pvc抗冲改性剂acm的分子设计及其抗冲增韧机理的研究.pdf

新型 PVC 抗冲改性剂 ACM 的分子设计 及其抗冲增韧机理的研究 赵东日 （山东日科化学有限公司山东 昌乐 262400 ） 聚氯乙烯（PVC）是一种性能优良的通用型热塑性塑料，是我国产量最大的塑料品种 之一。但聚氯乙烯的加工成形性能很差，必须加入各种加工助剂，以改善其加工性能；聚 氯乙烯加工成形后的制品的抗冲击强度差，人们发明了多种方法以提高聚氯乙烯制品的抗 冲击强度。在道路中广泛使用的道路沥青由于在低温下变硬、变脆也需要进行抗冲击改性， 同样为了防止水泥在震动时受到破坏也需要加入橡胶进行改性。上述改性的基本方法是相 同的，其中的一个方法就是添加丁二烯—苯乙烯共聚物即 MBS、SBS 橡胶或 SBR 橡胶，MBS、 SBS 或 SBR 橡胶尽管能有效地进行 PVC、沥青、水泥的抗冲击改性，但是其耐候性极差， 随着时间的推移逐渐老化而失效。 MBS 、SBS 或 SBR 耐候性差的原因是其中的主要成分聚丁二烯的耐紫外线性能差。 为了改善 SBS 或 SBR 的耐候性，人们又发明了不含双键的抗冲击改性剂—丙烯酸酯类抗 冲改性剂。丙烯酸酯类抗冲改性剂是通过向轻度交联的丙烯酸酯类弹性体上接枝甲基丙烯 酸烷基酯、苯乙烯、丙烯腈等单体的混合物而得到的丙烯酸酯类核-壳接枝共聚物。丙烯酸 酯类核-壳接枝共聚物的核部分为丙烯酸酯类弹性体，用这种丙烯酸酯类核-壳接枝共聚物 抗冲改性剂改性的聚氯乙烯制品具有优良的耐候性，尽管通过壳的量和核的交联度的降低 使得新型抗冲 ACR 的低温抗冲性能大幅提高，但是用其改性的 PVC 制品的韧性却不够理 想，并且其价格昂贵，难以被广泛地推广使用。 在很多情况下人们把 PVC 制品的低温抗冲击强度和 PVC 制品的韧性这两个概念混为 一谈，造成了很多误会。通常 PVC 制品的低温冲击强度指的是在-10℃的情况下，PVC 制 品将冲击能或者是落锤的势能转化为热能的速度和能力。将冲击能转化为热能的速度越 快，其低温抗冲击强度越高。一般用10 个试样冲击后的破裂个数来表示。而抗冲改性剂 改性的 PVC 材料的低温冲击强度一般是指 PVC 材料的低温缺口冲击强度，其单位是 2 KJ/M ，指的是材料在低温时对缺口的敏感性。而韧性是一个与硬度、维卡软化点和断裂 伸长率有关的一个概念，它只是一个定性的概念。一般而言，维卡软化点越低、断裂伸长 率越高则制品的韧性越好。 现有的抗冲改性剂可分为两大类，一类是具有核-壳结构的抗冲改性剂，如 MBS 、抗 冲 ACR ，这类抗冲改性剂的核是一个轻度交联的玻璃化温度小于-45℃的橡胶球，壳是玻 璃化温度大于 70 ℃的甲基丙烯酸甲酯的共聚物。另一类是具有非交联的线性分子结构的橡 胶体，如氯含量在 35%的氯化聚乙烯，其玻璃化温度一般大于-10℃。 这两类抗冲击改性剂改性的 PVC 材料的性能的区别是 MBS 、抗冲 ACR 的低温抗冲击 强度要好于 CPE，但是，CPE 的韧性要好于具有核-壳结构的 MBS 和抗冲 ACR 。由于MBS 含有双键，耐候性能极差，不能在户外使用，所以本文只讨论不含有任何双键的抗冲 ACR 和 CPE 。下面我们具体地分析一下抗冲ACR 和 CPE 的区别。 1．CPE 与抗冲 ACR 的区别 1.1 CPE 与抗冲 ACR 的分子组成、分子一次结构和二次结构不同 由于CPE 颗粒是由 10 万亿个以上的分子量为 30 万左右的线形高分子相互缠绕组成的 橡胶颗粒，而抗冲击 ACR 是由 100 亿个左右的交联的橡胶球堆积而成的橡胶颗粒，CPE 的 化学组成是氯含量为 35%的氯化聚乙烯，而抗冲 ACR 的主要成分为聚丙烯酸酯类化合物， 所以两者的化学组成、分子的一次结构和二次结构明显不同。 1.2 与 PVC 共混加工后所形成的制品的海-岛结构中海相和岛相的组成不同。 CPE 改性的 PVC 材料的海相组成是少量的 CPE 以分子状态分散于其中的 PVC，而抗冲 ACR 改性的 PVC 材料的海相组成为纯的PVC。 现在的学术界和产业界一般认为，抗冲 ACR 改性的 PVC 材料的微观结构是抗冲 ACR 的 岛分散在 PVC 的海之中的所谓的海-岛结构﹝1 ﹞﹝2 ﹞。 而 CPE 改性PVC 材料的微观结构为CPE 以