所以是意向替代CPE的PVC抗冲改性剂。
实验经验表明,一般ACR抗冲改性剂的用量范围在6~8份,也可用到10份左右。
MBS是PVC非常重要的弹性体抗冲改性剂。
由于与PVC有很好的相容性和接近的光折射率,MBS主要是被用来提高透明PVC制品的抗冲性能。
当然也可用于非透明PVC制品中。
由于丁二烯的存在,分子链中带入了双键,使得MBS改性的PVC耐候性能不好,不能用于户外制品。
ACR研究关于ACR加⼯助剂的介绍⼀、PVC加⼯助剂简介加⼯助剂在国外最早由美国罗门哈斯(Rohm & Hass)公司于1958年⾸先开发成功,同年推出第⼀个牌号K-120。
此后,国外许多公司开始纷纷涉⾜这⼀领域,开发出相类似的产品。
70年代之后,随着PVC制品的迅速增长,加⼯助剂得到了⼴泛应⽤。
⽬前,国外主要⽣产⼚家及相关产品有⽇本三菱(MITSUBSHI ROYAL)公司P系列、钟渊化学(KANEKA)PA系列、美国罗门哈斯(Rohm & Hass)公司K系列、德国熊牌(BEAR)F系列,阿托菲娜(ATOFINA) P系列,还有韩国LG化学的PA系列等。
国内较早从事PVC加⼯助剂研究的是北京化⼯研究院、⼭西化⼯研究所等。
上海珊瑚化⼯⼚于80年代初最早实现⼯业化⽣产,推出的牌号国内统称为ACR201、ACR401。
进⼊90年代后期,随着我国聚氯⼄烯⾏业的发展,特别是塑料异型材和塑料管道⾏业的迅猛发展,对加⼯助剂的需求量也迅速增长,⽬前⼭东产量第⼀,江苏、浙江紧随其后。
据不完全统计,2005年全国共⽣产各类PVC 加⼯助剂5万吨左右,其中⼭东省占全国助剂⽣产总量的70%以上。
国内主要⽣产ACR的⼚家如下:国外对抗冲改性剂ACR的研究始于20世纪70年代,并于1972年由罗姆哈斯公司推出了第⼀个丙烯酸酯类抗冲改性剂KM-323B。
随后⽇本钟渊推出了FM 系列,阿托菲娜推出了D系列,LG化学推出了IM系列。
抗冲改性剂ACR与加⼯助剂ACR都是丙烯酸酯聚合物,但因其配⽅⽐例和结构不同⽽性能⼤不相同,抗冲ACR中甲基丙烯酸甲酯约占10-20%,⽽丙烯酸酯约占80-90%。
ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸⼄酯⾼聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。
抗冲改性剂ACR象MBS⼀样同为核壳结构。
与MBS、CPE等抗冲改性剂相⽐,其加⼯性能和耐候性能好,表⾯光洁度⾼,尤其适⽤于户外制品,在国外,丙烯酸酯类抗冲改性剂因其环保,性能优良,耐候性能⾼已经取代CPE抗冲改性剂。
1.丙烯酸酯类聚合物(ACR)ACR为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物,ACR为近年来开发的最好的冲击改性剂,它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。
ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。
尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性,在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好,表面光洁,耐老化好,焊角强度高的特点,但价格比CPE高1/3左右。
国外常用的牌号如K-355,一般用量6—10份。
目前国内生产ACR冲击改性剂的厂家较少,使用厂家也较少。
2.苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)热塑性弹性体SBS是由丁二烯与苯乙烯通过阴离子聚合而得的嵌段共聚物。
SBS在常温下有两相结构——聚丁二烯的橡胶连续相和聚苯乙烯的树脂微区。
连续相聚丁二烯具有橡胶的弹性和良好的耐低温性能。
聚苯乙烯链段聚集在一起呈分散相(微区),起着交联和增强橡胶的作用。
当温度升高时由于聚苯乙烯微区加热熔融,交联点熔化产生根好的流动性。
所以SBS可与其它树脂热熔共混,而且工业产品大多入粒状,可直接在挤出机中挤出共混连续生产。
3.甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)MBS可由丁苯胶乳42份(按干质计)、苯乙烯28份、甲基丙烯酸甲酯30份在水中聚合而得。
MBS耐无机碱、酸,不耐酮、芳烃、脂肪烃和氯代烃等溶剂。
4.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体聚合而成的。
在树脂的连续相中分散着橡胶相。
ABS不透明,水、无机盐、碱和酸对它无什么影响,不溶于大部分醇和烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。
ABS有极好的抗冲强度且在低温下也不迅速下降,但是它的抗冲性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散程度有关。
5.氯化聚乙烯(CPE)聚乙烯是结晶高聚物,随着氯的取代破坏了它的结晶性而使它变软、玻璃化温度降低。
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。
19CPE 和ACR 改性UPVC 管材的性能对比摘要对实际应用中CPE 改性UPVC 管材遇到的问题从改性机理上进行了探讨,并对CPE 、ACR 改性的UPVC 管材性能进行了比较。
关键词CPE ACR UPVC 管材性能李文贤周百良赵东日(潍坊永力化工有限公司,山东昌乐,262400)1引言近年来,UPVC 管道在自来水给水、农田灌溉、化工等领域已为广大用户所认可,创造了良好的经济效益和社会效益。
但由于UPVC 管材在我国得到普遍使用的时间仍很短,生产技术和产品质量仍与国外存在一定的差距,因而在使用过程中就不可避免地出现了一些问题。
根据笔者从事UPVC 管材的实践发现,目前国内UPVC 管材的重要质量问题是液压试验难以达标和低温韧性差。
前者使管材难以达到国家标准G B/T 1000211-1996规定的性能指标,后者则造成低温气候下施工的管材在水压试验时破裂率增高,给用户和生产厂家均带来不可估量的损失和负面影响。
而这些问题的产生,均与UPVC 管材的生产配方有着直接的关系,准确地说,就是与UPVC 管材的改性体系有关系。
本文就CPE 和ACR 改性体系的差异性阐述不同增韧体系对上述两个问题的影响。
2UPVC 管材的增韧众所周知,UPVC 具有良好的力学性能(例如:刚性和抗拉强度),其产量仅次于PE 。
但UPVC 也存在着其本身固有的缺点,即UPVC 是硬脆性材料,冲击强度低,一般仅为3~5k J /m 2。
此外,UPVC 对缺口有着很强的敏感性,尤其是在低温下。
而UPVC 管道由于运输、安装和使用等要求,不仅需要较高的刚性,也需要良好的耐冲击韧性,尤其是低温下的耐冲击韧性。
因此,UPVC 管材就必须进行韧性改性。
目前普遍采用的是共混改性的方法,就是在UPVC 塑料混合加工过程中,添加抗冲击改性剂。
这类改性剂是与PVC 具有一定相容性的高分子橡胶弹性体,它使共混体系既保持UPVC 的高模量、高刚性,又可大大提高其缺口冲击强度,明显改善低温冲击强度。
ACR(Acrylic copolymer)是具有核—壳结构的丙烯酸酯类共聚物,是一种综合性能优良的PVC抗冲改性剂。
通常人们把以提高塑料韧性为目的而使用的助剂称为抗冲改性剂,以改进加工性能为目的而使用的助剂称为加工改性剂。
ACR 是兼具抗冲击改性和加工改性双重功能的塑料助剂,由于其具有核/壳结构,使其PVC制品具有优良的抗冲击性、低温韧性、与PVC相容性、耐候性、稳定性、加工性,且性能与价格比适中,可明显改善PVC熔体流动性、热变形性, 促进塑化、制品表面光洁美观。
其主要用于硬、半硬聚氯乙烯制品中,特别是化学建材,如异型材、管材管件、板材、发泡材料等,而且特别适合于户外用制品中。
是当今用量大也是今后重点发展的一类抗冲改性剂。
PVC是产耗量最大的塑料品种之一,其具有许多宝贵的特性,但也存在着不少缺点,韧性差即是其一大缺点,为了提高其韧性而又不损害其抗张强度和其它物性,PVC抗冲击改性剂便应运而生。
另外,ACR抗冲改性剂在聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)等工程塑料及其共混合金中也可应用。
acr增韧机理在聚合物领域,"ACR" 通常指的是"增韧剂"(Adhesion Promoters,也称为 Adhesion Couplers),它们是一类用于增强聚合物与其他材料(如涂层、粘合剂、填料等)之间附着力的化学添加剂。
ACR增韧机理涉及到改善聚合物的表面粘附性和附着性能,从而提高材料的耐用性和性能。
以下是一些常见的ACR增韧机理:1. 表面活性剂作用:ACR增韧剂通常包含分子结构中具有亲油性和亲水性基团的分子。
这些基团可以与聚合物表面以及其他涂层或材料的表面相互作用,从而提高界面附着力。
表面活性剂可以减少表面张力,使聚合物与其他材料更容易结合。
2. 亲油性改善:ACR增韧剂中的亲油性基团能够与非极性或亲油性材料(如某些填料或涂层)更好地相互作用。
这种亲油性改善有助于提高聚合物与这些材料的附着性能。
3. 官能团交联:一些ACR增韧剂包含官能团,它们可以与聚合物分子中的官能团发生化学反应,形成共价键。
这种交联作用可以增强聚合物与其他材料的结合,提高附着力。
4. 界面相容性:ACR增韧剂可以在分子级别调整其与聚合物的相容性,从而减少界面张力,提高附着性。
这种相容性调整通常通过选择合适的分子结构和官能团来实现。
5. 物理结构改善:ACR增韧剂可以在界面处形成物理结构,如微观颗粒或涂层,以增加表面积并提高附着性能。
总的来说,ACR增韧剂的目标是通过改善聚合物与其他材料之间的界面性能来增加附着力。
这些机理可以根据特定的应用和聚合物类型进行定制,以满足特定的性能要求。
ACR增韧剂的选择和使用需要考虑材料的化学性质、表面处理、应用条件和性能需求等因素。
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。
抗冲型聚氯乙烯改性剂性能影响因素分析田君宇(黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达 151401) 摘 要:抗冲型ACR树脂以其在提高PVC冲击强度的同时兼有加工助剂的性能,对PVC固有性能几乎不产生影响,加工范围宽,制品外表美观且具有优良的耐候性等特点,在硬质PVC制品中得以广泛应用。
然而国内抗冲ACR无论在数量上和质量上都与国外同类产品有着较大的差距。
本文通过实验分析了影响抗冲ACR改性效果诸多因素,以此来寻求提高抗冲ACR性能的最佳途径。
关键词:抗冲ACR;凝胶含量;粒径;添加量;冲击强度 中图分类号:T E903 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)12—0080—021 生产过程在本研究中采用以轻度交联的丙烯酸丁酯乳液微粒作为种子,以甲基丙烯酸甲酯为壳单体,通过接枝共聚反应,制得具有核、壳结构的丙烯酸酯类抗冲改性剂ACR乳液,经喷雾干燥处理,获得色泽亮白,粒度均匀,流动性较好的ACR成品粉末。
2 抗冲机理抗冲ACR是“核-壳”结构的多元共聚物,这种结构比较符合银纹-剪切理论的增韧机理。
分布于PVC介质中的橡胶粒子主要有两个作用:一是作为应力集中中心,当制品受到外力时,作用力就会集中到两相界面,产生应力集中,从而诱发大量的银纹或剪切带,吸收和消化大量能量,客观上提高了材料的抗冲强度。
另一方面,橡胶粒子能控制银纹的发展,温度超过该填充液沸点时,填充液将膨胀、气化,气化的外力施加给膜片同时也施加给变送器传感元件,导致膜片外鼓;同时膜片密封系统在灌填充液前,系统不可能抽到绝对真空,致使密封系统中残存少量气体。
膜片密封系统中存在的少量气体在高温及真空下迅速膨胀,也导致膜片外鼓或者破裂。
处理措施:烘炉期间尽量将不用的液位计根部阀关闭,且冲洗水阀打开通大气;高温工况下选择合适的硅油防止气化发生,如DC704温度范围0~310℃、DC705温度范围20~350℃、DC200温度范围-40~205℃,选取高温硅油防止了气化发生,但在冬季运行中要注意对毛细管保温,防止测量膜片出现贴片故障;选择知名品牌的变送器(我公司曾在大修过程中采购国内某合资企业的双法兰变送器,在现场正常使用1周后全部变送器膜片外鼓损坏)。
PVC-U管材的配方要点之小小归纳(作者:intermil)PVC作为一种通用型树脂,广泛应用于化工、电子、建筑、机械等领域。
但因为其固有的加工性、热稳定性、抗冲击性能等较差的弱点,在使用时必须添加各种助剂进行化学改性,从而弥补它自身的缺陷。
本文以PVC-U型材为例,简要介绍配方设计过程中各种材料的选择要领和方法。
一、配方设计原则所谓配方,是指为制得某种特定制品,在基材中添加其它不同配比的特定性能的物质(即助剂或添加剂)而组成的复合体系。
这些助剂或添加剂如何选择,以及构成怎样的配比关系,需要依据一定的原则。
1、根据制品的用途设计制品需要什么性能,则相应选取何种助剂。
制品的性能、结构、用途、使用环境、期望的寿命等,都是配方设计的主要依据。
2、助剂与树脂的相容性用于配方的各类助剂需与树脂有良好的相容性,这样才能均匀地分散于树脂中,同树脂有机地结合在一起,从而发挥其各自应有的作用。
3、各类助剂间的组合搭配、相互影响及其协同效应。
4、助剂的耐加工性在选择固体助剂时,要保证其在成型加工过程中不分解;在选择液体助剂时,则要保证在加工中不逸出。
5、成型加工用设备、成型加工方法和工艺不同加工设备、加工方法要求助剂品种及用量不同。
6、助剂的来源与成本在同等性能条件下,要选择来源广、产地近、价格低的品种。
7、助剂的毒性及对环境的影响大部分助剂都有毒性或低毒性,粉末状助剂还有粉尘的污染,因而助剂的毒性除需考虑必须满足制品使用性能要求外,应尽可能选用对环境污染小、对操作人员健康影响少的助剂。
二、 PVC树脂的选择目前,工业化生产的PVC树脂主要以悬浮法和乳液法为主,而悬浮法生产树脂的应用更为普遍。
1、 PVC-U异型材中树脂的选型不同型号悬浮法PVC树脂的性能指标列表如下:对PVC树脂而言,型号不同,直接影响到最终产品的生产工艺和产品质量。
一般来讲,聚合度越高,则熔体粘数越大,流动性越差,给加工带来的困难也愈大,但树脂的物理机械性能、耐热性愈好。
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。
acr增韧机理
ACR是一种增韧剂,全称是丙烯酸共聚物改性树脂(Acrylic Copolymer Resin)。
它主要由丙烯酸酯单体和其他杂聚物单
体经共聚反应而成。
ACR的增韧机理可以归结为以下几点:
1. 机械增韧:ACR具有较高的拉伸强度和韧性,能够改善树
脂的机械性能。
其高分子链具有较大的拉伸和弯曲能力,使得树脂体系能够吸收和分散外部应力,从而减少材料的脆性破裂。
2. 化学增韧:ACR分子中的官能团可以与树脂体系中的官能
团发生化学反应,形成交联结构或相互交错,从而增强树脂的耐热性、耐寒性和耐化学性。
这种化学增韧机理主要通过共价键的形成来实现。
3. 分散增韧:ACR分子具有良好的分散性能,可以均匀地分
散在树脂体系中,形成具有多相结构的体系。
这种多相结构能够增加材料的界面密实度和界面黏合强度,从而提高树脂体系的韧性。
ACR作为增韧剂在树脂体系中发挥重要的作用,能够有效增
强材料的物理性能和化学性能,提高材料的综合性能。
CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比------兼谈硬质聚氯乙稀型材抗冲改性剂的应用技术姜铁竹龚以行韩风董军宁为了提高产品的抗冲击性能,在生产过程中要添加抗冲改性剂。
用于硬质PVC型材行业的抗冲改性剂主要有CPE、MBS和ACR。
其中CPE、ACR改性剂的分子结构中不含双键,耐候性能好,广泛用于户外建筑材料。
目前就CPE和ACR对PVC冲击改性的效果讨论很多,国外对ACR性能的推荐,除强调它对低温冲击强度的大幅度提高外,还强调它对耐候性、加工性能的改性,而CPE对加工温度的敏感性也已被生产实际所证实。
因此,目前在欧洲、美国以丙稀酸酯为主导来改进PVC的抗冲击性。
在我国,由于只有少数厂家生产抗冲ACR改性剂,品种和牌号均不能满足市场需要,而且质量尚欠稳定,价格偏高。
因而,目前我国绝大多数(90%)异型材厂仍以CPE作抗冲改性剂,CPE依然占主导地位,丙稀酸酯应用较少,还有的厂家采用MBS。
在此,我们对CPE与ACR、MBS进行一下对比试验,对它们进行全面的了解,评价各项性能孰优孰劣,以便扬长避短,合理使用。
实验部分1、实验用主要原料、规格:(1)树脂:聚氯乙稀PVCSG-5型,潍坊亚星化学股份有限公司产。
(2)抗冲击改性剂:CPE:型号3135,潍坊亚星化学股份有限公司产。
ACR:KM355P,吴羽化学公司产品。
MBS:台湾产。
(3)稀土稳定剂:型号REC-E,广东广洋高科技实业有限公司产。
(4)钛白粉:型号R105,美国杜邦公司产。
(5)轻质碳酸钙:淄博华信化工股份有限公司产。
(6)加工助剂:ACR-201型,山东曙光集团塑胶制品厂产。
2、实验用主要设备及测试仪器:(1)高速混合机:型号GH-10DY,桨叶转速1250/2500转/分,北京华新科塑料机械有限公司产。
(2)哈克密炼机和挤出机:德国哈克公司产。
(3)万能制样机:河北承德试验机厂产。
(4)电子拉力试验机:DXLL-3000型,上海化工机械四厂产。
丙烯酸酯类抗冲改性剂ACR简介1.前言我国抗冲改性剂行业起步较晚,近年来市场需求增长很快,2011年中国市场消耗各类抗冲击改性剂约35万吨,其中CPE占65%,MBS 占20%,ACR占10%,ABS、EVA占5%。
ACR 是丙烯酸酯类高聚物,为白色易流动的粉末,是一种兼具抗冲击改性和加工改性双重性能的塑料助剂,近年来发展迅速。
ACR 主要用于PVC 的改进冲击性能和加工性能,PVC 是通用塑料中的重要品种,强度高,价格便宜,有一定阻燃性,但它抗冲性能差,限制了它在建材领域的应用。
在PVC 的抗冲改性剂中,ACR 能大辐提高PVC 的抗冲击性能,同时基本保持其强度,又能明显改善PVC 的熔体流动性、热变形性、耐候性及制品表面光泽。
ACR 抗冲改性剂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、尼龙(PA)等工程塑料及其共混合金中也获得广泛应用。
2.ACR树脂的技术概况ACR 抗冲改性剂属于核- 壳结构共聚物,其制备多采用种子乳液聚合的分步聚合法,其中包括传统乳液聚合和核壳乳液聚合。
其核是一类低度交联的丙烯酸酯类聚合物,壳是甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物。
该结构的改性剂通过加入典型的交联单体进行交联,使其“核芯”具有很好的弹性“, 壳层”是具有较高玻璃化温度( Tg) 高聚物,粒子间容易分离,可较为均匀地分散至工程塑料基体中并能和工程塑料基材相互作用,因而这类改性剂除了可改进抗冲击性能外,还能促进工程塑料的凝胶化和塑化。
核壳乳液聚合是ACR 树脂生产技术的核心,目前ACR 的化学结构主要有三种:“硬核—软壳”、“软核—硬壳”和“硬—软—硬三层”复合结构。
干燥过程是ACR 树脂生产技术的难点。
这一过程是将高固含量的共聚乳液脱水,使固体料的含水量小于0.5%。
常用的干燥技术是喷雾干燥法和盐析法(将共聚乳液经盐析破乳、离心、再沸腾干燥)。
3.ACR生产现状3.1国外生产现状ACR 树脂是本世纪50 年代初由美国罗门哈斯公司首先开发生产。
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。
余新文等通过对采用KM355 ACR抗冲改性剂的PVC型材复合料的加工塑化研究,也得到了类似结果。
ACR抗冲改性剂对PVC塑化的有利影响是由于ACR壳层组分与PVC树脂有良好的相容性且早于PVC树脂的熔化,使PVC树脂颗粒间强,并使温度场和剪切力场对PVC树脂的作用得到加强,因而表现出促进 PVC塑化的效果。
对PVC力学性能的影响
ACR抗冲改性剂对PVC抗冲性能的影响与ACR的结构有关。
图1、2分别为PBA橡胶相交联点之间分子量和橡胶相平均粒径对改性PVC抗冲强度的影响(ACR用量6phr)。
由图可见,分别存在抗冲改性效果最佳的橡胶相交联密度和平均粒径,这可由ACR对PVC的增韧机理得到解释。
交联点之间分子量
图1ACR橡胶相交联点分子量与PVC抗冲强度的关系
PBA粒径(纳米)
图2ACR橡胶相平均粒径量与PVC抗冲强度的关系
对于PBA平均粒径为116nm的ACR,得到ACR 中PBA含量与PVC抗冲强度的关系如图3所示。
可见,当PBA含量为60%左右时,PVC的抗冲强度最大。
图3ACR中PBA含量与PVC抗冲强度的关系
不同ACR抗冲改剂对PVC力学性能的影响如表2所示。
表2 ACR抗冲改性剂对PVC力学性能的影响
抗冲改性剂缺口冲击强度拉伸性能
名称用量23℃拉伸强度断裂伸长率KJm2Mpa%
0 4.552.850
37.949.558 FM-21614.349.070
1019.943.382 KM355714.5--
814.8--
3 4.849.230自制ACR 5.67.248.963
814.048.6114
1014.443.7135
自制 5.311.049.630 ACR-g-VC 6.315.047.656
共聚物7.216.847.578
9.817.645.4125
由表可见,PVC的抗冲强度随ACR用量增加而增大,在ACR用量为6~8phr时,即可达到较高的抗冲强度。
采用自制ACR,在相同用量下,抗冲强度略逊于国外产品;另外,采用自制ACR/ACR共混物,这是由于采用接枝共聚可以形成一定量的ACR-g-VC共聚物,可进一步改善ACR和PVC的亲和作用。
由表可见,随ACR用量增加,PVC材料的拉伸强度略有下降,断裂伸长率增加。
对PVC其它性能的影响
用ACR抗冲改性的PVC表现在优于CPE改性的耐候性能,图4为相同模拟大气老化条件下,6份KM355型ACR和8份CPE改性的PVC的冲击强度随老化时间的变化,可见,采用ACR,老化5000hr 后,仍保持80%以上的冲击强度,而采用CPE时,老化150 0hr后,冲击强度有大幅下降。
老化时间(h)
图4ACR和CPE抗冲改性PVC冲击强度随老化时间的变化比较使用ACR抗冲改性剂,挤出制品的收缩率一般小于CPE改性PVC,表面光洁度则优于CPE改性PVC,维卡软化温度和焊接强度也略大于CPE改性PVC。
图5为Rohm&Hass公司用于PVC的不同牌号ACR抗冲改性剂的性能比较。
可见,在达
到相
同冲击强度时,KM355是收缩率最小的品种,而KM344改性PVC的塑化时间最短,HIA80改性PVC的透明性最好。
图5不同牌号ACR对PVC收缩、塑化和透明性的影响比较
结语
ACR抗冲改性剂具有核—壳结构,它对PVC的增韧改性以橡胶穴化机理为主,ACR橡胶相交联密度、粒径和核/壳聚合物重量比对改性效果有很大影响;ACR抗冲改性剂是一综合性能优良的PVC抗冲改性剂,具有增韧效果明显,能促进PVC塑化、耐候性好等优点。
参考文献
[1]Wu,S..Polymer IntematiOn,1992,29:229
[2]Dompas D.md G roeninckx G·,Polymer,1994,35(22):4743
[3]Dompas D·,Groeninckx C.eC s1,Polymer,1994,35(22):4750
[4]Dompas D·,Groeninckx G.et a1,Polymer,1995,35(2):437。