PVC/CPVC發用纖維加工性能及使用性能

鄧文開

摘 要：在發用纖維加工中，使用到PVC/CPVC兩種成分，CPVC是PVC氯化的產物，與PVC相容性較好，同時CPVC具有耐熱性好、阻燃性好、燃燒時生成的有毒煙氣量小等特點。PVC通過共混少量的CPVC，再添加適量的加工助劑，可增加PVC樹脂的熱穩定性，使其可順利熔融紡絲生產人造毛發用纖維。但是，加工助劑中增塑劑多為小分子油狀化合物，在熔融擠出加工過程中，有利于PVC/CPVC樹脂的熔融塑化擠出，但小分子的存在削弱了大分子間作用力，導致纖維尺寸穩定性差，熱收縮性不好，長期使用存在遷移的可能，影響制品使用性能。

關鍵詞：PVC；CPVC；發用纖維；性能

丁腈橡膠（NBR）與聚氯乙烯（PVC）具有相近的溶度參數，相容性好，因此可用PVC增強改性NBR，或用NBR增韌PVC。PVC/NBR共混膠主要應用于油管和燃油管外層膠、電線電纜護套、耐油輸送帶、汽車密封件、膠輥和膠圈、汽車模壓零件、微孔海綿、發泡絕熱層、汽車防水條、靴底和防護涂層等領域。PVC/NBR泡沫制品具有NBR突出的交聯橡膠彈性和耐油性，又兼有PVC的可塑性、耐候性、阻燃性能、熱絕緣性、耐化學腐蝕性以及彈性好、密度低、收縮變形率小等優良性能，因此應用廣泛。

1 假發用纖維的基本性能

密度：纖維體積密度的測量采用液體置換法，原理是將一定量的待測纖維在常態空氣中稱重，然后將其完全浸入某種液體（液體密度已知且要小于待測纖維密度）中再次稱重，得到纖維的平衡力學方程式，從而推出纖維的密度。

2 實驗

2.1 原料

PVC粉，SG3，平均聚合度1 260，k為71，方大錦化化工科技股份有限公司；CPVC粉，J-700，濰坊亞大塑膠有限公司；鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、單硬脂酸甘油酯，分析純，天津市光復精細化工研究所；抗氧劑1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯），分析純，大連錦隆化工有限公司；Ca/Zn熱穩定劑，有機錫T-580熱穩定劑。

2.2 試樣制備

基本配方（質量份）為PVC50，CM變量，NBR變量，炭黑5，滑石粉變量，Al（OH）3變量，氯化石蠟變量，DOP25，氧化鋅1.2，硬脂酸鋅2，AC10，硫黃1，促進劑ZBS0.6，促進劑TT0.5。將臺灣高鐵科技有限公司生產的KY-3220型密煉機溫度調節到160℃，加入PVC和DOP，塑煉均勻后依次加入NBR、CM、促進劑、氧化鋅、硬脂酸鋅、Al（OH）3、滑石粉或氯化石蠟、炭黑，制得母膠，然后降溫至80℃，加入AC、硫黃，混合均勻。

2.3 纖維性能測試

流變性：用英國Rosand公司的RH2000型毛細管流變儀測定流變性能，毛細管孔徑0.5mm，長徑比16：1，剪切速率200～3000s-1，溫度174、178、182℃。TGA：采用美國TA公司的Q50型熱重分析儀測定，升溫速度10℃/min，掃描溫度范圍為室溫至600℃，氣氛為高純氮氣。DSC：采用瑞士梅特勒DSC-2C差示掃描量熱儀測定，升溫速度10℃/min，掃描溫度范圍為室溫至150℃。SEM：采用日本電子株式會社JSM-6369LV型掃描電子顯微鏡對纖維橫截面進行觀察，加速電壓10kV，放大倍數200～2 000倍。熱收縮率：將乙醚萃取前后PVC/CPVC纖維懸掛一定質量的負荷使之伸直但不拉伸，取300mm長纖維，記作原長l0，將纖維負荷去除后，分別置于50、60、70、80、90℃烘箱中，30min后取出，冷卻至室溫，重新懸掛上負荷，量取長度l。熱收縮率=（l0-l）/l0×100%。極限氧指數：采用SH5706氧指數儀測纖維的極限氧指數。

3 結果與討論

3.1 CM/NBR對發泡材料性能的影響

PVC/CM/NBR發泡材料的發泡倍率隨著NBR并用量的增加越來越大，泡孔壁逐漸變薄，泡孔逐漸變大且更加均勻。這主要是因為在硫黃硫化體系中CM和PVC不能有效地交聯，NBR含量較低時，共混體系的交聯程度也相對較低，難以形成較穩定的三維網狀結構，氣體容易向外散失，因此發泡倍率較小，所形成的泡孔也較小且不均勻，泡孔壁較厚，并且出現串孔現象。隨著NBR并用量的增加，發泡材料的收縮率變化不大，而氧指數變小，這是由于CM的阻燃性能優于NBR的緣故。綜合考慮，實驗中選取CM/NBR為20/30。

3.2 PVC/CPVC共混體系的熱穩定性

PVC熱分解分為兩個階段，第一階段失重在200～350℃，是PVC受熱脫HCl反應。HCl脫出后分子形成共軛雙鍵，熱穩定性提高，表現為曲線下降緩慢。溫度在400～500℃共軛雙鍵大分子鏈斷裂，形成第二階段失重。

3.3 PVC/CPVC共混纖維熱收縮性

隨著溫度的升高，分子運動變得更容易，分子鏈間易發生解取向作用，使得取向作用下伸展的大分子鏈發生卷曲，產生回縮現象，溫度越高，解取向作用越大，纖維熱收縮率越高。

4 結語

PVC/CPVC共混物熔體為假塑性流體，n小于1，加工時隨剪切速率的增大，表觀黏度呈下降趨勢。Ca/Zn熱穩定劑添加量為1.2%和有機錫T-580添加量為2.4%的兩個配方更有利于纖維的加工成型，有機錫T-580添加量為2.4%時纖維的熱穩定性更好。乙醚萃取降低了纖維的熱收縮性能，提高了纖維的使用性能。

參考文獻：

[1]何繼敏.新型聚合物發泡材料及技術[M].北京：化學工業出版社，2007.