CPE、 MBS、ACR 抗沖改性效果的對比
欄目：行業動態 發布時間：2021-06-01 15:53
為了提高產品的抗沖擊性能，在生產過程中要添加抗沖改性劑。用于硬質ＰＶＣ型材行業的抗沖改性劑主要有ＣＰＥ、ＭＢＳ和ＡＣＲ。其中ＣＰＥ、ＡＣＲ改性劑的分子結構中不含雙...
為了提高產品的抗沖擊性能，在生產過程中要添加抗沖改性劑。用于硬質ＰＶＣ型材行業的抗沖改性劑主要有ＣＰＥ、ＭＢＳ和ＡＣＲ。其中ＣＰＥ、ＡＣＲ改性劑的分子結構中不含雙鍵，耐候性能好，廣泛用于戶外建筑材料。目前就ＣＰＥ和ＡＣＲ對ＰＶＣ沖擊改性的效果討論很多，國外對ＡＣＲ性能的推薦，除強調它對低溫沖擊強度的大幅度提高外，還強調它對耐候性、加工性能的改性，而ＣＰＥ對加工溫度的敏感性也已被生產實際所證實。因此，目前在歐洲、美國以丙稀酸酯為主導來改進ＰＶＣ的抗沖擊性。在我國，由于只有少數廠家生產抗沖ＡＣＲ改性劑，品種和牌號均不能滿足市場需要，而且質量尚欠穩定，價格偏高。因而，目前我國絕大多數（９０％）異型材廠仍以ＣＰＥ作抗沖改性劑，ＣＰＥ依然占主導地位，丙稀酸酯應用較少，還有的廠家采用ＭＢＳ。在此，我們對ＣＰＥ與ＡＣＲ、ＭＢＳ進行一下對比試驗，對它們進行全面的了解，評價各項性能孰優孰劣，以便揚長避短，合理使用。
實驗部分
?。?、實驗用主要原料、規格：
（１）樹脂：聚氯乙稀ＰＶＣ ＳＧ－５型
?。ǎ玻┛箾_擊改性劑：ＣＰＥ：型號３１３５。ＡＣＲ：ＫＭ３５５Ｐ。
（３）稀土穩定劑：型號ＲＥＣ－Ｅ。
?。ǎ矗┾伆追郏盒吞枺遥保埃怠?br> （５）輕質碳酸鈣。
?。ǎ叮┘庸ぶ鷦海粒茫遥玻埃毙?。
２、實驗用主要設備及測試儀器：
?。ǎ保└咚倩旌蠙C：型號ＧＨ－１０ＤＹ，槳葉轉速１２５０／２５００轉／分。
?。ǎ玻┕嗣軣挋C和擠出機。
?。ǎ常┤f能制樣機。
（４）電子拉力試驗機：ＤＸＬＬ－３０００型。
?。ǎ担_擊試驗機。
３、實驗流程及條件：
實驗流程：配料→捏合→擠出→制樣→測試
?。校郑弥懈鞣N助劑用量如表１所示。
表１ ?。保埃胺荩校郑弥兄鷦┑挠昧?
助劑ACR碳酸鈣鈦白粉稀土穩定劑硬脂酸鈣
份數1.6543.10.06
在ＰＶＣ共混體系中，表１中各種助劑用量不變，抗沖改性劑的種類和用量是變量。
（１）捏合：將定量的ＰＶＣ與助劑倒入捏合機內，高速運轉，物料溫度達到１２０℃時放出物料，冷卻后裝袋。
（２）密煉：將定量的ＰＶＣ共混料加入哈克密煉機中進行密煉，條件為溫度１８０℃，轉速３０ｒｐｍ。
?。ǎ常D出：將ＰＶＣ 共混料加入哈克雙螺桿擠出機中擠出，工藝條件為：溫度ＴＳ－Ｅ１ １８４℃，ＴＳ－Ｅ２ １８７℃，ＴＳ－Ｅ３ １９０℃；ＴＳ－Ｄ１ １９１℃。螺桿轉速３０ｒｐｍ。
?。础⒃嚇又谱髋c性能測試：
?。ǎ保┛箾_擊性能：采用國標ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８測試。
?。ǎ玻├煨阅埽翰捎脟鴺耍牵拢裕福福保矗保梗梗笢y試。
結果與討論
?。薄⒉煌男詣Γ校郑霉不炝系牧髯冃阅艿挠绊懀?br> 用抗沖改性劑ＣＰＥ、ＡＣＲ、ＭＢＳ改性的ＰＶＣ共混料的流變曲線如圖１所示。
圖１ 改性共混料流變曲線
圖１表明采用ＣＰＥ塑化稍慢，但扭矩較低。共混料流變曲線中，較大扭矩可作為加工設備所需要的傳動功率大小的度量，而平衡扭矩則決定了加工設備生產時的功率消耗，它們都是極重要的流變特性參數。平衡扭矩值平穩表明配方中助劑與樹脂相容性好，塑化時間長短可決定設備的一些參數。扭矩低，可使擠出功率降低。
?。?、各類抗沖改性劑對硬質ＰＶＣ共混料擠出加工性能的影響：
不同改性劑不同份數的擠出性能曲線如圖２所示。
圖２ 不同份數改性的擠出性能
由圖２可見，隨著改性劑份數的增加，擠出扭矩都要增加。這說明改性劑用量增加，會使物料的粘度增加，導致扭矩升高。其中ＣＰＥ擠出扭矩較低，ＭＢＳ次之，ＡＣＲ較高。這說明用ＣＰＥ作改性劑時，加工設備生產時的功率消耗低，有利于節能和降低成本。
?。场⒏黝惪箾_改性劑對硬質ＰＶＣ共混料力學性能的影響：
各類抗沖改性劑改性硬質ＰＶＣ共混料的力學性能對比如表２所示。
表2 三種改性劑擠出片材的力學性能比較
改性劑
測試項目
6份8份10份
CPEACRMBSCPEACRMBSCPEACRMBS
23℃沖擊強度KJ/m2403238444947未斷未斷未斷
-10℃沖擊強度KJ/m2211717261723311832
屈服強度（Mpa）474343453943453842
由表２可見，三種改性劑均隨著用量的增加，其沖擊強度增加，拉伸強度下降。三種改性劑達到８份時都能滿足ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８的要求。但ＣＰＥ具有較佳低溫抗沖性能，而且價格較低。因此，采用ＣＰＥ對ＰＶＣ改性，將使制品的成本大幅下降。
４、我國硬質ＰＶＣ異型材抗沖改性劑的應用技術：
據資料介紹，目前學術上將改性劑的增韌理論分為兩大類：一類網絡聚合物：是指抗沖改性劑在ＰＶＣ基體材料中形成抵御外界沖擊的彈性網，這類彈性體改性機理是在ＰＶＣ材料中形成網絡。另一類“核—殼”結構共聚物：這類聚合物由兩部分組成，構成通常所稱的“核—殼”結構，其核是一類低度交聯的彈性體，殼是具有較高玻璃化溫度的高聚物，粒子之間容易分離，可均勻地分散至ＰＶＣ基體中，并能和ＰＶＣ基體相互作用，因而可改進ＰＶＣ抗沖擊性能。ＣＰＥ、ＭＢＳ、ＡＣＲ抗沖改性劑改性ＰＶＣ的性能比較如表３所示。
表3 抗沖改性劑性能比較
性能指標純PVCCPEMBSACR
耐腐蝕性優優好好
耐氣候性好好-優差好-優
低溫韌性差好好-優差-好
缺口敏感性高低-中低中
彎曲變形溫度中中低-中低-中
透明性優差好-優差
應力白化低高中高
加工性能熔融速率中低高中-高
熔體拉伸強度差差優優
熔體彈性中-高中中低
由表３可見，ＣＰＥ與ＡＣＲ相比較：除了加工性能ＡＣＲ比ＣＰＥ優越外，其它性能指標ＣＰＥ均優于或等于ＡＣＲ。因此只要確定好成型工藝條件，并在生產實踐中嚴格執行，所制得的制品性能價格比就是較優的。而且，目前國內的ＣＰＥ廠也在大力開發ＣＰＥ新品種新牌號，使其具有塑化快、熱穩定性好的特性，以適應ＰＶＣ型材高速擠出的要求。
結 論
?。ǎ保┎捎茫茫校抛鳎校郑每箾_改性劑時塑化稍慢，但扭矩較低，有利于節能。
（２）隨著改性劑用量的增加，擠出扭矩均增加，但ＣＰＥ的擠出扭矩較低，表明功率消耗低。
?。ǎ常┤N改性劑達到８份時均能滿足國標要求，但ＣＰＥ價格較低。
?。ǎ矗┩ㄟ^對各種抗沖改性劑改性性能的比較，除了ＡＣＲ在加工方面略占優勢外，ＣＰＥ和ＡＣＲ均能滿足ＰＶＣ型材的性能要求。
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實驗部分
?。?、實驗用主要原料、規格：
（１）樹脂：聚氯乙稀ＰＶＣ ＳＧ－５型
?。ǎ玻┛箾_擊改性劑：ＣＰＥ：型號３１３５。ＡＣＲ：ＫＭ３５５Ｐ。
（３）稀土穩定劑：型號ＲＥＣ－Ｅ。
?。ǎ矗┾伆追郏盒吞枺遥保埃怠?br> （５）輕質碳酸鈣。
?。ǎ叮┘庸ぶ鷦海粒茫遥玻埃毙?。
２、實驗用主要設備及測試儀器：
?。ǎ保└咚倩旌蠙C：型號ＧＨ－１０ＤＹ，槳葉轉速１２５０／２５００轉／分。
?。ǎ玻┕嗣軣挋C和擠出機。
?。ǎ常┤f能制樣機。
（４）電子拉力試驗機：ＤＸＬＬ－３０００型。
?。ǎ担_擊試驗機。
３、實驗流程及條件：
實驗流程：配料→捏合→擠出→制樣→測試
?。校郑弥懈鞣N助劑用量如表１所示。
表１ ?。保埃胺荩校郑弥兄鷦┑挠昧?
助劑ACR碳酸鈣鈦白粉稀土穩定劑硬脂酸鈣
份數1.6543.10.06
在ＰＶＣ共混體系中，表１中各種助劑用量不變，抗沖改性劑的種類和用量是變量。
（１）捏合：將定量的ＰＶＣ與助劑倒入捏合機內，高速運轉，物料溫度達到１２０℃時放出物料，冷卻后裝袋。
（２）密煉：將定量的ＰＶＣ共混料加入哈克密煉機中進行密煉，條件為溫度１８０℃，轉速３０ｒｐｍ。
?。ǎ常D出：將ＰＶＣ 共混料加入哈克雙螺桿擠出機中擠出，工藝條件為：溫度ＴＳ－Ｅ１ １８４℃，ＴＳ－Ｅ２ １８７℃，ＴＳ－Ｅ３ １９０℃；ＴＳ－Ｄ１ １９１℃。螺桿轉速３０ｒｐｍ。
?。础⒃嚇又谱髋c性能測試：
?。ǎ保┛箾_擊性能：采用國標ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８測試。
?。ǎ玻├煨阅埽翰捎脟鴺耍牵拢裕福福保矗保梗梗笢y試。
結果與討論
?。薄⒉煌男詣Γ校郑霉不炝系牧髯冃阅艿挠绊懀?br> 用抗沖改性劑ＣＰＥ、ＡＣＲ、ＭＢＳ改性的ＰＶＣ共混料的流變曲線如圖１所示。
圖１ 改性共混料流變曲線
圖１表明采用ＣＰＥ塑化稍慢，但扭矩較低。共混料流變曲線中，較大扭矩可作為加工設備所需要的傳動功率大小的度量，而平衡扭矩則決定了加工設備生產時的功率消耗，它們都是極重要的流變特性參數。平衡扭矩值平穩表明配方中助劑與樹脂相容性好，塑化時間長短可決定設備的一些參數。扭矩低，可使擠出功率降低。
?。?、各類抗沖改性劑對硬質ＰＶＣ共混料擠出加工性能的影響：
不同改性劑不同份數的擠出性能曲線如圖２所示。
圖２ 不同份數改性的擠出性能
由圖２可見，隨著改性劑份數的增加，擠出扭矩都要增加。這說明改性劑用量增加，會使物料的粘度增加，導致扭矩升高。其中ＣＰＥ擠出扭矩較低，ＭＢＳ次之，ＡＣＲ較高。這說明用ＣＰＥ作改性劑時，加工設備生產時的功率消耗低，有利于節能和降低成本。
?。场⒏黝惪箾_改性劑對硬質ＰＶＣ共混料力學性能的影響：
各類抗沖改性劑改性硬質ＰＶＣ共混料的力學性能對比如表２所示。
表2 三種改性劑擠出片材的力學性能比較
改性劑
測試項目
6份8份10份
CPEACRMBSCPEACRMBSCPEACRMBS
23℃沖擊強度KJ/m2403238444947未斷未斷未斷
-10℃沖擊強度KJ/m2211717261723311832
屈服強度（Mpa）474343453943453842
由表２可見，三種改性劑均隨著用量的增加，其沖擊強度增加，拉伸強度下降。三種改性劑達到８份時都能滿足ＧＢ／Ｔ８８１４－１９９８的要求。但ＣＰＥ具有較佳低溫抗沖性能，而且價格較低。因此，采用ＣＰＥ對ＰＶＣ改性，將使制品的成本大幅下降。
４、我國硬質ＰＶＣ異型材抗沖改性劑的應用技術：
據資料介紹，目前學術上將改性劑的增韌理論分為兩大類：一類網絡聚合物：是指抗沖改性劑在ＰＶＣ基體材料中形成抵御外界沖擊的彈性網，這類彈性體改性機理是在ＰＶＣ材料中形成網絡。另一類“核—殼”結構共聚物：這類聚合物由兩部分組成，構成通常所稱的“核—殼”結構，其核是一類低度交聯的彈性體，殼是具有較高玻璃化溫度的高聚物，粒子之間容易分離，可均勻地分散至ＰＶＣ基體中，并能和ＰＶＣ基體相互作用，因而可改進ＰＶＣ抗沖擊性能。ＣＰＥ、ＭＢＳ、ＡＣＲ抗沖改性劑改性ＰＶＣ的性能比較如表３所示。
表3 抗沖改性劑性能比較
性能指標純PVCCPEMBSACR
耐腐蝕性優優好好
耐氣候性好好-優差好-優
低溫韌性差好好-優差-好
缺口敏感性高低-中低中
彎曲變形溫度中中低-中低-中
透明性優差好-優差
應力白化低高中高
加工性能熔融速率中低高中-高
熔體拉伸強度差差優優
熔體彈性中-高中中低
由表３可見，ＣＰＥ與ＡＣＲ相比較：除了加工性能ＡＣＲ比ＣＰＥ優越外，其它性能指標ＣＰＥ均優于或等于ＡＣＲ。因此只要確定好成型工藝條件，并在生產實踐中嚴格執行，所制得的制品性能價格比就是較優的。而且，目前國內的ＣＰＥ廠也在大力開發ＣＰＥ新品種新牌號，使其具有塑化快、熱穩定性好的特性，以適應ＰＶＣ型材高速擠出的要求。
結 論
?。ǎ保┎捎茫茫校抛鳎校郑每箾_改性劑時塑化稍慢，但扭矩較低，有利于節能。
（２）隨著改性劑用量的增加，擠出扭矩均增加，但ＣＰＥ的擠出扭矩較低，表明功率消耗低。
?。ǎ常┤N改性劑達到８份時均能滿足國標要求，但ＣＰＥ價格較低。
?。ǎ矗┩ㄟ^對各種抗沖改性劑改性性能的比較，除了ＡＣＲ在加工方面略占優勢外，ＣＰＥ和ＡＣＲ均能滿足ＰＶＣ型材的性能要求。
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