聚氯乙烯增韌改性研究進(jìn)展

陳潤(rùn)嬌（廣東天安新材料股份有限公司 528061）

聚氯乙烯是工業(yè)上用量和產(chǎn)量略低于聚乙烯的常用塑料，性能良好，具有耐磨損、絕緣、耐腐蝕、阻燃的優(yōu)點(diǎn)，并且聚氯乙烯有廣泛的原材料來(lái)源，加之原材料價(jià)格便宜，其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，聚氯乙烯有較差的熱穩(wěn)定性和較低的強(qiáng)度，工業(yè)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，需要對(duì)聚氯乙烯進(jìn)行增韌改性。目前工業(yè)上主要通過(guò)彈性體與聚氯乙烯進(jìn)行共混從而達(dá)到聚氯乙烯增韌改性的目的。采取此種方式，雖然聚氯乙烯的韌性顯著提高，但是聚氯乙烯的流動(dòng)性、耐熱性以及剛度等性能受到很大影響。納米材料性能特異，其自身有較大的比表面積和較小的尺寸，可產(chǎn)生表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，納米材料作用下增韌改性得到的聚氯乙烯，流動(dòng)性、耐熱性、剛度等性能顯著提高，增韌改性聚氯乙烯中應(yīng)用納米材料成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

一、增韌改性相關(guān)機(jī)理

本文主要介紹聚氯乙烯增韌改性的以下機(jī)理：

1.彈性體機(jī)理

彈性體將聚氯乙烯的粒子進(jìn)行包裹，形成一個(gè)連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使材料受到的沖擊力得到有效吸收，并且彈性體包裹的聚氯乙烯粒子破裂后，也可吸收一部分沖擊力，從而提高聚氯乙烯的韌性，達(dá)到增韌改性的目的。

2.有機(jī)剛性粒子機(jī)理

聚氯乙烯連續(xù)相中存在分散均勻的橢圓形粒子或者剛性粒子，且聚氯乙烯分散相與連續(xù)相之間有不同的泊松比和楊氏模量，且聚氯乙烯分散相與連續(xù)相之間存在的靜壓力較高，分散相界面與基體有效粘合時(shí)，聚氯乙烯分散相粒子受到該靜壓力的作用而拉長(zhǎng)，有較大形變產(chǎn)生，使剛性粒子轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性粒子，吸收沖擊力的能力加強(qiáng)，使材料的韌性進(jìn)一步加強(qiáng)。拉伸剛性粒子時(shí)，剛性粒子附近的基體會(huì)發(fā)生反作用，也可在一定程度上吸收沖擊力，加強(qiáng)聚氯乙烯的抗沖擊強(qiáng)度。

3.無(wú)機(jī)剛性粒子機(jī)理

當(dāng)聚氯乙烯基體有效粘合RIF時(shí)，可集中存在的應(yīng)力，使銀紋大量出現(xiàn)并保持穩(wěn)定，使聚氯乙烯基體發(fā)生作用，可有效吸收沖擊力，達(dá)到增韌改性的目的。

二、納米粒子增韌改性聚氯乙烯

納米材料性能特異，其自身有較大的比表面積和較小的尺寸，可產(chǎn)生表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，納米材料作用下增韌改性得到的聚氯乙烯，流動(dòng)性、耐熱性、剛度等性能大幅提高，增韌改性聚氯乙烯應(yīng)用納米材料成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。主要機(jī)理是納米粒子可有效集中存在的應(yīng)力，使其附近的樹(shù)脂出現(xiàn)一定程度的開(kāi)裂，使變形功得到一定的吸收；聚氯乙烯中的納米粒子還具有使裂紋鈍化、阻礙的作用，最終可有效控制開(kāi)裂的程度；聚氯乙烯材料受到?jīng)_擊時(shí)，納米粒子與其附近的樹(shù)脂產(chǎn)生微開(kāi)裂較多，從而可有效吸收力。

1.納米碳酸鈣增韌改性聚氯乙烯

碳酸鈣是一種無(wú)機(jī)填料，廣泛應(yīng)用于高分子復(fù)合材料的生產(chǎn)中。將無(wú)機(jī)填料如碳酸鈣等添加到塑料、橡膠產(chǎn)品中，可使產(chǎn)品的剛度、尺寸一致性、耐磨耐熱性等性能顯著提高，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，具有很好的增韌改性效果，受到廣泛關(guān)注。近來(lái)，聚氯乙烯應(yīng)用納米碳酸鈣進(jìn)行增韌改性時(shí)，通常首先表面改性納米碳酸鈣粒子，然后再將其作用于聚氯乙烯。最近，有研究發(fā)現(xiàn)，先處理聚氯乙烯材料，后進(jìn)行增韌改性也能取得比較理想的效果。目前，有研究者將納米碳酸鈣粒與彈性體如C PE等結(jié)合為母粒，然后再作用與聚氯乙烯，取得更好的增韌改性效果。

2.納米二氧化硅增韌改性聚氯乙烯

納米材料中有著舉足輕重的地位的一員是納米二氧化硅，其在聚氯乙烯增韌改性中有非常重要的應(yīng)用。納米二氧化硅不僅可增強(qiáng)聚氯乙烯材料的韌性，還可使聚氯乙烯材料致密性明顯增加，顯著提高聚氯乙烯材料的防水性能和透明度。納米二氧化硅作用于聚氯乙烯后，可使材料獲得額外的阻隔、補(bǔ)強(qiáng)增韌性能，也使材料更利于存放以及有更高的流變性能。有研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化硅表面經(jīng)過(guò)振磨、超聲等方法處理后，可使納米粒子在聚氯乙烯基體中分散更為均勻，使聚氯乙烯材料的韌性和強(qiáng)度明顯提高。并且，納米二氧化硅粒子改善聚氯乙烯材料韌性和強(qiáng)度的效果與其粒子表面進(jìn)行振磨處理的時(shí)間也有一定關(guān)聯(lián)，給予其6h振磨后混合，聚氯乙烯有最好的韌性增強(qiáng)效果。

結(jié)束語(yǔ)

聚氯乙烯增韌改性的措施有很多種，由于納米材料應(yīng)用于聚氯乙烯的增韌改性有其特殊的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。納米材料應(yīng)用于聚氯乙烯的增韌改性并未進(jìn)行廣泛的生產(chǎn)，仍處于開(kāi)發(fā)和研究階段。因此，增韌改性的機(jī)理的研究應(yīng)進(jìn)一步深化，同時(shí)加強(qiáng)納米材料增韌改性聚氯乙烯的相關(guān)研究，使生產(chǎn)成本降低，工藝簡(jiǎn)化，使工業(yè)化生產(chǎn)早日實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)快速發(fā)展。

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