黃璐瀅 天津科技大學(xué)

聚氯乙烯共聚改性研究進(jìn)展

黃璐瀅 天津科技大學(xué)

本文從分子結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，簡(jiǎn)要分析了聚氯乙烯的性能，并指出其中需要改性的部分。對(duì)聚氯乙烯的部分共混改性方法及其機(jī)理進(jìn)行了論述，介紹了聚氯乙烯共混改性的發(fā)展前景。

聚氯乙烯 共混改性 相容性 增韌

一、前言

聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）是乙烯基聚合物中最重要的一種，也是最早工業(yè)化的塑料品種之一，它是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大塑料品種。

PVC是無定型的線性結(jié)構(gòu)聚合物，基本無支鏈，鏈節(jié)排列很規(guī)則，主要是“頭-尾”連結(jié)。PVC大分子中大量的氯原子使聚合物具有極性和剛度，是一種綜合性能良好，用途極廣的聚合物。但是PVC仍存在一些缺點(diǎn)，需要通過共混改性加以克服。

二、不同改性方法及其比較

PVC的改性方法主要分為化學(xué)法和物理法兩大類[1]。PVC增韌改性最有實(shí)際意義的方法是物理共混法。該法是將作為增韌劑的聚合物與PVC混合，使增韌劑充分地分散在PVC之中，起到增韌作用。

三、聚氯乙烯的四類共混改性體系

不同聚合物與PVC熔融剪切共混，能否形成亞微觀分散均勻的共混體系，是鑒別共混能否達(dá)到理想改性效果的標(biāo)志，而這又取決于PVC和與之共混的聚合物之間的相容性[2]。判斷聚合物之間的相容性最常用的判據(jù)之一是聚合物溶解度參數(shù)（δ）：當(dāng)兩種聚合物的溶解度參數(shù)差∣δ1-δ2∣≤1.5時(shí)，兩種聚合物具有較好的相容性，差值越小，相容性越好。只有具有一定程度相容性的聚合物，相互混合才能組成具有優(yōu)異性能的共混物。

（一）熱塑性聚氨酯（TPU）彈性體體系

TPU的溶解度參數(shù)與PVC的δ值很接近，因而它們之間有較好的相容性[3]。TPU分子結(jié)構(gòu)中兼具柔性和剛性鏈段，所以兼有塑料和橡膠的特性。TPU的耐低溫性也很好，脆化點(diǎn)達(dá)-61°C，可以作為PVC的抗沖改性劑，并改善PVC的動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性和加工性[4]。

（二）二烯類橡膠改性體系

二烯系聚合物是PVC共混改性中應(yīng)用最多的一類改性劑，下面討論幾種比較典型的改性劑對(duì)PVC的共混改性情況。

1.丁腈橡膠（NBR）改性

NBR是一種極性橡膠類共聚物，其極性隨丙烯腈（AN）含量提高而增強(qiáng)，相應(yīng)地與PVC的相容性也提高。NBR中AN含量為20%左右的PVC/NBR共混物抗沖強(qiáng)度最高。但由于NBR中不飽和雙鍵極易氧化分解，因此PVC/NBR共混物一般只能大量地用作室內(nèi)或車內(nèi)裝飾材料及鞋底材料。

2.ABS改性

ABS是在聚丁二烯存在下使苯乙烯和丙烯腈共聚所得到的一種聚丁二烯接枝共聚物。用它對(duì)PVC進(jìn)行共混改性可以得到一種性能較好的新型增韌材料。PVC/ABS共混物具有抗沖強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，加工性能優(yōu)良等特點(diǎn)。當(dāng)ABS含量在8～20%范圍內(nèi)，抗沖擊強(qiáng)度能顯著改善，進(jìn)一步提高ABS含量，沖擊韌性反而逐漸降低。

（三）非二烯類聚合物改性體系

用作PVC改性劑的非二烯類聚合物主要有氯化聚乙烯（CPE）、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物（EVA）及丙烯酸酯橡膠（ACR）等。

1.氯化聚乙烯（CPE）改性

CPE是聚乙烯（PE）分子中仲碳原子上的氫原子被氯原子取代后得到的一種高分子無規(guī)氯聚物。氯含量為36%的CPE對(duì)于改善PVC的加工性、抗沖性等綜合性能效果最好[5]。

PVC/CPE共混物具有優(yōu)良的綜合性能，可以廣泛地用作生產(chǎn)抗沖、耐候、耐燃、耐腐蝕的各種塑料制品。

2.EVA改性

EVA是一種橡膠狀的共聚物，其中醋酸乙烯酯（VA）含量一定時(shí)可以作為PVC的抗沖改性劑。它與PVC的相容性主要取決于VA的含量，當(dāng)EVA中VA含量為45%時(shí)，與PVC部分相容；當(dāng)VA含量為65～70%時(shí)，與PVC完全相容。

（四）不相容聚合物增容改性體系

近年來由于實(shí)際應(yīng)用的需要和研究范圍的擴(kuò)大，一些與PVC不相容的聚合物改性劑開始出現(xiàn)。可以通過加入第三組份來改善互不相容的聚合物之間的相容性，提高力學(xué)性能。這種與兩種組分都有較好的相容性或粘結(jié)性，可降低界面張力，增加兩種聚合物相容性的物質(zhì)稱為增容劑。

四、PVC共混改性的發(fā)展前景

PVC改性技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)外都備受關(guān)注，隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)工程材料性能要求的提高，這一研究將更加深入。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用和環(huán)保的觀點(diǎn)出發(fā)，PVC增韌應(yīng)該朝著非彈性體增韌方向發(fā)展，多相協(xié)同增韌PVC的研究也是一大方向[6]。

[1]張桂云,張聯(lián),李靜,畢麗景.共混改性聚氯乙烯的研究狀況[J].聚氯乙烯,1998,(03)：50-53.

[2]蔡永源.聚氯乙烯共混改性技術(shù)進(jìn)展[J].聚氯乙烯,1985,(05)：51-57.

[3]鐘明強(qiáng),孟國(guó)振,許承威.聚氯乙烯的共混改性[J].塑料,1990,(06)：25-32+20.

[4]葉成兵,張軍.熱塑性聚氨酯與聚氯乙烯共混研究進(jìn)展[J].中國(guó)塑料,2003,(10)：3-9.

[5]王娟娟,馬曉燕,王穎,馮立起.聚氯乙烯共混改性研究進(jìn)展[J].絕緣材料,2003,(03)：40-45.

[6]朱丹.聚氯乙烯共混改性研究進(jìn)展(續(xù))[J].上海塑料,2003,(01)：6-9.