聚合物共混理論：第7章 聚合物共混的應(yīng)用

1、高分子材料與工程Polymer Scienceand Engineering體系選擇工程塑料共混改性橡膠共混改性通用塑料共混改性第7章 聚合物共混的應(yīng)用7.1聚合物共混應(yīng)用體系的選取 聚合物共混物，從整體上來說，可以分為以塑料為主體的共混物和以橡膠為主體的共混物兩大類。 塑料的共混體系，可進一步按塑料的性能與用途進行分類，分為通用塑料共混體系和工程塑料共混體系共混體系。 以橡膠為主體的共混體系，包括以橡膠為主體的橡/塑共混體系和橡膠與橡膠的共混體系。7.1聚合物共混應(yīng)用體系的選取相容性因素 相容性（指廣義相容性）是選取共混物體系時應(yīng)考慮的首要因素。相容是共混的基本條件。兩相之間良好的相容性，是

2、兩相體系共混產(chǎn)物具有良好性能（特別是力學(xué)性能）的前提。相容性還影響共混過程的難易，相容性好的兩相體系，共混過程中分散相較易分散。因此，一般應(yīng)首選相容相較好的共混。結(jié)晶性因素 結(jié)晶性塑料通常具有較高的剛性和硬度，較好的耐化學(xué)藥品性和耐磨性，加工流動性也相對較好。 在工程塑料與通用塑料的共混體系中，由于通用塑料與工程塑料相比，一般都具有較好的加工流動性。7.1聚合物共混應(yīng)用體系的選取性能的改善或引入新性能 性能因素主要是考慮共混組成之間的性能互補，或改善聚合物的某一方面性能。利用共混，還可以在聚合物中引入某種特殊的性能。價格因素 利用無機填料體系，采用一些價格較為低廉的填充劑，也是降低聚合物材料成

3、本的一個重要途徑。應(yīng)用適當(dāng)?shù)谋砻娓男约夹g(shù)對填充劑進行改性，可以使性能少受影響。采用無機納米顆粒（如納米碳酸鈣）制備聚合物納米復(fù)合材料，還可以使價格降低的同時提高性能。7.2通用塑料的共混改性 塑料品種可按檔次劃分為通用塑料、通用工程塑料與特種工程塑料三大類。通用塑料包括PVC、PP、PE、PS等品種，其產(chǎn)量占塑料中產(chǎn)量的大部分份額，具有價格較低、應(yīng)用廣泛、易于成型加工等特點。 聚氯乙烯（PVC）是一種用途廣泛的通用塑料，其產(chǎn)量僅次于聚乙烯而居于第二位。我們將著重介紹一下PVC的共混改性。PVC在加工應(yīng)用中，因添加增塑劑量的不同而分為“硬制品”與“軟制品”。PVC硬制品又稱硬質(zhì)PVC制品，是不添

4、加增塑劑或只添加很少量的增塑劑。增韌改性以共混的方式進行，所用的增韌改性聚合物包括氯化聚乙烯（CPE）、MBS、ACR、EVA等。 采用高分子彈性體取代部分或全部液體增塑劑，與PVC進行共混，可大大提高PVC軟制品的耐久性。 經(jīng)共混改性的PVC硬制品可廣泛應(yīng)用于門窗異型材、管材、片材等。添加高分子彈性體的PVC軟制品可適于戶外用途及耐熱、耐油等用途。7.2.1PVC/CPE共混體系（1）用于PVC硬質(zhì)品 在PVC硬制品中添加CPE，主要是起增韌改性的作用。CPE是聚合物經(jīng)氯化后的產(chǎn)物。氯含量為20%-40%的CPE具有彈性體的性質(zhì)。其中，氯含量為35%的CPE與PVC的相容性較好，可用于PVC

5、的共混改性。通常采用氯含量為36%的CPE作為PVC的增韌改性劑。 在PVC/CPE共混體系中，體系的組成、共混溫度、共混方式、混煉時間等因素都會影響增韌效果。 楊文君等研究了PVC/CPE共混物中CPE含量對力學(xué)性能的影響，于170在開煉機上混煉10min，所得的PVC/CPE共混物中CPE含量與力學(xué)性能的關(guān)系。 綜合考慮PVC/CPE共混體系的各方面性能，在具體應(yīng)用中，CPE的用量一般為812份。7.2.1PVC/CPE共混體系（2）在PVC軟制品中的應(yīng)用 在PVC軟制品添加高分子彈性體以取代部分（或全部）小分子液體增塑劑，其主要目的是將高分子彈性體用作PVC的不遷移、不揮發(fā)的永久性增塑劑

6、，以提高PVC軟制品的耐久性、耐候性。通常選用氯含量35%-40%的CPE作為PVC軟制品的共混改性劑。 例如，選用SG-4型PVC樹脂，加入氯含量36%的CPE20份，液體增塑劑30份，其它助劑適量，可以在160-180條件下擠出或壓延成型。（3）作為相容劑的應(yīng)用 含氯較高的鏈段與PVC的相容性較好；含氯較低的鏈段則與聚烯烴等非極性聚合物相容性較好。CPE可以與PVC及其它聚合物構(gòu)成三元共混體系，譬如PVC/CPE/PE體系。 采用CPE作為PVC與PE的相容劑，可以提高共混物的性能，對于PVC與PE廢舊塑料的回收再利用很有意義。7.2.2PVC/MBS共混體系 MBS樹脂與PVC有良好的相

7、容性，能顯著地提高PVC的沖擊強度，又能改善PVC的加工性能，還有著較好的透明性。 實驗結(jié)果表明，通過調(diào)整聚合工藝，使MBS中的SBR橡膠小球的粒徑較小，而MBS粒子的粒徑在0.3-0.5m，且MBS粒子呈包含若干橡膠小球和塑料支鏈的“簇狀結(jié)構(gòu)”時，PVC/MBS可獲得最佳的增韌改性效果和較高的透光性能。 為改善共混體系的透光性，通常有兩種可供選擇的途徑，其一是使共混物的組成之間具有相近的折射率，其二是使分散粒子的粒徑小于可見光波長。MBS簇狀結(jié)構(gòu)中的塑料支鏈與PVC有相近的折射率，而微小的橡膠球的粒徑則小于可見光波長。 MBS在PVC/MBS共混體系中的用量，一般以10%-17%為宜。隨著M

8、BS用量增大，共混物的透光率也呈下降之勢。7.2.3PVC/NBR共混體系 丁腈橡膠（NBR）也是常用的PVC共混改性劑。將丁腈橡膠用于PVC軟制品中，丁腈橡膠可以起到大分子增塑劑的作用，避免或減少增塑劑的揮發(fā)，提高PVC軟制品的丁腈橡膠，宜選用丙烯腈含量為30%左右的品種。 研究結(jié)果表明，在軟質(zhì)PVC鞋用粒料中加入P83，在P83用量為15份以內(nèi)時，物料的耐磨性、拉伸強度等性能隨P83用量增大呈上升之勢。在P83用量增至30份時，耐磨性進一步提高，拉伸強度則略有下降。得到粉末丁腈橡膠的用量宜在15-30份之間。 在捏合時，應(yīng)先將PVC與液體增塑劑混合，待液體增塑劑被PVC吸收后，再加入粉末丁

9、腈橡膠。 NBR也可以在硬質(zhì)PVC中用作PVC的增韌改性劑。在丙烯腈含量約為20%時，PVC/NBR共混體系的沖擊性能最高。7.2.4PVC/ACR共混體系 ACR（丙烯酸酯類共聚物）用在PVC制品有兩種類型，其一是用作加工流動改性劑的，其二是用作抗沖改性劑的。（1）用于加工流動改性劑的ACR。 在硬質(zhì)PVC中加入少量ACR，可明顯改善其加工流動性。結(jié)果表明，在硬質(zhì)PVC配方中加入1.5%的ACR，即可使塑化時間明顯縮短。加入量增至3%，則塑化時間進一步縮短。 ACR能夠縮短PVC的塑化時間，其主要原因在于ACR在混煉過程中可以在PVC粒子之間產(chǎn)生較大的內(nèi)摩擦力，促進PVC多重粒子的破碎和熔融

10、。 ACR還可使PVC的熔體黏度有所提高，用于發(fā)泡制品，易于形成均勻的發(fā)泡體，且發(fā)泡倍率較高。 用于加工流動改性劑的ACR，其相對分子質(zhì)量以30-60萬范圍之內(nèi)為宜。7.2.4PVC/ACR共混體系（2）用作抗沖擊改性劑的ACR 用作PVC抗沖改性劑的ACR，最典型的品種是以據(jù)丙烯酸丁酯交聯(lián)彈性體為核，接枝甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯，所形成的具有核-殼結(jié)構(gòu)的共聚物。其彈性體“核”可以起到良好的增韌作用，而殼層則與PVC有良好的相容性。此外，ACR還具有良好的透光性，可用作透明PVC材料的抗沖改性劑。 ACR對PVC的抗沖改性作用與ACR的用量有關(guān)。在ACR用量為10份時，已可產(chǎn)生顯著改性效果。

11、進一步再增加ACR的用量，抗沖性能的提高已不明顯。7.2.5PVC/EVA共混體系 EVA是乙烯和醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。用作硬質(zhì)PVC的抗沖改性劑的EVA，如采用機械共混法，可選用較高VA含量和較低熔體流動速率的EVA，EVA含量為30%和熔體流動速率為10的EVA30/10。將EVA用于軟質(zhì)PVC，可明顯改善PVC的耐寒性。 由于EVA與PVC僅有中等程度的相容性，為改善相容性，美國Du Pont公司開發(fā)了E-VA-CO三元共聚物，商品名為Elvaloy。7.2.6PVC/ABS共混體系 ABS為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，具有沖擊性能較高、易于成型加工、手感良好以及易于電鍍等特性。 ABS可以用作硬質(zhì)PVC的增韌改性劑。用于增韌改性PVC的ABS，可采用丁二烯含量為30%的標準ABS，也可采用丁二烯含量為50%的高丁二烯ABS。 由于PVC與ABS之間為中等程度的相容性，所以在共混時應(yīng)加入相容劑，如CPE、SAN等。 ABS與PVC共混，還可顯著提高ABS的阻燃性能。7.2.7PVC/TPU共混體系 PVC可與熱塑性聚氨酯（TPU）共混，制備軟質(zhì)PVC材料，用于醫(yī)用制品。熱塑性聚氨酯是一種新型的熱塑性彈性體，又稱為聚氨酯塑料。 選用與PVC共混的T