PVC增韧改性技术研究近况

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1、PVC增韧改性技术研究近况●摘要：主要从弹性体增韧和纳米粒子增韧两个方面综述了国内外聚氯乙烯(PVC)增韧改性技术的研究近况。聚氯乙烯(PVC)是一种耐化学腐蚀、耐磨、难燃、电绝缘性好、力学性能较佳的通用树脂，该材料不仅综合性能优良，而且价格低廉，广泛应用于工业和日常生活用品中。但是PVC的韧性(尤其是低温韧性)较差，其缺口冲击强度仅为3~5kJ/m2，所以为提高PVC(硬质)材料的冲击强度，必须对其进行增韧改性[1-2]。提高PVC韧性的方法主要包括普通共聚改性、接枝共聚改性和共混改性等。其中普通共聚改性(如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚等)的成本较高，效果也不尽如人意。接枝共聚改性的效果则优于

2、普通共聚改性(如将核壳结构的聚丙烯酸酯(AIM)乳液与PVC树脂接枝共聚[3])，但这种改性方法一般需要经过很复杂的化学反应，对工艺和设备的要求相对较高。而共混改性则是通过物理共混，使冲击改性剂均匀地分散在PVC基体中，从而提高材料的冲击韧性。该方法简单易行，具有良好的应用前景，因此本文主要讨论了PVC的共混改性，并着重介绍了弹性体增韧改性和纳米粒子增韧改性。1弹性体增韧PVC由于弹性体具有较高的韧性、延展性以及耐磨性，所以一般选用弹性体对PVC进行增韧改性[4]。该PVC增韧体系，是以PVC为连续相、弹性体为分散相的两相共混体系。一般地，弹性体可以选用橡胶或热塑性弹性体等。1.1NBR增韧

3、PVC丁腈橡胶(NBR)是一种由丁二烯与丙烯腈共聚制备而成的合成橡胶，其与PVC相容性良好，并且具有耐油、耐老化、耐磨损等优点，因此很早就已商品化并被广泛应用。采用NBR对PVC进行增韧改性，不但增韧效果明显，而且该增韧体系的耐热性和化学热稳定性亦得到改善[5]。NBR可与纳米粒子并用，共同对PVC进行增韧。王庆国等[6]制备出二元复合材料PVC/超细全硫化粉末丁腈橡胶(NBR-UFPR)以及三元复合材料PVC/NBR-UFPR/纳米CaCO3，并研究了3种不同粒径NBR-UFPR对硬质PVC性能的影响。研究发现，3种NBR-UFPR均能提高PVC材料的耐热性、热稳定性和冲击强度；而且这3种

4、不同粒径的NBRUFPR粒子均能在PVC基体中均匀分散；另外并用增韧剂NBR-UFPR/纳米CaCO3对PVC具有更显著的增韧效果。杨坤民等[7]研究了NBR对PVC的增韧改性。结果发现，当NBR中丙烯腈(ACN)的质量分数为20%时，其对PVC的增韧效果最佳。而采用接枝了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的粉末NBR与PVC共混，能使PVC的缺口冲击强度从4.66kJ/m2提高到9.68kJ/m2。另外，王兴元等[8]研究发现，采用新型改性粉末NBR能够有效提高PVC糊树脂的韧性。1.2MBS增韧PVCMBS树脂即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，以之为增韧剂可使PVC的冲击强度和耐热性均得到改

5、善，并具有较好的耐寒性。该增韧PVC在-40℃时仍能保持足够韧性，在85~90℃条件下亦能保持一定的刚性[9]。一般地，当MBS中橡胶粒子的粒径为0.16μm时，其对PVC的增韧效果最好；而当MBS中丁二烯的含量为40%时，PVC/MBS共混物的韧性最佳；另外随着MBS用量的增加，PVC/MBS共混物的冲击强度先增大后减小，并存在一个最大值。Zhou等[10]将PVC与MBS共混，并研究了MBS中橡胶粒子的粒径对PVC/MBS共混物力学性能和形变机制的影响。研究发现，当橡胶粒子的粒径较大时(100~280nm)，共混物存在十分明显的应力白化现象；而当橡胶粒子粒径较小时(83nm)，该应力白化

6、现象则不明显。另外通过缺口冲击强度测试发现，橡胶粒子粒径较小的MBS能更有效地提高PVC的冲击强度，该现象在橡胶含量较低或低温时更为明显。陈明等[11]制备了MBS核-壳接枝共聚物，并将其与PVC共混得到PVC/MBS共混物。结果表明，当MBS的核壳比降低时，PVC/MBS共混物实现脆韧转变所需丁苯橡胶(SBR)的质量分数也随之下降。当MBS壳层含量增加到一定量时，MBS粒子实现了均匀分散(以单一粒子状态)，此时应力集中点比较均匀，材料受冲击所产生的应力场也就容易叠加在一起，促使PVC基体通过塑性流动吸收大量的冲击能，进而提高MBS对PVC的增韧效率。张宁[12]将MBS与CaCO3复配，制

7、备出高抗冲PVC。研究发现，MBS与CaCO3对PVC具有协同增韧作用，能使PVC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别达到37MPa、40%和120kJ/m2。1.3CPE增韧PVC采用氯化聚乙烯(CPE)增韧PVC时，其增韧效果主要与CPE中的氯含量有关。一般情况下，当氯含量为25%~40%时，CPE对PVC的增韧效果最佳。CPE增韧的PVC共混物具有比PVC/MBS共混物更加优异的耐候性，而这是将CPE应