新型复合改性剂的制备及其增韧PVC的研究
- 格式:pdf
- 大小:759.40 KB
- 文档页数:5
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塑化因子g.m/sec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。
NBR增韧改性PVC聚氯乙烯(PVC)是最早工业化、产量位居第二的通用塑料,具有耐油、耐酸碱、电气性能优良、透光性好、加工成型容易等优点。
但其热稳定性欠佳,导致加工性能恶化,硬而脆,冲击强度低,耐老化性、耐寒性差。
PVC共混改性的方法很多,可用的添加剂主要有聚酯树脂、PMMA、AS树脂、加工改进型ACR、NBR、CR、CPE、EVA、EVA-CO共聚物、抗冲改进型ACR、ABS、MBS、PE、PP等。
NBR增韧改性PVC就是通过加入一定品种、一定用量的NBR与PVC共混,以提高PVC的冲击强度。
NBR改性PVC所得共混物因具有优异的韧性、弹性、耐油性及易加工成型性而倍受青睐,在PVC改性中占据着极其重要的地位。
最早人们采用NBR与PVC直接机械共混,随着NBR/PVC共混方法的深入研究,又开发出乳液共混法。
本文所提到的方法都是采用机械共混法。
一、NBR增韧改性PVC的开发背景PVC是极性塑料,人们很自然首先想到用极性的NBR做为它的增韧改性剂。
NBR 作为丁二烯与丙烯腈的共聚物,不仅具有耐油、耐老化及耐磨等优点,且与PVC相容性好,因而得到广泛的应用。
市场上已有块状、粉状、液体NBR销售,它们各自又有普通、羧基、羟基NBR之类别,还可与各种添加剂(如改性膨润土等)制成性能各异的NBR,为PVC的增韧改性提供了非常广泛的原料选择余地。
NBR/PVC两者的相容性还可由NBR中丙烯腈的含量来调节,NBR的极性随丙烯腈含量的增加而增强。
当丙烯腈含量为40%时,两者相容性最佳;当丙烯腈含量为20%左右时,它与PVC 共混物的冲击强度最高。
NBR与PVC能很好地共混,引入动态硫化技术,利用开炼机制成的NBR/PVC型热塑性硫化胶(TPV),经透射电镜观察,它呈现出明显的两相结构:交联的丁腈橡胶分散相分散于PVC连续相中。
由于共混物的力学性能受硫化体系(以树脂硫化体系为宜)和加工条件影响,该共混物压缩永久变形、拉断永久变形、耐油等主要性能均优于简单机械共混物,该共混物是假塑性流体。
玻璃纤维增强PVC复合材料研究进展玻璃纤维增强PVC复合材料是一种将玻璃纤维与聚氯乙烯(PVC)基体相结合的复合材料。
由于PVC具有优良的电绝缘性能、耐腐蚀性能和可塑性等特点,而玻璃纤维具有优异的力学性能和强度,因此玻璃纤维增强PVC复合材料在各个领域得到了广泛应用。
以下是玻璃纤维增强PVC复合材料研究的一些进展。
首先,研究者对玻璃纤维增强PVC复合材料的制备方法进行了改进。
传统的制备方法主要是采用浸渍法、干法覆盖法等,但是这些方法存在工艺复杂、制备周期长等问题。
近年来,研究者提出了新的制备方法,如溶胶-凝胶法、层压法等。
溶胶-凝胶法是将玻璃纤维浸泡在PVC溶液中,然后通过凝胶化和干燥等步骤得到复合材料。
层压法则是将PVC薄片与玻璃纤维层层叠加,经过热压而形成复合材料。
这些新的制备方法可以提高制备效率和质量。
其次,研究者对玻璃纤维增强PVC复合材料的性能进行了研究。
实验表明,添加适量的玻璃纤维可以显著提高复合材料的强度和刚度。
在静态力学性能方面,玻璃纤维增强PVC复合材料的抗张强度、弹性模量和屈服强度明显优于纯PVC材料。
在动态力学性能方面,玻璃纤维增强PVC复合材料的冲击强度和耐疲劳性能也得到了提高。
此外,这种复合材料还具有良好的耐候性和耐腐蚀性能。
此外,研究者还对玻璃纤维增强PVC复合材料的界面性能进行了研究。
玻璃纤维与PVC基体之间的界面黏结强度对复合材料的性能有重要影响。
研究者通过对界面改性剂的引入、表面处理和复合材料结构设计等方式,改善了玻璃纤维与PVC基体之间的黏结强度。
增强了复合材料的综合性能。
总之,玻璃纤维增强PVC复合材料在制备方法、性能研究和界面性能改善等方面都取得了一定的进展。
这种复合材料不仅具有PVC的优良性能,还具有玻璃纤维的高强度和刚度。
因此,玻璃纤维增强PVC复合材料有望在建筑、电气、汽车等领域得到更广泛的应用。
纳米材料改性PVC技术的研究牛永生史抗洪河南安阳工学院摘要:本文主要综述了纳米CaCO3改性PVC、蒙脱土纳米复合材料改性PVC以及其他纳米复合材料改性PVC的方法,研究结果表明:纳米复合技术在聚氯乙烯增韧改性中具有同时提高材料韧性和强度的特点,纳米复合技术将成为聚氯乙烯增韧改性的一种重要方法。
关键词:纳米粒子;PVC;改性Abstract:In this paper,modification methods of nano-CaCO3/PVC,montmorillonite nanocomposites/PVC and other PVC nanocomposites is reviewed.The result shows that they have good properties that toughenss and intensity can be improved at the same time.Nanotechnology will become popular in toughening modification of PVC.Key words:nanoparticles,PVC,modification1前言聚氯乙烯(PVC)是五大热塑性合成树脂之一,具有绝缘、阻燃和耐腐蚀等优点,原料来源丰富、价格低廉、加工简单、生产能耗低,已经成为人类不可缺少的一类重要化工原料,在工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各个领域获得了广泛的应用。
化学建材作为PVC应用的主要发展方向,要求其具有更高的使用性能:高强度、高模量和高韧性以及耐温性能等。
但聚氯乙烯树脂作为化学建材使用具有明显的缺陷:抗冲击性能差,纯硬质PVC制品的缺口抗冲击强度只有2kJ/m2~ 3kJ/m2,属于硬脆性材料,特别是低温韧性差,降低温度时迅速变硬变脆,受冲击时极易脆裂;软质PVC的增塑剂迁移性较大,使用过程中小分子的增塑剂容易逸出,导致制品脆裂,热稳定性差,在较低温度下开始明显分解、降解,难加工,未添加增塑剂的聚氯乙烯熔体粘度大,流动性差。
ACR和MBS抗冲改性剂的结构及其对PVC的增韧机理1、 ACR和MBS抗冲改性剂的结构尽管橡胶相的凝胶含量和溶胶分⼦量、壳层聚合物分⼦量及接枝率也是表征ACR,MBS抗冲改性剂的重要结构参数,但ACR,MBS的相态结构对其应⽤性能(主要是抗冲性能)更为重要。
当壳层单体量较⼩,或聚合控制不当时,则可能形成⾮核-壳结构或核-壳结构不完善的乳胶粒⼦。
Sommer等采⽤原⼦⼒显微镜研究了⼆阶段乳液聚合核-壳结构PBA/PMMA的表⾯形态,对于纯PBA粒⼦,表⾯平整光滑;当PBA/PMMA=90/10时,PBA粒⼦表⾯部分被PMMA覆盖部分;当PBA/PMMA=80/20时,PMMA微区尺⼨增⼤并相互连接,形成“草莓”状结构的壳层;当PBA/PMMA=70/30时,PMMA初级粒⼦凝并在⼀起形成连续的、均匀的PMMA层。
由此可以认为,采⽤核-壳乳液聚合得到的PBA/PMMA复合粒⼦并不存在明显的PBA/PMMA界线,在聚合过程中PMMA将向PBA渗透,形成界限模糊的界⾯层,在PMMA含量低时不能形成连续的PMMA层,只有在PMMA含量⾼时,才能形成较为完整的PMMA层。
对于MBS,情况也基本相同。
ACR,MBS乳胶粒⼦经凝聚、⼲燥⽽得到由初级粒⼦凝聚⽽成的、具有疏松结构的粒⼦,粒径较⼤。
2、 ACR,MBS抗冲改性剂对PVC的增韧机理凝聚ACR,MBS抗冲改性剂粒⼦与PVC树脂混合、熔融加⼯时,由于壳层聚合物与PVC具有很好的相容性,⽽核为交联的橡胶粒⼦,因此会重新分散为初级粒⼦(橡胶粒⼦部分)⽽均匀分布在PVC基体中,形成以橡胶粒⼦为分散的“岛”、PVC基体连续的“海”的“海-岛”结构相态结构。
当材料受到应⼒作⽤时,橡胶粒⼦会变形但仍以分散相存在。
未变形PVC/MBS材料中MBS分散较为均匀,变形后MBS在变形⽅向有⼀定取向。
ACR,MBS抗冲改性(增韧)的PVC属于典型的橡胶增韧塑料体系,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。
新型工程塑料改性研究和应用一、概述工程塑料作为目前应用最广泛的高性能材料之一,在汽车、电子、航空航天等领域中有广泛的运用。
为了拓展工程塑料的应用领域和提高其性能,研究人员近年来不断探索新型工程塑料改性的方法和应用。
本文将就新型工程塑料改性的研究进展与应用方向进行系统的阐述。
二、改性方法1.增韧剂改性增韧剂改性是目前应用最广泛的工程塑料改性方法之一。
增韧剂(通常为橡胶颗粒)的加入可以有效提高工程塑料的韧性和耐冲击性。
例如,ABS树脂是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物、增韧剂和其他添加剂组成的。
ABS树脂被广泛应用于电子、家电等领域中。
2.改性共混共混是将两种或两种以上的聚合物混合制成一种材料。
共混物的性质时常比单独使用其中任何一种原料略好。
工程塑料共混改性是通过混合两种或两种以上的工程塑料来获得新的材料,以实现提高塑料的力学、物理和化学性能的目的。
例如, PC/ABS 共混物可以在保持PC的高温性能、透明度和抗紫外线性能的同时,具有ABS的良好耐冲击性。
3.纳米改性纳米技术近年来的发展已经使工程塑料的性能有了质的飞跃。
纳米填料可以使聚合物(聚苯乙烯、聚丙烯等)或增韧剂之类的流动性高的组成成分增加,从而有效改善材料性能。
例如,添加5% 纳米氧化硅微粒之后,聚碳酸酯的机械性能得到了极大的改善(如:强度,断裂应变等),但是透明度方面表现欠佳。
三、应用领域1.汽车制造随着汽车普及程度的加深,消费者对汽车质量要求越来越高。
因此,提高汽车零部件的性能成为了必然趋势。
应用高性能工程塑料,能够有效提高汽车零部件的耐冲击性、耐温性、耐油性等。
例如, PPS 可以用作发动机散热器,PBT 可以用于脚踏板和汽车仪器板、PA6 可以用于汽车灯座和许多其他装置、2.电子产品随着电子产品的逐渐微型化,电子产品必须满足更高的机械性能和热稳定性要求。
工程塑料其中之一 PA12,它具有高温、耐热、耐-40℃低温等特性,可以应用于电子产品外壳、插头、开关和电线绝缘套管等。
PVC复合材料应用研究进展摘要:随着科学技术的发展,PVC成为继实木、钢铁、铝合金等之后的一种新型建筑材料,受到人们的青睐,其制品广泛应用于建材行业中,且全球对PVC的总体需求量也逐年增长。
PVC树脂是极性非结晶型高聚物,具有阻燃、耐化学性高、电绝缘性好、价格便宜等优点。
硬质PVC抗拉、抗弯抗冲击性能较好,软质PVC 的断裂伸长率、耐寒性较好,但存在冲击性能差、耐热性差等问题,因此需要经过改良才能使用,改性提升后的PVC复合材料可根据不同特性应用于不同领域。
关键词:PVC;复合材料;应用引言聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用树脂之一,由于其廉价易得且具有良好的阻燃性、耐腐蚀性、耐酸碱性及力学性能等优点,在生活中随处可见到PVC制品的应用。
然而硬质聚氯乙烯塑料的冲击性能差、耐热性不佳和可加工性不良,因此,如何发挥其不同方面的优势使其应用于不同领域,是PVC塑料工程化的热门。
1PVC复合材料的特点1.1使用寿命长PVC复合材料整体性能好,在施工过程中长时间浸泡在水中也不会吸收水分发生分层和变形,出厂投入使用后的周转次数可达到30次以上。
除此之外,PVC 复合材料的表面硬度也较高,在使用过程中不易凹陷和损坏,表面平整光滑,具有良好的综合性能。
而且,PVC复合材料表面硬度高、韧性好,在极寒或高温地区均可使用。
PVC复合材料还可任意组合,能承受多种施工荷载。
1.2物理性能良好PVC复合材料的主要材料为聚氯乙烯,加工成型后模板表面较光洁平整,且该模板的使用温度区间较长,可以在-20~60℃使用,不会发生变形等情况。
同时由于其表面的光洁性,在混凝土凝固后模板不会与混凝土黏结,脱模过程中无需使用脱模剂就可顺利脱模。
建筑环境通常较为潮湿,混凝土中含有氯盐等成分,会对钢材料模板造成一定的腐蚀,而PVC复合材料具有较强的耐腐蚀性,可在阴雨天等恶劣环境中使用,有效解决了其他模板被腐蚀的问题。
1.3施工方便因为PVC复合材料表面较光滑,所以在使用PVC复合材料过程中对建筑物不需要进行二次抹灰就可直接施工;PVC复合材料的密度较其他材料的模板小,工人在施工过程中较轻松;该模板的可塑性较强,可以根据现场建筑工程的要求对模板进行锯、刨或是以模块的形式拼接起来等加以调整,来简化模板的支撑体系和施工过程。
第41卷第4期2013年4月塑料工业CHINAPIASTICSINDUSTRY
新型复合改性剂的制备及其增韧PVC的研究董源,杨景辉+,马新胜(华东理工大学超细粉末国家工程研究中心,上海200237)
摘要:采用乳液聚合合成了以丙烯酸丁酯(PBA)为核、甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳的胶乳,并将其与纳米碳酸钙浆料t昆合制备一种新型复合改性剂。重点分析了此方法对纳米碳酸钙的改性效果,研究了复合改性剂增韧PVC的效果。结果表明,通过此法改性的纳米碳酸钙表面亲水一亲油改变,复合改性剂对PVC有较好的增韧效果。关键词:聚氯乙烯;增韧;纳米碳酸钙;聚丙烯酸酯
DOI:10.3969/j.issn.1005—5770.2013.04.009中图分类号:TQ314.24+6;TQ325.3文献标识码:A文章编号:1005—5770(2013)04—0033—04
PreparationofANovelCompositeModifierandItsTougheningEffecton
PVC
DONGYuan,YANGJing’hui,MAXin—sheng
(NationalEngineeringResearchCentreofUltrafinePowder,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,
Shanghai200237,China)
Abstract:AcryliclatexwithPBAasthecoreandthePMMAastheshellwassynthesizedthroughemulsionpolymerization.Thelatexwasthenmixedwithnano‘calciumcarbonateserumtoobtainanovel
compositemodifier.Analysisoftheeffectofthismdificationmethodonnano’CaCO3wasstudiedaswellastheeffectofthecompositemodifierontougheningPVC.Theresultsshowedthat:thepropertyofmodifiednano—CaCO3changedfromhydrophiliconetolipophilicone,thecompositemodifiershowedgoodtoughening
effectonPVC.
Keywords:PVC;Toughening;Nano。CaCO3;Polyacrylate
聚氯乙烯(PVC)由于其优良的耐腐蚀、阻燃、绝缘等性能而得到广泛的应用。但其脆性较大,抗冲击性能不佳,在加工过程中需要添加改性剂增韧改性才能满足使用要求。其中刚性粒子增韧PVC越来越引起人们的重视-l一。纳米碳酸钙作为常见的填料具有较小的粒径、较高的活性,填充PVC可以获得较好的补强增韧效果[2-3]。但是,纳米碳酸钙表面亲水疏油,与基体的相容性差,很难与PVC基体产生结合力,容易产生界面缺陷,导致材料性能下降。因而在应用纳米碳酸钙增韧PVC时对其表面改性,使其发生亲水一亲油转变,提高纳米碳酸钙与PVC基体的相容性是研究的重点M。o。本文在研究了聚丙烯酸酯乳液同纳米碳酸钙水相复合得到的新型改性剂对PVC的增韧效果,并考察了不同粒径的乳液改性纳米碳酸钙对最终增韧PVC的影响。
1实验部分1.1实验试剂丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS):CP级,上海凌峰化学试剂有限公司;过硫酸钾(KPS):CP级,江苏永华精细化化学品有限公司;二乙烯基苯(DVB)、去离子水:自制;纳米碳酸钙:粒径20—200nm,上海华明高技术(集团)有限公司;聚氯乙烯:SG一5,天津渤海化工有限公司;复合铅稳定剂:LF’s,江苏联盟化学有限公司;ACR一201:EX-01,沂源瑞丰高分子材料有限公司;半精炼石蜡:山东莘县飞翔油脂有限公司。1.2实验方法1.2.1核壳乳液的合成具有核壳结构的乳液分三步合成:1)种子乳液的合成,将一定量的SDBS与水加人反应釜中,搅拌
}联系人jhyang@eeust.edu.ca作者简介:董源,男,硕士研究生,主要研究方向为高分子材料、复合材料。claudedong@163.con
万方数据・34・塑料工业30min,再将30gBA单体和0.3gDVB加入其中,预乳化一段时间。75℃时加入适量的KPS溶液引发反应,待乳液出现蓝光现象后,继续反应2h,冷却出料,备用。2)核层的合成,核层聚合工艺配方如表1所示,按配方将PBA种子乳液、水加人反应釜中,待温度达到75℃时滴加配制好的BA预乳液,滴加结束后再保温2h,冷却出料,得到PBA乳液。3)壳层的合成,控制BA、MMA质量比为6:4,量取适量的PBA种子乳液按照上述工艺,依照表中配方合成壳层。得到PBA/PMMA核壳结构乳液。表1聚合工艺配方Tab1Recipeforthepreparationoflatex1.2.2复合改性剂的合成取1000g纳米碳酸钙浆液(固含量10%),加人夹套反应釜中,搅拌,同循环水加热至80℃。称量0.5g硬质酸钠,用热水溶解后加入釜中,反应1h。将合成好的乳液加人釜中,控制乳液干重与纳米碳酸钙质量比为l:10。保温反应1h后抽滤,干燥粉碎,得到复合改性剂。1.2.3PVC样条制备将复合改性剂与PVC及其他助剂按表2中的配比在高速混合机中搅拌混合后开炼模压成型。将得到的板材按照相应国标的要求制样。表2PVC性能测试实验基础配方Tab2BasicexperimentalformulationofPVCPVCACR-20l复合铅稳定剂硬脂酸1801石蜡轻质碳酸钙10034.51O.8101.3性能表征与测试粒度分析:采用美国MalvernInstruments公司Mastersizer2000粒度分析仪对乳液进行粒度分析。将
乳液加入到样品池,以He‘Ne激光器(632.8nm),附466am固体蓝光光源,全自动湿法进样器进行测试。透射电子显微镜分析(TEM):取少量样品配成一定量乙醇悬浮溶液,经超声波振荡4~5min后,取少量滴在铜网上,待液体被吸干后,反复2~3次滴加制得样品,红外灯下放置干燥。在透射电子显微镜(JEM一1400,日本JEOL公司)上观察粒子形貌。接触角测定:将实验在压制成片状,用接触角测量仪测定水滴在其上的接触角。冲击性能按GB/T1843—
2008测试。2结果与讨论2.1复合改性剂的表征2.1.1复合改性剂的红外光谱分析图l是复合改性剂的红外光谱谱图。1734.7
cm叫和1164.2
cm。1处出现了酯基的特征峰,
2960.2cm“和2874.1cm。1为甲基的吸收峰,
2923.6cm…是亚甲基的吸收峰。说明了改性的纳米碳酸钙上存在酯类聚合物。
4000300020∞l咖,∞波tBr/m-‘
图1复合改性剂的红外光谱FiglIRspectrumofcompositemodifier,2.1.2复合改性剂的透射电子显微镜分析
a一未改性纳米碳酸钙b一复合改性剂图2纳米碳酸钙和复合改性剂的透射电镜照片Fig2SEM
mierographs
ofnano—calciumcarbonateand
compositemodifier
图2是未改性纳米碳酸钙与复合改性剂的透射电镜照片。所用的纳米碳酸钙粒径大约在50~100nm。
万方数据第4l卷第4期董源,等:新型复合改性剂的制备及其增韧PVC的研究从图中可以看出,未改性的纳米碳酸钙呈立方晶型,棱角分明。改性后的复合改性剂更接近球形。这是由于加入的乳液在纳米碳酸钙表面包裹成膜,使纳米碳酸钙形貌发生改变。2.1.3复合改性剂的接触角分析通过分析纳米碳酸钙改性前后的接触角,可以得知其表面亲水性、亲油性的变化。表3中列出了纳米碳酸钙和复合改性剂与水的接触角。从中可以看出:水在纳米碳酸钙表面很容易铺展开,接触角较小;而在改性后接触角增大,说明复合改性剂的疏水性增加。也就是说改性使得纳米碳酸钙实现了亲水一亲油转变。表3纳米碳酸钙和复合改性剂的接触角变化Tab3Contactangleofllano—calciumcarbonateandcompositemodifiPr与水接触角/(。)纳米碳酸钙复合改性剂18762.2PVC复合材料力学性能分析2.2.1复合改性剂用量对PVC冲击性能的影响复合改性剂及未改性纳米碳酸钙添加量对PVC冲击性能的影响见图3。由图3可见,复合改性剂相比于未改性的纳米碳酸钙对PVC增韧效果更加明显。随着复合改性剂添加量的提高,PVC缺口冲击强度先增加,在复合改性剂含量为15phr时,达到最大值16.03kJ/m2,比纯PVC(4.06kJ/m2)提高了将近3倍,而随着复合改性剂含量进一步提高,冲击强度呈下降趋势。分析原因:经改性的纳米碳酸钙,表面包裹有聚丙烯酸酯。一方面,有效地降低了纳米碳酸钙粒子的表面能,其在基体中更易分散均匀,有利于应力的传递和分散;另一方面,通过包裹聚丙烯酸酯,实现了碳酸钙的亲水一亲油转变,有效改善了PVC基体与纳米碳酸钙之间的相容性,提高了界面粘结力。当复合材料受到外力作用时,可以有效地将应力均匀分散到基体中;到应力足够大时,材料中的无机纳米粒子作为应力集中体,诱发基体产生塑性形变,产生大量的微裂纹和塑性变形,吸收大量的冲击能量;因此复合改性剂体现出较好的增韧效果。随着复合改性剂添加量的增加,过量的纳米粒子将形成少量团聚,导致冲击强度开始下降。未改性的纳米碳酸钙在添加量较少(5~10phr)时可以体现一定的增韧效果;随着添加量提高到15phr以上,材料的缺口冲击强度下降,当添加量达到25%,其缺口冲击强度甚至低于纯PVC材料。证明未改性纳米碳酸钙在PVC基体中的分散效果不佳,团聚的碳酸钙相当于缺陷存在于基体中,材料的缺口冲击强度下降。
图3改性剂用量对PVC缺口冲击强度的影响Fig3InfluenceofmodifiercontentonnotchedimpactstrengthofPVC
2.2.2乳液粒径对复合改性剂增韧效果的影响通过改变乳液聚合的工艺条件可以得到不同粒径的聚丙烯酸酯乳液(图4)。将不同粒径的乳液用于改性纳米碳酸钙可以得到不同的复合改性剂,考察不同复合改性剂对PVC的增韧效果。
100200300400500600粒子粒径,皿
图4乳液的粒径Fig4Paniclesizeofdifferentlatex
表4乳液粒径对PVC缺口冲击强度的影响Tab4EffectofpaniclesizeonnotchedimpactstrengthofPVC