氯乙烯共聚弹性体对聚氯乙烯的改性及性能影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.09.003

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (9): 16-21.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.09.003

氯乙烯共聚弹性体对聚氯乙烯的改性及性能影响

杨康¹, 曾化雨¹, 钟安澜¹, 苑会林², 曾舒¹, 麻玉龙¹()

^1.贵州省冶金化工研究所，贵阳 550014
^2.北京化工大学材料科学与工程学院成型加工实验室，北京 100029

收稿日期:2020-03-25 出版日期:2020-09-26 发布日期:2020-09-25
基金资助:
贵州省纳米复合助剂制备及应用科技创新人才团队（黔科合平台人才[2017]5659号）；复合亲水性树脂共混改性制备超长效聚乙烯防雾滴棚膜的研究（黔科院J字[2019]24号）；单分散有机化球形二氧化硅调控聚乙烯棚膜的散射光透过研究（黔科合基础[2019]1448号）；单分散复合纳米无机颜料调控聚乙烯棚膜的红/蓝光透过研究（黔科合基础[2018]1417号）

Effect of Vinyl Chloride Copolymer Elastomer on Modification and Properties of PVC

YANG Kang¹, ZENG Huayu¹, ZHONG Anlan¹, YUAN Huilin², ZENG Shu¹, MA Yulong¹()

^1.Guizhou Institute of Metallurgy and Chemical Industry, Guiyang 550014, China
^2.Molding & Processing Laboratory, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China

Received:2020-03-25 Online:2020-09-26 Published:2020-09-25
Contact: MA Yulong E-mail:884478110@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

以氯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚弹性体（VCE）增韧改性PVC树脂提高聚氯乙烯（PVC）的抗冲击性能，并与传统抗冲击改性剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）、ACR及氯化聚乙烯（CPE）改性的PVC材料比较。对改性PVC的流变性能、力学性能、热变形性能及断面结构进行表征和微观观察。结果表明，随着VCE含量的增加，PVC的拉伸强度与弯曲强度逐渐减小，抗冲击强度与断裂伸长率逐渐增加，热变形温度逐渐降低；在相同用量的条件下，VCE对 PVC的改性效果优于ACR及CPE，达到MBS改性PVC的水平，VCE能够增韧PVC，提高PVC的抗冲击性能，是一种性能优异的新型PVC抗冲击改性剂。

关键词: 聚氯乙烯, 氯乙烯共聚弹性体, 冲击改性剂, 流变性能

Abstract:

A vinly chloride-butyl acrylate-methly methacrylate copolymer elastomer (VCE) was used to modify PVC resin for improvement of impact resistance, and a comparative investigation was also carried out for the modification effect on PVC with MBS, ACR and CPE. The rheological, mechanical and thermal deformation properties of the modified PVC resins were investigated, and their cross-sectional morphologies were observed. In the view of the comparative results, the modified PVC resins presented a decrease in tensile strength and bending strength but an increase in impact strength and elongation at break increased. Moreover, their thermal deformation temperature decreased with an increase of VCE content. VCE was found to have better modification effect than ACR and CPE but a similar effect with MBS. VCE shows a significant toughening effect on PVC, and therefore it can be taken as a promising impact modifier for PVC.

Key words: polyvinyl chloride, vinyl chloride copolymer elastomer, impact modifier, rheological property

中图分类号:

TQ325.3

杨康, 曾化雨, 钟安澜, 苑会林, 曾舒, 麻玉龙. 氯乙烯共聚弹性体对聚氯乙烯的改性及性能影响[J]. 中国塑料, 2020, 34(9): 16-21.

YANG Kang, ZENG Huayu, ZHONG Anlan, YUAN Huilin, ZENG Shu, MA Yulong. Effect of Vinyl Chloride Copolymer Elastomer on Modification and Properties of PVC[J]. China Plastics, 2020, 34(9): 16-21.

图/表 9

原料名称	含量/份
PVC	100
复合热稳定剂	4
碳酸钙	25
改性剂	0、2、4、6、8、10
其他助剂	适量

表1 不同类型改性剂的配方

Tab.1 Formulations of different modifiers

图1 VCE结构示意图

Fig.1 Structure diagram of VCE

图2 VCE与PVC的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of PVC and VCE

图3 VCE的微观形貌

Fig.3 Apparent morphology of VCE

图4 不同类型改性剂改性PVC的流变曲线

Fig.4 Rheological curves of PVC modified by different modifiers

改性剂类型	塑化时间/s	平衡扭矩/N·m
无	102	12.5
CPE	92	12.5
ACR	86	12.8
MBS	88	13.2
VCE	66	7.2

表2 流变数据对比

Tab.2 Rheological data comparison

图5 不同类型改性剂对PVC力学性能的影响

Fig.5 Influence of different modifiers on the mechanical properties of PVC

图6 不同类型改性剂对PVC热变形温度的影响

Fig.6 Influence of different modifiers on the thermal deformation temperature of PVC

图7 改性PVC体系的冲击断面SEM照片

Fig.7 SEM of images sections of PVC modified by different modifiers

参考文献 27

1	李小慧，惠兴育，刘慧，等. 聚氯乙烯生产工艺及复合材料研究进展[J].石油化工应用，2018，37,(4): 7⁃11, 15.
	LI X H, HUI X Y, LIU H, et al. Research Progress of Polyvinyl Phloride Production Process and PompositePaterials[J]. Petrochemical Industry Application,2018，37,(4): 7⁃11, 15.
2	天津化工厂. 聚氯乙烯生产与操作[M]. 北京：燃料化学工业出版社, 1971：1⁃12
3	赵磊，梁国正，秦华宇，等. 我国聚氯乙烯增韧改性研究的最新进展[J]. 中国塑料，2004,14(1): 12⁃21.
	ZHAO L, LIANG G Z, QIN H Y, et al. The Latest Progress of Toughening Modification of PVC in China [J]. China Plastics，2004,14(1): 12⁃21.
4	ARLMAN E J. Thermal and Oxidative Decomposition of Polyvinyl Chloride[J]. Journal of Polymer ence Part A Polymer Chemistry, 2010, 12(1): 547⁃558.
5	黄卫东，王兰，孙慧. 聚氯乙烯增韧改性剂及发展状况[J]. 聚氯乙烯，2002(1): 43⁃48.
	HUANG W D, WANG L, SUN H. Toughening Modifier and Development of PVC [J]. Polyvinyl Chloride，2002 (1): 45⁃50.
6	赵鑫磊, 贾润礼, 刘建卫. PVC增韧改性技术研究近况[J]. 塑料科技, 2015(10):106⁃110.
	ZHAO X L, JIA R L, LIU J W. Recent Research on Toughening Modification Technology of PVC [J]. Plastic Science and Technology, 2015(10):106⁃110
7	刘黎. PVC稳定剂研究进展[J]. 化工管理, 2019, 514(7):127⁃129.
	LIU L. Research Progress of PVC Stabilizer [J]. Chemical Management, 2019, 514(7):127⁃129.
8	熊英，陈光顺，郭少云. 聚氯乙烯增韧改性研究进展[J]. 聚氯乙烯，2004(2): 3⁃7, 12.
	XIONG Y, CHEN G S, GUO S Y. Research Progress in Toughening Modification of PVC [J]. Polyvinyl Chloride,2004 (2): 3⁃7, 12.
9	高凤芹, 宁荣昌. PVC共混增韧改性研究进展[J]. 塑料工业, 2006, 34(5):65⁃68.
	GAO F Q, NING R C. Research Progress in Toughening Modification of PVC Blends [J]. China Plastics Industry, 2006, 34(5):65⁃68.
10	景晨丽，陈立新，宋家乐，等. PVC增韧改性新进展[J]. 国外塑料, 2006, 24(8): 35⁃39.
	JING C L, CHEN L X, SONG J L, et al. New Progress in Toughening Modification of PVC [J]. Foreign Plastics, 2006, 24 (8): 35⁃39.
11	赵鑫磊，贾润礼，刘建卫. PVC增韧改性技术研究近况[J]. 塑料科技, 2015, 43(10): 122⁃126.
	ZHAO X L, JIA R L, LIU J W. Research Progress of PVC Toughening Modification Technology [J]. Plastics Science and Technology, 2015, 43 (10): 122⁃126.
12	范宇. PVC/ACR共混物流变性能研究[D]. 长春：长春工业大学, 2015.
13	古冠南. CPE/ACR改性硬聚氯乙烯的应用研究[J]. 合成材料老化与应用,1999(3): 6⁃10.
	GU G N. Study on the Application of CPE/ACR Modified UPVC [J]. Synthetic Materials Aging and Application,1999 (3): 6⁃10.
14	周超. 核壳结构改性剂增韧聚氯乙烯的机理及性能优化[D]. 长春：中国科学院长春应用化学研究所, 2006.
	ZHOU C. Mechanism and Property Optimization of Toughened PVC with Core⁃shell Modifier [D]. Changchun: Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, 2006.
15	李文俊, 张勇. PVC/MBS/EVA共混物的制备及其抗紫外光老化性能[J]. 合成树脂及塑料, 2017, 34(3):13⁃18.
	LI W J, ZHANG Y. Preparation of PVC/MBS/EVA Blends and Its UV⁃irradiation Resistance[J]. China Synthetic Resin & Plastics, 2017, 34(3):13⁃18.
16	宋晓玲，黄东，潘鹏举，等. 高韧性硬质聚氯乙烯透明材料的制备与性能[J]. 塑料工业, 2015, 43(8): 129⁃132.
	SONG X L, HUANG D, PAN P J, et al. Preparation and Properties of High Toughness Rigid PVC Transparent Materials [J]. China Plastics Industry, 2015, 43(8): 129⁃132.
17	王原，齐胜利，田国峰，等. 超高韧性CPVC/MBS复合材料的制备及其性能研究[C]//中国化学会2007年全国高分子学术论文报告会.中国化学会，2007：38⁃43.
18	BURKE D M. Processability and Optical Properties of Impact⁃modified Polyvinyl Chloride and Methyl Methacrylate Copolymer Blends[J]. Journal of Vinyl & Additive Technology， 2010, 2(3): 202⁃206.
19	TAIMOORI M，MODARRESS H，MANSOORI G A. Generalized Flory⁃Huggins Model for Heat⁃of⁃Mixing and Phase⁃Behavior Calculations of Polymer⁃Polymer Mixtures[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2018, 78(7): 1 328⁃1 340.
20	XIA Y, YU H, SHI S, et al. Preparation and Properties of High Impact Polyvinyl Chloride Through Acrylate Latex in Situ Suspension Graft Copolymerization and Blen⁃ding[J]. Polymer Materials ence & Engineering, 2018, 34(2):121⁃128.
21	YU J Y, FENG P C, ZHANG H L. Effects of Core⁃Shell Acrylate Particles on Impact Properties of Chlorinated Polyethylene/Polyvinyl Chloride Blends[J]. Polymer Engineering and ence, 2010, 50(2): 295⁃301.
22	ZHEN Z, ZHANG J, LIU H Y. High⁃Impact Toughness Poly(Vinyl Chloride)/(α⁃Methylstyrene)⁃Acrylonitrile⁃Butadiene⁃Styrene Copolymer/Acrylic Resin Blends: Thermal Properties and Toughening Mechanism[J]. Journal of Vinyl & Additive Technology, 2015, 21(3): 205⁃214.
23	李爽, 任亮, 李新,等. PVC/ACR共混物结构与性能的研究[J]. 塑料工业, 2017, 45(8):31⁃34.
	LI S, REN L, LI X, et al. Study on The Structure and Properties of PVC/ACR Blends [J]. Plastics Industry, 2017, 45(8):31⁃34.
24	戚栋明，包永忠，黄志明，等. ACR/纳米SiO₂复合粒子的合成及其对PVC的增韧作用[J]. 聚氯乙烯, 2006 (4): 6⁃9.
	QI D M, BAO Y Z, HUANG Z M, et al. Synthesis of ACR / Nano⁃SiO2 Composite Particles andTheir Toughening Effect on PVC [J]. Polyvinyl Chloride, 2006 (4): 6⁃9.
25	任济民，张宁，包永忠，等. 以PVC为外壳层的ACR抗冲改性剂的合成及其对PVC的增韧作用[J]. 塑料工业，2011(2): 97⁃100.
	REN J M, ZHANG N, BAO Y Z, et al. Synthesis of ACR Impact Modifier with PVC as Shell and Its Toughening Effect on PVC [J]. China Plastics Industry，2011(2): 97⁃100.
26	于明江，吴明静，秦立红，等. 不同原料生产的CPE对PVC改性的影响[J]. 聚氯乙烯, 2006 (11):22⁃23.
	YU M J, WU M J, QIN L H, et al. Influences of CPE Produced from Different Raw Materials on the Modification of PVC. Polyvinyl Chloride，2011(11): 22⁃23.
27	ZHOU Q, YANG W J, WU Q Y, et al. Modification of Polyvinyl Chloride/Chlorinated Polyethylene Blends with Ultrafine Particles of Polystyrene[J]. European Polymer Journal, 2000, 36(8): 1 735⁃1 740.

[1]	杨笑春, 于静, 张青. 壳聚糖对PVC热稳定性能影响研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 68-73.
[2]	李凯泽, 辛勇. 改性碳纳米管增强热塑性聚氨酯复合材料的性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 1-5.
[3]	邓天翔, 许利娜, 李守海, 张燕, 姚娜, 贾普友, 丁海阳, 李梅. PVC接枝改性及交联改性方法研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 140-148.
[4]	汤元君, 李璇, 董隽, 李国能, 罗冠群, 王卫民, 许友生. 废弃PVC塑料热解过程多尺度反应动力学特性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 89-98.
[5]	李泽洋, 岑兰, 陈胜, 陈伟杰, 杜兵华, 张二帅. 羧基丁腈橡胶/PA12热塑性弹性体的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 15-20.
[6]	贾垚, 张泽, 余正发, 崔永岩. 动态可逆交联聚氯乙烯的制备与二次加工测试[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 82-88.
[7]	杨羽轩, 柳召刚, 赵金钢, 黄旭博, 陈明光, 胡艳宏, 吴锦绣, 冯福山. 吡嗪⁃2，3⁃二羧酸镧的合成及其对聚氯乙烯稳定性的作用[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 103-110.
[8]	杨笑春, 于静, 张青. N⁃乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸锌对PVC热稳定性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 125-130.
[9]	衡月, 薛南翔, 陈壮鑫, 雷彩红, 徐睿杰. 聚乙烯/石蜡油共混体系动态流变行为和相容性[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 13-18.
[10]	李琪微, 王翠翠, 郑海军, 陈季荷, 王戈, 程海涛. 挤出循环对聚丙烯/竹粉复合材料力学及发泡性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 56-60.
[11]	冯珊, 蒋平平, 张萍波, 张哲铭, 张凯, 顾倩. 低挥发环保增塑剂对苯二甲酸二（2⁃丙基庚）酯的应用研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 135-141.
[12]	张耀成, 吴勇振, 李阳, 赵竹, 王国胜, 丁雪佳. 双季铵盐改性医用PVC抗菌材料[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 53-57.
[13]	刘祥贵, 方伟, 舒洪斌, 郑根稳, 刘海. 水滑石填充PVC复合材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 63-68.
[14]	蒋果, 卢婉霞, 张水洞. 改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 1-6.
[15]	李先铭, 张宁, 刘征原, 刘会媛. 丁基锡酸根插层类水滑石的制备及其在PVC中的性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(3): 38-43.

氯乙烯共聚弹性体对聚氯乙烯的改性及性能影响

Effect of Vinyl Chloride Copolymer Elastomer on Modification and Properties of PVC

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价