ACR抗冲改性剂对PVC的增韧机理和性能的影响

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。