懸浮ACR接枝共聚樹脂與普通PVC共混樹脂性能比較

張?zhí)m華

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

懸浮ACR接枝共聚樹脂與普通PVC共混樹脂性能比較

張?zhí)m華

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

在相同的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)條件下，對(duì)比分析了懸浮ACR接枝共聚樹脂與PVC SG-5、PVC SG-5和抗沖改性劑CPE（或ACM）共混樹脂基本物理力學(xué)性能、流變性能等的差異。比較結(jié)果表明，懸浮ACR接枝共聚樹脂更具有優(yōu)勢(shì)。

懸浮ACR-g-VC；共混樹脂；性能測(cè)試

聚氯乙烯（PVC）是一種產(chǎn)量大、綜合性能優(yōu)良的通用樹脂，其制品具有硬度大、強(qiáng)度高、難燃、耐腐蝕、絕緣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。但是硬質(zhì)PVC制品的缺口沖擊強(qiáng)度很低，常溫下只有5 kJ/m3左右，受沖擊時(shí)極易脆裂，因此，在加工配方中需要添加必要的沖擊改性劑以獲得足夠的沖擊性能，達(dá)到增韌增強(qiáng)的目的。目前，國(guó)內(nèi)提高PVC硬制品的沖擊性能幾乎全部采用共混增韌的方法，即在PVC樹脂中加入沖擊改性劑如CPE、MBS、ACM等以提高產(chǎn)品韌性，屬于物理改性。這種方法制做出的產(chǎn)品存在著韌性和剛性不能同時(shí)兼顧、對(duì)共混加工條件依賴性強(qiáng)、分散性差、助劑相互吸收不好、增韌效率低等缺點(diǎn)。因此，研究生產(chǎn)一種既能保證產(chǎn)品強(qiáng)度又具有高韌性的PVC專用樹脂來(lái)取代上述共混樹脂是必要的。

河北盛華化工有限公司和河北工業(yè)大學(xué)在國(guó)內(nèi)外對(duì)高抗沖PVC合成研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地進(jìn)行了聚合配方和工藝的設(shè)計(jì)與探索，共同開發(fā)研制了懸浮法ACR接枝共聚高抗沖樹脂。該樹脂是以ACR為基質(zhì)，接枝氯乙烯單體形成以ACR為主鏈，PVC為支鏈的共聚物。由于ACR懸浮樹脂是經(jīng)過(guò)ACR改性的專用樹脂，其ACR含量約為6%，在使用該樹脂加工制品的配方中，不必另外加入增韌改性劑。是一種經(jīng)過(guò)化學(xué)改性的樹脂，克服了物理改性共混料分散不勻、助劑相互吸收不好等缺點(diǎn)，在不影響其他指標(biāo)的前提下，同樣能達(dá)到更優(yōu)異的增韌效果。本研究采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在所用助劑和檢測(cè)條件都相同的情況下，以PVCSG-5樹脂中加入10份CPE或10份ACM（通常管材生產(chǎn)配方中加入的沖擊改性劑的量），來(lái)與懸浮ACR樹脂以及PVCSG-5樹脂性能做比較。為了不改變材料本身的性能，助劑中只加內(nèi)、外潤(rùn)滑劑和熱穩(wěn)定劑，不添加其他改性劑和助劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PVCSG-5型樹脂，河北盛華化工有限公司；懸浮ACR樹脂，公司自產(chǎn)；CPE135，淄博濟(jì)維澤化工有限公司；ACM，濰坊東臨化工有限公司；十八醇，硬脂酸鈣，有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑8831，國(guó)產(chǎn)市售；試劑級(jí)二氯甲烷，分析純，國(guó)產(chǎn)市售。

1.2 主要儀器與設(shè)備

高速混合機(jī)（10 L，轉(zhuǎn)速1 430 r/min），張家港市欣東亞電機(jī)制造有限公司；開放式煉塑機(jī)（SK-160），江都市天發(fā)試驗(yàn)機(jī)械廠；平板硫化機(jī)（XLB-D），湖州順力橡膠機(jī)械有限公司；壓力試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南恒瑞金試驗(yàn)機(jī)有限公司；萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（WDW-20），承德德盛檢測(cè)設(shè)備有限公司；簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)（XJ-5），承德德盛檢測(cè)設(shè)備有限公司；高低溫濕熱試驗(yàn)箱（DEJC-100），廈門德儀設(shè)備有限公司；轉(zhuǎn)矩流變儀（XSS-300），上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；試樣鋸、缺口制樣機(jī)、啞鈴型制樣機(jī)、熱變形、維卡軟化溫度測(cè)定儀（RV-300F）、二氯甲烷浸漬性試驗(yàn)機(jī)（XQZ-20），均為承德精密試驗(yàn)機(jī)有限公司制造。

1.3 主要測(cè)試方法

依據(jù)GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的測(cè)定》、GB/T9341-2008《塑料彎曲性能的測(cè)定》、GB/T1043-93《硬質(zhì)塑料簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)方法》、GB/ T1634.2-2004《塑料負(fù)荷變形溫度的測(cè)定》、GB/ T1633-2000《熱塑性塑料維卡軟化溫度的測(cè)定》、GB/T13526-92《硬聚氯乙烯管材二氯甲烷浸漬試驗(yàn)方法》。

1.4 試樣制備工藝

1.4.1 配料、混料工藝

在一定量的懸浮ACR樹脂、PVCSG-5型樹脂、PVC SG-5型樹脂中加10份CPE及PVC SG-5型樹脂加10份ACM的混合料中分別加入0.8%的十八醇、0.8%的硬脂酸鈣及2%的液體熱穩(wěn)定劑8831，手動(dòng)攪拌至8831分散開，放入高速混合機(jī)內(nèi)，攪拌至溫度不低于100℃，出料，放至常溫，等待煉塑。

1.4.2 煉塑工藝

采用雙輥煉塑，前輥溫度為182℃，后輥溫度為180℃，前輥溫度較后輥溫度略高，這樣，片材容易粘到前輥上，方便操作。前輥轉(zhuǎn)速為8.95m/min，后輥轉(zhuǎn)速為12.06m/min（機(jī)器出廠時(shí)已調(diào)好）。粉料放進(jìn)煉塑機(jī)內(nèi)全部塑化后，先薄通4次（片材厚度為0.40~0.50mm），之后厚通4次（片材厚度約1.0mm左右），再薄通4次，最后，厚通出片（從進(jìn)料開始到出片，輥壓時(shí)間約為5min），出片厚度為1.05~1.10mm。

1.4.3 壓板工藝

將上述片材裁剪成一定尺寸，每次把4片置入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度為180~185℃，預(yù)熱（可加1MPa壓力）6min，之后，加壓至5.0～6.0MPa，保持4min，然后，移到常溫壓力試驗(yàn)機(jī)上，施加一定壓力，以試樣不改變熱壓時(shí)的厚度為宜，冷壓至試樣溫度達(dá)到室溫，即可得到（4±0.2）mm厚度的板材試樣。

1.4.4 制備試樣

利用試樣鋸，缺口制樣機(jī)，啞鈴型制樣機(jī)，將上述壓成的試樣制成所需要的規(guī)格樣條，去掉每個(gè)樣條的毛刺后，在23℃的恒溫環(huán)境下放置24 h后，量尺寸再分別進(jìn)行性能檢測(cè)。

2 測(cè)試部分

2.1 拉伸性能

按照GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的測(cè)定》測(cè)試。樣條選用GB/T1040.2-2006中1B型試樣，拉伸速度為20mm/min。

2.2 彎曲性能

按照GB/T9341-2008《塑料彎曲性能的測(cè)定》測(cè)試。樣條尺寸為長(zhǎng)度（80±2）mm；寬度（10.0±0.2）mm；厚度（4.0±0.2）mm；跨度為64 mm，試驗(yàn)速度為2 mm/min。

2.3 維卡軟化溫度

按照GB/T1633-2000《熱塑性塑料維卡軟化溫度的測(cè)定》測(cè)試。樣條為邊長(zhǎng)10mm的正方形，采用A50法，即用10N的力，加熱速率為50℃/h，使用的傳熱介質(zhì)為甲基硅油（閃點(diǎn)為260℃以上）。

2.4 負(fù)荷變形溫度

按照GB/T1634.2-2004《塑料負(fù)荷變形溫度的測(cè)定》測(cè)試。樣條尺寸為：長(zhǎng)度（80±2）mm；寬度（10.0±0.2）mm；厚度（4.0±0.2）mm；跨度64mm。采用平放試驗(yàn)，A法（即施加的彎曲應(yīng)力為1.80MPa），加熱速率為120℃/h。

2.5 缺口沖擊強(qiáng)度

按照GB/T1043-93《硬質(zhì)塑料簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)方法》測(cè)試。樣條尺寸為長(zhǎng)度（80±2）mm；寬度（10.0±0.2）mm；厚度（4.0±0.2）mm。采用C型缺口類型（缺口寬度2mm）。試樣分2部分，一部分在23℃進(jìn)行常溫沖擊，使用4 J擺錘；另一部分在-10℃的恒溫下放置1 h后，進(jìn)行低溫沖擊，使用1 J擺錘。

2.6 流變性能

用轉(zhuǎn)矩流變儀，在恒定溫度180℃和轉(zhuǎn)速40 r/min的條件下，分析1.4.1中混好的干混料的流變性能。

2.7 二氯甲烷浸漬試驗(yàn)

參照GB/T13526-92《硬聚氯乙烯管材二氯甲烷浸漬試驗(yàn)方法》測(cè)試。將1.4.4中制好的試樣切成長(zhǎng)寬為5 cm×3 cm的長(zhǎng)方形，用細(xì)砂紙打磨平整表面，放在恒溫15℃的二氯甲烷溶液中浸漬15min，取出，常溫放置15min，觀察其表面破壞程度。

3 結(jié)果與分析

以上所有試樣均在23℃恒溫下放置24 h以上，除-10℃（在-10℃下放置1 h）簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度外，其他項(xiàng)目都在23℃恒溫下檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表1、表2。比較樹脂或其混料的流度曲線圖見(jiàn)圖1。

表1 懸浮ACR和PVC SG-5型樹脂及其共混料基本性能比較

表2 懸浮ACR和PVC SG-5型樹脂及其共混料流變性能比較

從表1可以看出，懸浮ACR樹脂的絕大部分測(cè)試項(xiàng)目數(shù)據(jù)都要高于PVCSG-5型樹脂及PVC樹脂加入10份CPE（或ACM），并且在不降低拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等剛性指標(biāo)的前提下，缺口沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等韌性指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它們的混合料，說(shuō)明懸浮ACR樹脂具有很好的抗沖擊韌性，而且在低溫條件下也具有較好的沖擊強(qiáng)度，維卡軟化溫度及負(fù)荷變形溫度等指標(biāo)與共混料相比比較接近。

從表2、圖1可看出，PVCSG-5型樹脂及其共混料都有一定的塑化時(shí)間，而ACR樹脂流變曲線則沒(méi)有明顯的最大、最小扭矩，說(shuō)明很容易熔融塑化。4種材料到達(dá)熔融平衡點(diǎn)的時(shí)間沒(méi)有太大差別，均為5min左右，但是懸浮ACR樹脂的平衡扭矩卻要比另外3種材料小近5Nm，說(shuō)明其流動(dòng)性能很好，易于加工。另外，PVCSG-5試樣顏色發(fā)黃、透明，其與CPE或ACM的共混料試樣顏色也發(fā)黃、不透明，而懸浮ACR樹脂的試樣顏色更白、更光亮、不透明，說(shuō)明其更適于加工成白色不透明制品。

通過(guò)結(jié)果，ACR樹脂和PVCSG-5型樹脂表面和斷面沒(méi)有受到破壞，而另2種共混料斷面沒(méi)有破壞，表面有很明顯的破壞，說(shuō)明在相同的工藝條件下制備的試樣成品，共混料的塑化程度和均一性不及懸浮ACR樹脂和PVCSG-5樹脂。

4 結(jié)論

（1）懸浮ACR接枝共聚樹脂的各項(xiàng)性能指標(biāo)明顯優(yōu)于PVCSG-5樹脂及其與CPE或ACM的共混料，尤其是在不降低拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等指標(biāo)的前提下，缺口沖擊強(qiáng)度大幅提高。

圖1 懸浮ACR和PVC SG-5型樹脂及其共混料流變曲線

（2）懸浮ACR接枝共聚樹脂比共混料容易塑化、流動(dòng)性好、易于加工、而且顏色更白、更光亮，加工成白色不透明制品更具有優(yōu)勢(shì)。

（3）在相同的工藝條件下，懸浮ACR樹脂的塑化程度和均一性要好于PVCSG-5樹脂與CPE或ACM的共混料。

（4）懸浮ACR接枝共聚樹脂的各性能指標(biāo)都比較好，尤其是抗沖擊方面更有優(yōu)勢(shì)，而且克服了共混料分散不勻、助劑相互吸收不好等缺點(diǎn)，可作為一種新型的專用高抗沖樹脂在加工生產(chǎn)中得到推廣。

Performance com parison between suspension ACR-g-VC copolymer resin and PVC SG-5m ixed resin

ZHANG Lan-hua
(Chlor-alkaliengineering centerofHebeiShenghua ChemicalCo.Ltd.,Hebei,Zhangjiakou,075000)

The basic physical and mechanical performance was analyzed among suspension ACR-g-VC copolymer resinwith high impact,PVCSG-5 resin,PVCSG-5 resin add 10%CPE and PVCSG-5 resin add 10%ACM in the same test conditions.Itwas concluded that suspension ACR-g-VC copolymer resin with high impacthadmore excellentphysicalandmechanical performance,and especially its impactstrength was much higher than othermixed resin.It isa kind ofhigh impact resin.

suspension ACR-g-VC;mixed resin;performance test

book=17,ebook=33

TQ325.3

B

1009－1785(2012)06-0017-04

2011-11-22

張?zhí)m華（1969—），女，工程師，1992年畢業(yè)于河北輕化工學(xué)院（今河北科技大學(xué)）有機(jī)化工專業(yè)，負(fù)責(zé)河北盛華化工有限公司氯堿工程技術(shù)研究中心從事分析檢測(cè)工作。