PVC抗冲改性剂CPE、ACR增韧效果的影响因素

科研与生产
PVC抗冲改性剂CPE、
ACR增韧效果的影响因素
张立红　高培育　魏文杰
(齐鲁石化公司研究院,淄博,255400)
摘　要　以齐鲁石化研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,考察了加工温度、剪切强度、加工时间对ACR体系与CPE体系增韧效果的不同影响。

关键词　PVC树脂　ACR树脂　抗冲改性剂　PVC门窗异型材
1　前言
CPE与ACR树脂是目前用于户外硬PVC制品,如门窗异型材、管材等常用的增韧改性剂。

CPE是聚乙烯氯化后得到的产物,属于无定型高聚物;ACR是聚丙烯酸酯类弹性体,具有核壳型结构。

60年代中期,ACR增韧剂首先由美国R ohm&Hass公司开发成功并得到应用,之后迅速发展。

目前在国外CPE、E VA几乎被淘汰,ACR占有绝对市场份额。

由于受产品技术水平和价格所限,国内市场长期以来一直以CPE为主。

目前ACR 增韧剂在国内刚刚开发成功不久,由于其良好的综合性能,开始逐渐被加工厂家所重视和接受。

但由于两者在使用过程中表现出的加工性能有所不同,因此研究两者增韧效果的影响因素,以期望来指导实际应用就显得尤为重要。

本文将以齐鲁石化公司研究院所研制的ACR增韧剂QW M-981和PVC门窗异型材的生产为对象,对此进行研制。

2　实验部分
211　原材料
PVC树脂 S-1000　齐鲁石化公司
ACR　QWM-981　齐鲁石化公司研究院
CPE　135A　潍坊亚星化工公司
胶质CaC O3　1200目　淄博华信化工公司
T iO2 902　美国杜邦公司
其他助剂　工业级　市售212　模塑料基本配方
(1)CPE配方
PVC 100phr
CPE10phr
铅盐稳定剂5phr
CaC O35phr
T iO25phr
其他助剂2phr
(2)ACR配方
PVC 100phr
ACR8phr
铅盐稳定剂5phr
CaC O35phr
T iO25phr
其他助剂2phr
213　试验设备及测试仪器
高速混合机　10L　北京塑料机械厂
5
2000年第6期(总第24期) 塑料助剂
开辊开炼机 160×320　上海橡塑机械厂
平板硫化仪　T38　日本东测公司制样机 NOTCHVIS 意大利ceast 公司冲击试验机　X JJ -5　承德金健仪器厂214　试验标准
(1)简支梁冲击强度　G B/T1043-93(2)门窗框用聚氯乙烯(PVC )型材　G B8814-88
3　结果与讨论
311　
加工温度对抗冲击性能的影响
图1　加工温度对冲击强度的影响条件:双辊间隙0.4mm ,辊炼时间6min
从图1可看出,CPE 体系受加工温度的
影响较大,冲击强度只在170～180℃之间高
于ACR 体系,而ACR 体系在170～195℃范围内均保持较高的冲击值。

312　
剪切强度对抗冲击性能的影响
图2　剪切强度对抗冲击性能的影响条件:双辊温度175℃,辊炼时间6min
从图2看出,CPE 体系在较弱的剪切强度下,冲击强度较高。

而ACR 体系适合于较强的剪切强度。

两者相比,CPE 体系对剪切强度仍然较敏感些。

313　加工时间对抗冲击性能的影响
从图3看出,CPE 体系受加工时间的影响非常大,随着加工时间的延长,冲击强度下降较快。

而ACR 体系几乎不受加工时间的影响,在较宽的时间范围内保持着较高的冲击值。

6塑料助剂 2000年第6期(总第24期)
图3　加工时间对冲击强度的影响
条件:双辊温度175℃,双辊间隙0.4mm
314　增韧机理
如果把这三个加工过程中的重要影响因素综合为加工强度,那么可以认为CPE体系对加工强度的影响较为敏感,在精确控制的较窄的加工范围内,可以表现出较高的冲击强度值,在其它范围冲击值则较低。

而ACR 体系受加工强度的影响不大,在相当宽的范围内保持着良好的韧性。

两者相比,ACR体系所需的最低加工强度略高于CPE体系。

造成这种现象的原因是由于两种改性剂的增韧机理不同。

加工过程中,通过剪切作用,ACR粒子分布在PVC基体中,形成“海岛”结构,产生增韧作用,即使加工强度再增强,这种结构也不会轻易破坏。

而CPE改性剂与PVC共混后,必须形成包裹PVC初级粒子的网状结构,才能达到最佳增韧效果,而这种结构由于加工强度的变化很容易遭到破坏。

由于实际生产过程中的情况十分复杂,工艺条件的设置要考虑多方面的因素,有时还要受设备条件的限制,因而加工强度的控制往往不能如实验室那样,达到配方体系所需的最佳状态,有时还偏离很远。

这时,ACR 体系就能表现出较好的适应性,为质量控制提供保证。

315　生产装置应用情况
试验在青岛青路塑料建材有限公司进行,挤出机为德国克劳斯·玛菲公司的K M D -60,1987年产,运行时间十年以上;模具为国产断面85框。

试验结果见表。

表　生产工艺条件与型材性能
编号配方
体系
工 艺 条 件
主机扭矩
/%
牵引速度
/(m/min)
加料转速
-
模头温度
/℃
低温落锤性能
(10个)
型材外观
工艺1CPE42 1.10122188破0个外壁光滑,内壁一般ACR43 1.10122189破2个外壁光滑,内壁光滑
工艺2CPE46 1.15125190破4个外壁光滑,内壁粗糙ACR461115125190破1个外壁光滑,内壁光滑
工艺3CPE481120128193破5个外壁光滑,内壁轻微发泡ACR491120128193破1个外壁光滑,内壁光滑
工艺4CPE541125132193破8个外壁光滑,内壁发泡ACR561125132193破2个外壁光滑,内壁轻微发泡
7
第6期 张立红等1PVC抗冲改性剂CPE、ACR增韧效果的影响因素
从表中可以看出,不同工艺条件下,CPE 体系的型材性能,尤其是低温落锤性能波动很大,而ACR体系的型材性能则波动较小。

较宽的加工范围,给工艺参数的调整带来很大余地。

从产品合格率控制方面来讲,特别对于精度不高或磨损严重的生产线,ACR体系更适合一些,而且综合成本并不比CPE体系高。

当然, ACR替代CPE时,加工工艺要适当调整,ACR 体系显然更适合较高扭矩的工艺条件。

4　结论
(1)由于改性机理不同,加工条件对两种不同改性剂的增韧效果的影响是不同的。

(2)CPE加工条件较窄,而ACR相对要宽得多。

(3)ACR较宽的加工条件有利于工艺参数的调整,产品质量波动小。

(4)ACR替代CPE,加工工艺参数要适当调整。

中国工程塑料工业协会塑料助剂专业委员会会员大会暨’2001塑料助剂生产与应用技术、信息交流会
征文通知
中国工程塑料工业协会塑料助剂专业委员会会员大会暨’2001塑料助剂生产与应用技术、信息交流会将于2001年10月在温州召开,现向国内有关大专院校、科研单位、塑料助剂(增塑剂、抗氧剂、稳定剂、抗冲改性剂、加工改性剂、抗静电剂、填充剂、偶联剂、相容剂、发泡剂、抗菌剂、润滑剂、防雾剂等)生产单位以及塑料助剂应用(工程塑料、塑料加工、型材、管材、农膜包装材料等)单位的专家、学者、科研人员征集有关会议论文。

★论文内容:11国内外塑料及加工业的现状发展趋势;
21国内外塑料助剂的现状及发展动向;
31塑料助剂的新产品、新技术及加工设备;
41塑料助剂在塑料加工中的应用研究。

★论文要求:11没有在期刊上发表过;
21格式请参照正式期刊的要求(要有文摘、关键词、参考文献);
31来稿字迹、图表清晰(最好是打印稿,并附软盘),计量单位统一采用国家法定计量单位;
41来稿请注明作者姓名、工作单位、通讯地址、邮编和联系电话。

★征文截止日期:2001年8月20日
来稿请寄:南京市中华门钓鱼台119号(210006)　《塑料助剂》编辑部
联系人:杨小玲　刘琴　张怡　电话/传真:025-*******
中国工程塑料工业协会
塑料助剂专业委员会8塑料助剂 2000年第6期(总第24期)。