聚氯乙烯增韧配方设计
PVC增韧改性配方
关于增加PVC韧性的可行性方案
根据出厂产品使用时反馈的信息，比如抗冲击性及韧性差，经查阅资料暂时将已有配方改为表1所示配方。
表1 PVC增韧配方
原料质量份
PVC 80
CPE 12
碳酸钙30
稳定剂 2.5
氯化石蜡0.3
HSP 0.8
钛白粉 3.5
根据已有的数据表明，在PVC填充体系中，碳酸钙最佳用量为5-15份，并且其用量越高增韧效果越低。
前配方中碳酸钙用量为50份，超出标准用量太多导致增韧效果欠佳，在综合考虑降低生产成本的前提下，暂定碳酸钙用量30份，PVC 用量80份。
CPE最为一种最常用的冲击改性剂，根据查阅资料可知，不同CPE含量的PVC/CaCO3材料的冲击强度和拉伸强度如图1所示。
由图可知，在CPE对PVC/CaCO3填充体系中，在CPE用量为12左右时其冲击强度和拉伸强度得到最大提升，故CPE用量为12份。
并且石蜡由于易溶于CPE中，能够降低体系增韧效果，故用氯化石蜡代替，用量为0.3份。
对于其他组分了解不是很多，故保持不变。
但是对于稳定剂，建议改为复合铅盐稳定剂，原因为其比表面积大，热稳定效果好，并且加工性、耐候性都非常好，用量为2份。
总之，此配方仅仅只是理论并结合一些实际的猜想，具体增韧PVC效果如何，需要通过实验结果结果来加以改动并确定具体合理的配方。
CPE协效增强增韧剂
CPE协效增强增韧剂——SPA-36——纳米自组装技术完美的结晶☞赋予PVC优秀的韧性☞大幅度提高PVC制品强度、模量、刚性☞更优异的耐候性☞显著改善PVC制品表面光泽☞更宽的加工性能☞赋予PVC更高的品质☞降低企业成本SPA-36系列增强型PVC抗冲改性剂一、技术背景聚氯乙烯（PVC）是含氯原子强极性高分子聚合物，以其成型方便、阻燃性、耐候性而获得广泛应用。
PVC分子链强极性导致分子间较强分子间力，其玻璃化温度比较高，低温冲击强度非常低，PVC复合材料发脆。
为了改善PVC的抗冲击性能，国内硬质PVC制品中通过添加CPE弹性体进行增韧。
CPE是以特种HDPE为原料，通过氯化而获得的弹性体。
CPE其玻璃化温度较高，PVC硬制品要达到使用要求，通常要加入较大份数（8～12份）才能获得较好的韧性。
由于CPE为弹性体，在PVC制品中大量加入CPE弹性体，PVC材料的强度、刚性、模量、维卡软化点大幅度降低，也就是说，CPE增韧PVC是以材料的强度、刚性、模量、维卡软化点大幅度损失为代价。
CPE含有约36%氯原子，普通的稳定剂不能抑制CPE的脱氯分解，所以PVC制品中加入CPE会导致PVC复合材料的热稳定性和光稳定性下降，耐候性变差。
同时，CPE与PVC相容差，加工熔体粘度大，一般须配合ACR加工助剂才能满足加工性能，加工温度窄、塑化效果差。
添加CPE弹性体的PVC 复合材料表面光泽度、硬度亦大幅度下降。
SPA-36是基于CPE增韧PVC固有缺陷而专门设计CPE协效剂，它是以微乳聚合法和纳米自组装技术而开发出有机/无机纳米杂化材料。
SPA-36协效增韧剂与CPE复合使用时，可提CPE在PVC复合材料中的分散性，改善CPE与PVC界面粘结性能和相容性，将CPE的互穿网络增韧与粒子点阵拓扑增韧特征集于一身，使PVC的强度、刚性、模量、维卡软化点下降幅度较小，PVC复合材料的强度与韧性达到更好的平衡，亦即，SPA-36协效剂可使PVC复合材料在获得很好冲击韧性的同时，又具有很高的强度。
聚氯乙烯型材配方设计和加工工艺
聚氯乙烯型材的配方设计流程
确定产品性能要求：根据应 用场景和需求，确定聚氯乙 烯型材的性能要求，如强度、 耐候性、耐腐蚀性等。
选择原材料：根据性能要求， 选择合适的聚氯乙烯树脂、 助剂、填料等原材料。
确定配方比例：根据原材料 的性质和性能要求，确定各 组分的配方比例，并进行实 验验证。
优化配方：通过实验验证， 对配方进行优化，提高聚氯 乙烯型材的性能和质量。
06
聚氯乙烯型材的市场前 景与发展趋势
聚氯乙烯型材的市场需求与竞争格局
● 聚氯乙烯型材的市场需求： a. 建筑行业：作为建筑材料，用于门窗、隔断、装饰等 b. 家电行业：用于制造冰箱、洗衣机 等家电产品的外壳和零部件 c. 汽车行业：用于制造汽车零部件，如保险杠、仪表盘等 d. 其他行业：如医疗器械、包装材 料等
04
聚氯乙烯型材的性能与 特点
聚氯乙烯型材的物理性能
密度：聚氯乙烯型 材的密度比金属材 料小，比其他塑料 材料大
耐腐蚀性：聚氯乙 烯型材具有较好的 耐腐蚀性，能够抵 抗酸、碱、盐等化 学物质的腐蚀
耐候性：聚氯乙烯 型材具有较好的耐 候性，能够抵抗紫 外线、氧化等因素 的影响
机械性能：聚氯乙 烯型材具有较好的 机械性能，能够承 受一定的压力和冲 击力
热成型工艺
热成型原理：利用聚氯乙烯型材在加热状态下的塑性，通过模具成型特定形状的制品 热成型工艺流程：加热、加压、冷却等步骤 热成型模具设计：根据制品形状和尺寸设计模具，确保制品精度和稳定性 热成型工艺参数控制：温度、压力、时间等参数需精确控制，以保证制品质量和生产效率
加工工艺优化与改进
加工温度控制：通过调整加工温度，提高型材质量和生产效率 模具设计改进：优化模具设计，减少废品率，提高生产效率 加工设备升级：采用先进的加工设备，提高生产效率和产品质量 加工工艺流程优化：简化加工流程，减少生产成本和时间
PVC配方设计
PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级(无毒PVC)。卫生级要求氯 乙烯(VCM)含量低于10 × l0-6，可用于食品及医学。合成工艺不同，PVC 又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。根据国家标准GB／T5761-93《悬浮法 通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定，悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVCSG8八种树脂，其中数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高， 但熔融流动越困难，加工也越困难。（SG1聚合度最高，SG8聚合度最 小）。具体选择时，做软制品时，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVCSG3型，需要加入大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂，加入 50~80份的增塑剂。而加工硬制品时，一般不加或很少量加入增塑剂，所以 做硬制品时用PVC-SG4、PVC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8 型的树脂。如PVC硬管材使用SG-4树脂、硬制品使用SG-5树脂，硬质透明 片使用SG-6树脂、硬质发泡使用SG-7、SG-8树脂。而乳液法PVC糊主要 用于人造革、壁纸及地板革和蘸塑制品等。一些PVC树脂厂家出厂的PVC 树脂按聚合度(聚合度是单元链节的个数，聚合度乘以链节分子量等于聚合 物分子量)分类，如山东齐鲁石化总厂生产的PVC树脂，出厂的产品为SK700；SK-800；SK—1000；SK—1100；SK-1200等。其SG-5树脂对应的 聚合度为1000—1100。
增塑剂
增塑剂是PVC软制品最重要的添加剂，软质PVC 的性能很大程度上取决于增塑剂的品种和用量。如在 高温下使用的电线电缆，通常选用耐热增塑剂，（如 TOTM），在低温下使用的制品使用耐寒增塑剂， （如DINA等）。软质PVC的耐候性、耐油性、耐溶 剂性、迁移性、电绝缘性等与增塑剂有密切的关系。
增塑剂从总体上可分为两大类：小分子增塑剂和高分 子增塑剂。常用软质PVC的增塑剂种类如下：
PVC类增韧配方介绍
PVC类增韧配方介绍1.TPU增韧PVC配方组成（质量份）PVC（S700） 100二碱式硫酸铅 3TPC 10二碱式硫酸铅 2SRS-g-MMA 8CaSt 1DOP 3ACR 1.2相关性能冲击强度可达58kJ/m2;拉伸强度可达43 MPa。
2.改性石油树脂增韧PVC配方组成（质量份）PVC 100CaSt 1.5二碱式硫酸铅 3石蜡 0.6二碱式硫酸铅 1.5改性石油树脂 8BaSt 1相关性能冲击强度190J/m；拉伸强度58MPa；弯曲强度104MPa。
3.CPE/SBR增韧PVC配方组成（质量份）PVC 100稳定剂 7CPE 4润滑剂 1.6SBR 6加工助剂 1.4加工条件（1）-部分与CPE和SBR先塑炼成母料，再与己塑化的PVC混炼。
（2）混炼温度180～185℃，混炼时间5～10min。
相关性能缺口冲击强度80 kJ/m2;拉伸强度50 MPa。
4.PVC高冲击透明瓶粒料配方组成（质量份）PVC（S-700） 100润滑剂 0.6ESRO 3ACR 1.5～2Ca-Zn复合热稳定剂 1.5MBS 15～18其他助剂5.PVC高冲击透明瓶粒料（有机锡复合稳定体系）配方组成（质量份）PVC（S-700） 100润滑剂 0.6～1.2ACR 1.2～1.7其他助剂 2～3MBS（BTA-730） 15～18颜料适量有机锡 1.56.PVC高冲击透明瓶粒料（Ca-Zn复合稳定体系）配方组成（质量份）PVC（S-700） 100ESHO 3～9ACR 1.2～1.7润滑剂 0.6～1.2MBS（BTA-730） 15～18其他助剂 3～5Ca-Zn（V1616） 2.0～3.5 颜料适量RHODIASTAB-50 0.1～0.4PA增强配方介绍1.长玻璃纤维增PA6配方组成（质量份数）1# 2#PA6 67.8 63.9 PP-g-MA - 4长玻璃纤维（10mm） 32.2 32.1相关性能1# 2#拉伸强度/MPa 208.4 208.6 弯曲强度/MPa 269.5 249.0 冲击强度（kj/m2） 63.4 68.7 缺口冲击强度/（kj/m2） 29.0 32.32.阻燃、抗静电增强PA6配方组成（质量份数）PA6 40～55阻燃剂 15～25增韧剂 5～8抗静电剂 5～8其他助剂 1～2玻璃纤维 25～303.玻璃纤维增强尼龙6或尼龙66配方组成（质量份数）PA6 PA66偶联剂 0.3 0.3PA6 72 -PA66 - 72改性剂A 2 2改性剂B 4 4玻璃纤维 22 22其他 0.7 0.74.抗静电型玻璃纤维增强PA6叶轮配方组成（质量百分数）玻璃纤维增强PA6（含30%玻璃纤维） 94%短碳纤维 4.5%导电碳黑 0.5%5.阻燃型玻璃纤维增强PA6叶轮配方组成（质量份数）PC 100聚乙二醇 13.7切成束状的玻璃纤维 49硅烷偶联剂 0.33加工条件先挤出造粒，然后干燥注射成型相关性能杨氏模具6.95GPa；弯曲强度170MPa浊度28%；透光率85%氢氧化物阻燃材料配方1、PE 100份，氢氧化镁100份，磷系阻燃剂10份，其它的7份，制品LOI达28.9；EVA 70 份，有机硅烷接枝改性EVA 30 份，氢氧化镁200份，其它5 份，制品LOI大于35.0;2、乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸脂60 份，EVA 40份，氢氧化镁100份，制品的拉伸强度为24.2Mpa，LOI 为35.0，电阻率为9.10×1015欧姆-厘米；3、乙烯-丁烯的共聚物90 份，LLDPE 10份，氢氧化镁120 份，硬脂酸 0.5份，过氧化物引发剂0.4份，轻度交联制品的LOI 28 .5；4、EVA100份，油酸表面处理的氢氧化镁100份，硬脂酸0.5份，抗氧剂1010 0.5份，二甲基硅氧烷基橡胶5份，碳黑5份，制品通过IEEE垂直燃烧实验；LDPE 80份，HDPE 20份，氢氧化镁125 份，碳黑25份，聚乙烯蜡2份，制品LOI达31.2，断裂伸长率150%；5、PE100份，氢氧化镁50份，硅油5份，聚酰胺5份，抗氧剂1010 2份，制品的LOI达27.6。
9-聚氯乙烯的增韧改性
ＤＮ ｓｒ ， 以Ｎ Ｚ ｎ ＣＥｃ 田 ， Ｇ ｈ ｈ Ｎ Ｓ ｓ ＾ｃ ｉ 嗯 ， ｃ Ｚ ＨＮ Ｇ１ ｓ 一 ｏ ｅ ｈ ， 扩 ｏ －３ ａａ
（． 飞Ｄ Ｒ ｔ Ｇｎ Ｃ，，ｔ ， 飞 ２刃２ ａ； １ ｏ Ｈ ａ 朋 ｃｅｅ ｏ ｒｉ 场 俪 仅 ３，伽ｎ ｉ ｓ 司 ａｏ ｎ ｏｌｎＣ． ｉ ． 场宜咖 ２ ０，伽 ｎ； ２Ｈ ｅＰｌ肥 Ｍ ｅ幽 Ｒ ．ａｒ 卯 ｒ ａｒ ￣ ｈ ｌ Ｌｖ ｐ ｉｏ ，ｔ ， 唱 肠１１ ａ ｉ ｏ ｔｉ ａ 】绝ｅ ｌ 盆 ｌ 祀 ｄ （ ３、１ａ ＱＵ ｅ 黝ｕｗ ｔ ｔｌ Ｕ ｖ ｔ ｈ 飞 ｕ ｌ ， 肠 ｉ，Ｃｅ ｄ ６ｏ” Ｃ ｎ） ． 『 欧 ｄ 雌 ｏ ｔｅ Ｐ ｅ ｎ ｙ ｆ ｈｓ ｅ ｕ ｉ ｊ ｎ ｍ ｅ ｓ ｒ （ ５ ａ
１１ 原料及配方 ．
联的弹 性体 （ 烯酸橡胶类） 丙 为核的 一类聚 合物川；
网 状结构非预定弹性体类， ｃ 颗粒，它是由 １ 如 Ｐ Ｅ ０ 万亿个以上的相对分子质量为 ３ 万左右的线形高分 ０ 子相互缠绕组成的橡胶颗粒； 过渡型弹 性体类， 其结
５ Ｃ Ｗ 一ｘ 型， Ｓ 〔 ５ 一 ： １幻 ｖ Ｐ 上海氯碱股份有限公司， １ 份； ０ 加工助剂 Ａ Ｒ １ Ｃ ４ ：吉化集团苏州安利化工 ） （ 有限公司， 份；三盐基硫酸铅：温州天盛塑料助剂 ６ 公司， 份； ６ 硬脂酸： ，份； ０３ 抗冲击改性剂： 分别 为Ａ Ｒ ＡＭ９ 型， 一 份， Ｃ、 Ｉ ２ ９ ０２ ５ 威海金乱化工有限 公司；Ａ ： ４５ Ｓ Ｂ ７７ 型，台湾奇美实业有限公司；Ｃ ： Ｅ Ｐ １ Ｂ 淄博奥齐助剂有限公司。上述原料均为工 ５ ３ 型，
ｎｃ ｉ ｃｓ 油ｏＶ ｌｄ ｆＰＣｂｎ ｏ卜 ｍ ｔ吮爬 ｔ曰 Ｐ ａ ｅ
聚氯乙烯PVC介绍及配方介绍
录目......................................................................................................... 一、聚氯乙烯. 聚氯乙烯.......................................................................................................1 .......................................................................................... 2聚氯乙烯的分类. ........................................................................................... 3聚氯乙烯的性质4 PVC板材性能：..........................................................................................二、PVC配方各物配料比.....................................................................................高级装饰用软板(质量份）............................................................................1.硬质PVC板材基本配方.............................................................................2.普通防火板参考配方...................................................................................3. 泡沫夹心型防火板参考配方.....................................................................4.彩色艺术面层防火板配方...........................................................................5.发泡防火板或超轻型防火板参考配方.......................................................6.复合材料珍珠岩板.......................................................................................三、聚氯乙烯配方介绍..........................................................................................1.树脂的选择...................................................................................................2.增塑剂体系...................................................................................................3.稳定剂体系...................................................................................................4.润滑剂...........................................................................................................5.填充料...........................................................................................................6.着色剂...........................................................................................................7.发泡剂...........................................................................................................8.阻燃剂...........................................................................................................一、聚氯乙烯聚氯乙烯1）是一种使用一个氯原子取代聚乙PVCPolyVinyl Chloride，简称：（英文：为无定形结构的白色粉末，支化度较小。
PVC-U给水管增强增韧工艺技术
PVC-U给水管增强增韧工艺技术PVC-U给水管增强增韧工艺技术佛山海达丰塑胶科技有限公司徐风飞一、概述PVC树脂的材料特性使得其制品存在强度低韧性差的问题，因此，生产企业不得不加入各种加工助剂以及抗冲剂等辅助材料改善制品性能。
市面上销售的各类加工助剂和抗冲剂的确可以有效改善PVC产品性能，但是，在实际生产过程中，要同时兼顾产品强度和韧性比较困难，产品抗冲性能提高的同时，伴随着产品强度降低，因此，如何在保持产品韧性的同时强度不变或者能有所提高是生产企业面临的并急需解决的问题。
对于PVC给水管来说，兼顾韧性和强度尤为迫切和必要，特别是建筑埋墙小口径给水管对刚性的要求苛刻但韧性也要足够高。
很多企业在生产实践中虽然可以解决这个问题，但代价是产品生产成本的极大提高，对于竞争日益激烈的今天，牺牲成本无异于缘木求鱼，得不偿失。
本课题工艺技术研究目的就在于寻找一种适宜的方法，在保证企业成本不提高的前提下，兼顾产品强度和韧性，甚至在保证产品韧性的同时产品强度还能够得以提高。
二、原料与试验本研究基于企业实际生产应用，其成果有极大的参考价值。
考虑到影响产品强度与韧性的关键因素，本课题重点研究PVC生产中的加工助剂以及抗冲剂对产品性能的影响。
2.1主要原材料与设备2.1.1主要原材料PVC树脂SG-5国产轻质碳酸钙国产钙锌稳定剂国产CPE 135A 国产润滑剂LA-W95 国产费托蜡金红石钛白粉国产ACR 国产派福瑞Polycom-P进口增强改性剂2.1.2常用加工助剂分子量表一、常用加工助剂分子量2.1.3 新型加工助剂组分与理力学性能本研究中采用的新型加工助剂派福瑞Polycom-P与基于丙烯酸酯体系的加工助剂完全不一样，它是一种复合型加工助剂。
主要由聚烯烃共聚物和无机偶联剂以及纳米改性材料组成。
派福瑞Polycom-P物理力学性能见表二。
表二、物理性能2.1.4设备SJSZ-65 锥形双螺杆挤出机国产50kN~100kN（5吨~10吨）电子万能试验机国产落锤冲击试验机国产2.2配方设计配方设计按照GBT 10002.1-2006 给水用硬聚氯乙烯（PVC-U)管材标准对PVC-U给水管物理力学性能要求进行设计。
聚氯乙烯塑料配方及加工条件试验
由于使用上的要求有所不同， PVC 塑料可以配制成硬度差异很大的材料。 通常在配方中增塑剂含量在10phr 以内，所得材料硬度较大，而增塑剂在40~ 70phr时所得材料柔软而富于弹性。但如果配方中加入大量的填充料，即使增塑 剂用量较多时，也可成为硬性材料。DOP(邻苯二甲酸二辛酯)用作增塑剂，其极
性较大，与 PVC 有良好的相容性，增塑效率高，少量加入可以大大改善加工性 能而又不致于过多降低材料的硬性。
由于 PVC 树脂受热易分解，在加工过程中容易分解放出 HC1, 因此必须加 入碱性的三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅，使 HCI 中和，否则树脂的降解现象 会愈加剧烈。此外，又因PVC 在受热情况下还有其他复杂的化学变化，为此在 配方中还加入硬酯酸盐类化合物，同样起热稳定作用。几种稳定剂同时应用，各 种组分独特效能和它们之间的协同效应，将会使材料在高温等条件下不至于破 坏。添加石蜡等润滑剂，起到降低熔体粘度，利于加工，成型时易脱模等作用。 在PVC 塑料中添加碳酸钙等填充剂，可大大降低产品的成本。
填充软质PVC
PVC
复合稳定 有机锡
剂 (g)
(g)
100
2~3
1
100
2~3
1
丁酯
60 60
CaCO3
30 60
硬 质PVC
PVC
复合稳定剂
(g)
CPE
(g)
石蜡 (g)
100
1
下
0
0.5
100
士
()4
20
0.5
100
4
5 U
30
0.5
填充硬质PVC
PVC
(g)
复合稳定剂 (g)
100
4~5
(完整word版)聚氯乙烯增韧配方设计(word文档良心出品)
聚氯乙烯增韧配方设计一、聚氯乙烯增韧配方设计背景综述聚氯乙烯( PVC)具有不易燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优点, 广泛地应用于管材、棒材、薄膜、绝缘材料、防腐材料、建筑材料等方面, 其产量仅次于聚乙烯( PE) 而居于世界树脂产量的第二位。
但任然存在下述缺点[1]:( 1) PVC 韧性差。
简支梁缺口冲击强度仅为2.4 kJ/m2,所以不能用作结构材料。
( 2) PVC 的热稳定性极差。
100℃时就开始分解 ,高于150 ℃时分解加速,而PVC 的熔融温度却为210℃。
( 3) PVC热变形温度低。
维卡软化温度(5kg)约80℃(ABS为90℃以上)。
（ 4）PVC熔融粘度较大。
熔体粘度较大，流动性较差，对加工设备要求较高。
而PVC作为硬制品时[2],首当其冲的是韧性差,这是 PVC 难以作为结构材料的主要原因。
根据Vincent[3]关于聚合物脆性-韧性断裂行为的表征,PVC属于一种脆性材料, 这种韧性差的缺陷大大地PVC的进一步发展及广泛应用。
因此, 对PVC进行增韧改性研究, 从而得到高强、高韧的PVC材料, 一直是众多研究者和商家追求的目标。
因此对PVC进行增韧改性,克服冲击强度差的缺陷,开发高强高韧PVC材料,用以代替某些工程塑料,成为众多商家梦寐以求的事情。
1.1 PVC增韧改性方法1.1.1化学改性化学改性就是通过接枝、共交联等反应方法对PVC进行改。
常用的PVC化学增韧改性方法有[4]：（ 1）乙烯基单体与氯乙烯的共聚, 如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚;( 2)弹性体与氯乙烯的接枝共聚, 如乙丙橡胶与氯乙烯的接枝共聚氯乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA) 与氯乙烯的接枝共聚。
化学改性的点是增韧改性效果显著, 不足之处是要经过复杂的化学反应, 对工艺、设备有更多要求,一般在树脂合成厂中方可实现, 因此对大多数PVC加工用户而言是不切实际的。
1.1.2 物理改性物理改性是将改性剂与PVC共混, 使其均匀地分散到PVC中, 从而起到增韧改性的作用, 该方法简单易行, 是被广泛采用且最有发展前途的增韧方法。
接枝共聚物增韧聚氯乙烯
接枝共聚物增韧聚氯乙烯§1 引 言表4-1 PS 与HIPS 性能的比较性能模量（GP a ）屈服抗张强度（MN/m 2）屈服抗张伸长率（%）断裂抗张强度（MN/m 2）断裂抗张伸长率（%）缺口冲击强度（kJ/m 2）热变形温度（℃）透明度PS3.5无无54 2.110100透明HIPS 1.617.3221404596不透明接枝共聚-共混法的典型操作程序：首先制备一种聚合物（聚合物组分I ），随后将其溶于另一聚合物（聚合物组分Ⅱ）的单体中，形成均匀溶液后再依靠引发剂或热能的引发使单体与聚合物组分Ⅰ发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用。
上述反应产物为聚合物共混物，它通常包含着三种主要聚合物组分，即聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ以及聚合物Ⅰ为骨架接枝上聚合物Ⅱ的接枝共聚物。
两种聚合物之间相容性的理论：橡胶增韧塑料是以玻璃化温度较低的橡胶作分散相。
以Tg 较高的硬质塑料母体为连续相的一种复合材料。
材料的好坏，除了分散的橡胶粒子尺寸（通塑料增韧改性物理共混共聚-共混粉料(干粉)共混：细粉状聚合物在各种通用的塑料混合设备中加以混合熔体共混：粘流温度以上用混炼设备制取均匀聚合物共熔体，然后再冷却，粉碎（或造粒）的方法。
溶液共混：加入共同溶剂中搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸出溶剂或加入非溶剂共沉淀便获得聚合物共混物。
乳液共混：搅拌混合均匀后，加入凝聚剂使异种聚合物共沉析以形成聚合物共混体系。
接枝共聚-共混嵌段共聚-共混常约为0.1～0.2μm）这一因素以外，更重要的一个因素是橡胶粒子和母体两相之间的粘结（合）能力。
即完全相容或完全不相容都是不理想的；而是希望介乎两者之间，以保证在形成橡胶分散相的同时，母体和胶粒有良好的粘结（合）能力。
作为大塑料品种之一的聚氯乙烯，目前世界上的产量仅次于聚乙烯。
用作PVC增韧改性的聚合物有多种，主要有天然橡胶(NBR)，ACR（丙烯酸酯单体的共聚物）、ABS和MBS等，其中只有ACR和MBS可用于透明制品。
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聚氯乙烯增韧配方设计一、聚氯乙烯增韧配方设计背景综述聚氯乙烯( PVC)具有不易燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优点, 广泛地应用于管材、棒材、薄膜、绝缘材料、防腐材料、建筑材料等方面, 其产量仅次于聚乙烯( PE) 而居于世界树脂产量的第二位。
但任然存在下述缺点[1]:( 1) PVC 韧性差。
简支梁缺口冲击强度仅为2.4 kJ/m2,所以不能用作结构材料。
( 2) PVC 的热稳定性极差。
100℃时就开始分解 ,高于150 ℃时分解加速,而PVC 的熔融温度却为210℃。
( 3) PVC热变形温度低。
维卡软化温度(5kg)约80℃(ABS为90℃以上)。
（ 4）PVC熔融粘度较大。
熔体粘度较大，流动性较差，对加工设备要求较高。
而PVC作为硬制品时[2],首当其冲的是韧性差,这是 PVC 难以作为结构材料的主要原因。
根据Vincent[3]关于聚合物脆性-韧性断裂行为的表征,PVC属于一种脆性材料, 这种韧性差的缺陷大大地PVC的进一步发展及广泛应用。
因此, 对PVC进行增韧改性研究, 从而得到高强、高韧的PVC材料, 一直是众多研究者和商家追求的目标。
因此对PVC进行增韧改性,克服冲击强度差的缺陷,开发高强高韧PVC材料,用以代替某些工程塑料,成为众多商家梦寐以求的事情。
1.1 PVC增韧改性方法1.1.1化学改性化学改性就是通过接枝、共交联等反应方法对PVC进行改。
常用的PVC化学增韧改性方法有[4]：（ 1）乙烯基单体与氯乙烯的共聚, 如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚;( 2)弹性体与氯乙烯的接枝共聚, 如乙丙橡胶与氯乙烯的接枝共聚氯乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA) 与氯乙烯的接枝共聚。
化学改性的点是增韧改性效果显著, 不足之处是要经过复杂的化学反应, 对工艺、设备有更多要求,一般在树脂合成厂中方可实现, 因此对大多数PVC加工用户而言是不切实际的。
1.1.2 物理改性物理改性是将改性剂与PVC共混, 使其均匀地分散到PVC中, 从而起到增韧改性的作用, 该方法简单易行, 是被广泛采用且最有发展前途的增韧方法。
硬PVC的增韧改性剂很多, 大体可分为弹性体增韧改性剂和非弹性体增韧改性剂, 效果较好的有EVA、NBR、SBR、ABS、MBS、ACR、CPE、AS、PS、超细CaCO3、纳米粒子等。
1.2 PVC增韧机理[5-6]目前,关于PVC增韧改性的机理有很多,具有代表性的主要有以下几种.1.2.1 弹性体增韧机理（ a）剪切屈服 - 银纹化理论。
弹性体粒子以颗粒状均匀地分散于基体PVC连续相中，形成宏观均相微观分相（海岛相结构）。
弹性体粒子充当应力集中体，诱发基体产生大量的剪切带和银纹。
大量剪切带和银纹的产生和发展要消耗大量的能量，从而使材料的冲击强度大幅度提高，粒子又可终止银纹和剪切带的发展，使其不致发展成为破坏性的裂纹。
此外剪切带也可阻滞转向并终止银纹或已存在的小裂纹的发展，促使基体发生脆韧转变同样提高材料的韧性。
（ b）网络增韧机理。
弹性体形成连续网络结构，包覆初级粒子网络结构，可吸收大部分冲击能，且PVC初级粒子破裂同样也可吸收部分能量，使材料的韧性得以提高。
1.2.2有机刚性粒子增韧机理（ a）冷拉机理。
刚性粒子圆形或椭圆形粒子均匀分散于连续相中，由于连续相与分散相之间的杨氏模量和泊松比不同，在两相界面产生一种较高的静压力，在基体与分散相界面粘合良好的前提下，这种高的静压力，使分散相粒子易于屈服，而产生冷拉伸分散相粒子被拉长，产生大的塑性形变，刚性粒子发生脆韧转变，从而吸收大量的冲击能量提高材料的韧性。
刚性粒子拉伸时促使其周围的基体发生屈服，同时吸收定的能量使PVC的冲击强度得以提。
（ b）高空穴增韧机理。
相容性较差的体系，刚性粒子与基体之间有明显的界面，甚至在粒子周围存在着空穴，受冲击时界面易脱粒而形成微小的空穴。
空穴的产生可吸收部分能量也可引发银纹吸收能量，从而提高材料的冲击强度。
1.2.3无机刚性粒子增韧机理当RIF与PVC基体粘合较好时,RIF的存在可产生应力集中效应,引发大量的银纹,并阻止银纹的发展促使基体发生剪切屈服,吸收大量的冲击能,从而达到增韧的目的。
1.2.4纤维状填料增韧机理对于纤维状填料增韧PVC，一般认为是由于在冲击过程中，纤维折断和从基体中抽出，要吸收能量引起的。
但这种解释尚有很多实验事实不能被说明。
1.3我国PVC增韧改性概况[ 7 8 9 ]我国对PVC增韧的研究起步较晚，从20世纪80年代发展至今，已经具有一定的生产规模，具有代表性的几个增韧体系有:PVC/NBR 、PVC/SBS 、PVC/EVA 、PVC/CPE 、PVC/PUR/SBS/-g-MMA等。
但其研究的主要方向是对其增韧剂的研究，而且发展也较为迅速，生产厂家达26家，年产量五万吨以上，产品主要以CPE 、ACR 、MBS为代表。
其中山东亚星化工集团总公司是我国CPE最大的生产企业,在亚洲也是最大的,装置规模为2.5万t/a。
ACR是一种迫切需求的改性剂 ,年产量1.9万吨以上 ,生产厂有10家。
其中吉化公司苏州安利化工厂是我国 ACR 生产能力最大的企业 ,装置规模已从1kt/a 扩大到 5 kt/a。
MBS 改性剂作为透明包装材料专用增韧改性剂 ,国内生产能力有限 ,年产量仅5kt ,生产厂约有10 家,但生产规模都很小 ,据悉齐鲁石化公司准备上万吨装置。
目前 MBS 尚需大量进口 ,进口量达6kt/a以上。
近几年来 ,我国塑料加工发展较快 ,对加工和增韧改性提出了更高要求,CPE是低性能的,而ACR 、MBS 的性能十分优异。
但在我国,恰恰是CPE 增长快 ,而 ACR 和 MBS 的发展比较缓慢。
二、实践目的（ 1）通过高分子材料加工助剂与配方技术的实训，巩固学生对《高分子材料加工助剂与配方设计》理论知识的掌握；掌握高分子材料加工助剂及树脂原料的性能特点与选用方法；理解助剂与树脂等的复配方法和要求，正确理解和掌握高分子材料配方设计的理论依据和原则方法，初步掌握设计实验方案及检测指标确定与优化能力，熟悉与巩固高分子材料助剂与配方设计理论知识，提高综合实践能力。
（ 2）使同学们在实训过程中形成文献资料等的查阅、调研及提炼能力；有效地将理论和实际紧密结合，培养创新思维和独立设计能力，提高学生配方设计和解决实际问题的综合实践能力。
三、聚氯乙烯配方设计3.1 PVC树脂的选择3.1.1 聚氯乙烯的特点聚氯乙烯( PVC) 树脂是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一[ 10], 其产量仅次于聚乙烯( PE)而居于世界树脂产量的第2 位[ 11]。
由于其价格低廉, 原材料来源广泛,具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。
但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCL。
但PVC 由于分子链极性较强, 对外显示出一定的脆性[ 12], 属于脆性材料, 这一缺点严重限制了PVC 的进一步发展和广泛应用, 因此对PVC 增韧改性研究, 一直是众多研究者和厂家追求的目标。
3.1.2 聚氯乙烯树脂的主要用途聚氯乙烯由于化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等。
聚氯乙烯的硬板广泛应用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材。
由于电气绝缘性能优良，可在电气、电子工业中，用于制造插头、插座、开关和电缆。
在日常生活中，聚氯乙烯用于制造凉鞋、雨衣、玩具和人造革等。
3.2 PVC的加工性能⒈PVC粉末树脂以颗粒状态存在，而PVC颗粒是由许多初级粒子组成的，悬浮法树脂的初级粒子大小为1~2μm，乳液法树脂的初级粒子大小为0.1~1μm；悬浮法树脂的颗粒尺寸大小为50~250μm，乳液法树脂的颗粒尺寸大小为30~70μm。
⒉PVC是无定形的高分子聚合物，没有明显的熔点，在75~80℃时变软，其玻璃化温度为80~85℃；在空气中温度高于150℃时就会发生降解释放出氯化氢，超过180℃则会迅速分解。
PVC在低于160℃时为颗粒状态，高于160℃颗粒会破碎分解成初级粒子，当超过190℃时初级粒子就会熔融。
⒊PVC的加工稳定性极不好，是热塑性塑料中最差的品种；其160℃的熔融温度高于140℃的分解温度，因此纯PVC树脂不通过改性处理是难以用熔融塑化的方法来加工生产。
⒋高温下某些金属离子会加剧PVC的降解，比如铁、镉等重金属离子，所以要严格控制重金属离子的含量，加工前进行磁选，设备要镀铬以防止产生铁锈。
⒌PVC的熔体粘度大，流动特性不好，熔体强度低，容易产生熔体破裂、制品表面粗糙等现象，特别是硬制品；因此需要添加加工助剂来改善，最常用的加工助剂是ACR。
注塑成型时，还应注意选择低速高压。
⒍PVC熔体有黏附金属的倾向，熔体间以及熔体和加工设备之间的摩擦力大，需要添加润滑剂来克服阻力。
润滑剂分为内润滑（与PVC树脂相容性大）和外润滑（与PVC 树脂相容性差）。
⒎PVC熔体属于非牛顿流体，熔体粘度对剪切速率敏感，所以对于热敏性的PVC树脂来说，在加工过程中要降低粘度，可以通过提高螺杆转速来实现，而少调整加工温度。
⒏PVC在加工前需要进行干燥处理：110℃，1～1.5小时。
⒐PVC配方中的组分很多，需要充分混合均匀。
要注意加料的顺序，吸油性大的填料后加（防止吸收增塑剂），润滑剂最后加（防止影响其它组分的分散）；还要控制好混合温度，一般热混合温度在110℃左右。
⒑PVC热分解后产生的氯化氢HCL，具有刺激性、腐蚀性，容易导致料筒和螺杆的腐蚀，因此需要对料筒和螺杆表面进行镀铬处理。
3.3 助剂选择及依据作刚性粒子增强体3.3.1 纳米CaCO3用橡胶等弹性体作改性剂来提高PVC的韧性,往往以牺牲PVC宝贵的强度、刚度、尺寸稳定性、耐热性及可加工性能为代价,显得顾此失彼,美中不足。
而近年来发展起来的用刚性粒子(RF) 增韧PVC ,不但可使PVC的韧性提高,同时也可使其强度、模量、热变形温度(HDT)、加工流动性能等得到改善,显示了增韧增强的复合效应, 要比单独使用弹性体增韧具有更好的增韧效果。
因此本实验选择刚性粒子作为增韧聚氯乙烯的原料。
纳米材料由于尺寸小、比表面积大而产生量子效应和表面效应,具有许多特殊的优异性能。
碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料，并且价格低廉，用其填充聚合物可大大降低制品的成本，并且在一定条件下可提高聚合物的性能。
在橡胶、塑料制品中添加碳酸钙等无机填料，可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳性及刚度等，并可降低制品成本。
用纳米CaCO粒子可以同时大幅提高PVC/ CPE 体系的韧性和强度, 在3用量为5%～12% 时, 体系的综合性能最好, 缺口冲击强度可由原来的4.8 kJ/ m2 CaCO3提高到8.4 kJ/ m2 , 拉伸强度由原来的46MPa 提高到50MPa。