張作岐趙秋穎

（1.新疆中泰化學(xué)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009；2.北京化工大學(xué)，北京 100029）

PVC硬制品具有硬度高、阻燃、耐酸堿腐蝕、絕緣性能好且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用于各個(gè)行業(yè)。而普通PVC硬制品具有材料易老化、缺口沖擊強(qiáng)度不高、韌性差等缺陷，從而限制了通用PVC樹(shù)脂在某些特定領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。而通過(guò)納米粒子進(jìn)行增韌改性，使樹(shù)脂同時(shí)具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性已成為通用PVC改性的趨勢(shì)[1]。新疆中泰化學(xué)股份有限公司與北京化工大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)的新型高抗沖PVC復(fù)合樹(shù)脂，該樹(shù)脂采用丙烯酸酯類單體為主要原料，通過(guò)種子乳液聚合，制得納米級(jí)聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳，再將其與氯乙烯單體進(jìn)行懸浮接枝共聚復(fù)合而成。

1.合成

1.1 主要原材料及處理

BA、EHA、MMA，工業(yè)品，北京東方化工廠；BGDMA，工業(yè)品，廣州諦科；K2S2O8，工業(yè)級(jí)，上海優(yōu)揚(yáng)；DS-4，化學(xué)純，法國(guó)羅地亞；DW、VC、N2，工業(yè)級(jí)，新疆中泰；NH4HCO3，工業(yè)品，鄭州宏石；EHP，工業(yè)品，新疆華泰?。籋PMC，工業(yè)品，美國(guó)道化學(xué)；PVA，工業(yè)品，英國(guó)新特碼。

1.2 主要生產(chǎn)裝置及設(shè)備

聚合反應(yīng)釜（10L、7m3）兩臺(tái)；乳液配制釜（50L、500L）兩臺(tái)；出料槽（13 m3）兩臺(tái)，離心機(jī)（LW350-N一臺(tái)），流化床（4000 m3/y）一套。

1.3 ACR復(fù)合膠乳的配方組成

DW:100份；NH4HCO3:0.40份；DS-4:0.10份；種子液部分:BA/EHA/MMA/BGDMA混合液 20/5/10/0.4份 ；K2S2O8:0.022份；SDS:0.3份；主體部分BA/EHA/BGDMA混合液 50/20/1.2份。

實(shí)驗(yàn)步驟按照乳液聚合基本步驟進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程需氮?dú)獗?，出料調(diào)節(jié)pH值至中性。

1.4 高抗沖PVC復(fù)合樹(shù)脂的配方

VC:100份；DW:200份；HPMC/PVA:0.10/0.20份；ACR復(fù)合膠乳:4.0-6.0份（固含量）；EHP:0.05份；NH4HCO3:0.006份。

生產(chǎn)方法按照通用SG-5型樹(shù)脂生產(chǎn)步驟進(jìn)行。

2.性能測(cè)試

2.1 膠乳粒徑的測(cè)定

采用動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定，儀器為英國(guó)馬爾文ZETASIZER 2000。

2.2 力學(xué)性能測(cè)試配方

ACR改性復(fù)合樹(shù)脂:100份；鈣鋅熱穩(wěn)定劑:5.0份；硬脂酸:0.8份；聚乙烯蠟:0.8份。

將復(fù)合樹(shù)脂與各種助劑配合好后，放在高速混合機(jī)中混合，5分鐘后出料。

2.3 力學(xué)性能測(cè)試板材的制備

試樣制備和性能測(cè)定按《GB/T 12001.2-2008》制備，將混好的物料放在開(kāi)煉機(jī)上混煉8-10分鐘，輥溫175℃-180℃，薄通12次，出片厚度約1.0-2.0mm。在平板硫化機(jī)進(jìn)行壓片4mm，裁樣用于力學(xué)性能測(cè)試。

2.4 物理力學(xué)性能的測(cè)定

缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)試:將板材按《GBT 1043.1-2008》標(biāo)準(zhǔn)用缺口試驗(yàn)機(jī)制成缺口沖擊樣條，于23±2℃下放置24小時(shí)后，在簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。

維卡軟化點(diǎn)溫度的測(cè)定:根據(jù)《GBT1633-2000》維卡軟化點(diǎn)的試驗(yàn)方法，所用負(fù)荷為A法（9.81N），測(cè)得兩個(gè)平行試樣的維卡軟化點(diǎn)溫度，取平均值。

拉伸強(qiáng)度的測(cè)試:按《GB/T1040.2-2006》在微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。測(cè)試溫度:23℃；拉伸速率:10mm/min。

流變性能的測(cè)定:用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)定該復(fù)合樹(shù)脂及通用PVC樹(shù)脂相關(guān)配方的凝膠化時(shí)間，并對(duì)它們的加工塑化性能進(jìn)行對(duì)比。樣品量50克，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40rpm，塑化溫度180℃。

3.測(cè)試結(jié)果

3.1 膠乳粒徑

利用粒徑分析儀測(cè)定兩批次乳液粒徑:1#乳液平均粒徑為102.5nm,2#乳液平均粒徑均110.6nm，粒徑分布也比較窄，均小于0.1。該粒徑范圍在丙烯酸酯乳膠粒子增韌聚氯乙烯樹(shù)脂的最佳范圍之內(nèi)[2]。

3.2 復(fù)合樹(shù)脂物理力學(xué)性能

按照2.4所示方法測(cè)得的樹(shù)脂物理力學(xué)性能如表1所示，1#和2#是兩個(gè)不同批次的高抗沖PVC復(fù)合樹(shù)脂，C是通用SG5型樹(shù)脂。從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，3#樹(shù)脂沖擊強(qiáng)度只有5.5 kJ/m2，A、B樹(shù)脂沖擊強(qiáng)度超過(guò)40kJ/m2以上，是通用PVC樹(shù)脂的8倍以上。這是由于聚丙烯酸酯類玻璃化溫度都較低，常溫下都為橡膠態(tài)，能夠?qū)τ操|(zhì)PVC起到增韌作用[3]，更為重要的是氯乙烯單體在聚丙烯酸酯膠乳中具有溶脹特性，可形成具有半互穿網(wǎng)絡(luò)兩相結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯接枝氯乙烯復(fù)合樹(shù)脂，而半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使兩相之間形成良好的結(jié)合力好，同時(shí)聚丙烯酸酯膠乳粒子能夠達(dá)到納米尺寸的分散，所以使得增韌效率進(jìn)一步提高,最終得到綜合性能優(yōu)異的高抗沖PVC復(fù)合樹(shù)脂。

表1 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

3.3 復(fù)合樹(shù)脂塑化時(shí)間短

用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)試A、B、C

從表數(shù)據(jù)分析可以看出1#、2#配方塑化時(shí)間短、平均扭矩低、物料流動(dòng)性均較3#SG-5型樹(shù)脂要好，通過(guò)對(duì)比可以看出，ACR高抗沖PVC復(fù)合樹(shù)脂易塑化，加工性能和流動(dòng)性能優(yōu)異。

表2 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上性能測(cè)試結(jié)果分析，可以得出以下結(jié)論:

4.1 在傳統(tǒng)PVC懸浮聚合基礎(chǔ)上，引入聚丙烯酸酯類ACR乳液，形成了聚丙烯酸酯與PVC兩相之間穩(wěn)定的半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使該復(fù)合樹(shù)脂的沖擊韌性得到大幅度提高。

4.2 該復(fù)合樹(shù)脂流動(dòng)性能好，拓寬了PVC的加工范圍，可進(jìn)一步提高PVC在高強(qiáng)度塑料產(chǎn)品中的應(yīng)用。

[1]呂坤，現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2000，12（4）:51-53．

[2]潘明旺，張留成，ZL 02148636.0，2004.12.22．

[3]潘明旺，張留成．P(BA-EHA)/PVC復(fù)合膠乳的制備及表征．高分子學(xué)報(bào)，2003，(4):513-518．