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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
  1、實驗用主要原料、規格:
  (1)樹脂:聚氯乙稀PVC SG-5型
  (2)抗沖擊改性劑:CPE:型號3135。ACR:KM355P。
  (3)稀土穩定劑:型號REC-E。
  (4)鈦白粉:型號R105。
  (5)輕質碳酸鈣。
  (6)加工助劑:ACR-201型。
  2、實驗用主要設備及測試儀器:
  (1)高速混合機:型號GH-10DY,槳葉轉速1250/2500轉/分。
  (2)哈克密煉機和擠出機。
  (3)萬能制樣機。
  (4)電子拉力試驗機:DXLL-3000型。
  (5)沖擊試驗機。
  3、實驗流程及條件:
  實驗流程:配料→捏合→擠出→制樣→測試
  PVC中各種助劑用量如表1所示。
   表1          100份PVC中助劑的用量
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。
  (3)擠出: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。
  4、試樣制作與性能測試:
  (1)抗沖擊性能:采用國標GB/T8814-1998測試。
  (2)拉伸性能:采用國標GB/T8814-1998測試。
                結果與討論
  1、不同改性劑對PVC共混料的流變性能的影響:
  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。
  2、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。
  3、各類抗沖改性劑對硬質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
  (1)采用CPE作PVC抗沖改性劑時塑化稍慢,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。
  (3)三種改性劑達到8份時均能滿足國標要求,但CPE價格較低。
  (4)通過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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