CPE、 MBS、ACR 抗冲改性效果的对比
栏目:行业动态 发布时间:2018-02-27 08:19
为了提高产品的抗冲击性能,在生产过程中要添加抗冲改性剂。用于硬质PVC型材行业的抗冲改性剂主要有CPE、MBS和ACR。其中CPE、ACR改性剂的分子结构中不含双...
为了提高产品的抗冲击性能,在生产过程中要添加抗冲改性剂。用于硬质PVC型材行业的抗冲改性剂主要有CPE、MBS和ACR。其中CPE、ACR改性剂的分子结构中不含双键,耐候性能好,广泛用于户外建筑材料。目前就CPE和ACR对PVC冲击改性的效果讨论很多,国外对ACR性能的推荐,除强调它对低温冲击强度的大幅度提高外,还强调它对耐候性、加工性能的改性,而CPE对加工温度的敏感性也已被生产实际所证实。因此,目前在欧洲、美国以丙稀酸酯为主导来改进PVC的抗冲击性。在我国,由于只有少数厂家生产抗冲ACR改性剂,品种和牌号均不能满足市场需要,而且质量尚欠稳定,价格偏高。因而,目前我国绝大多数(90%)异型材厂仍以CPE作抗冲改性剂,CPE依然占主导地位,丙稀酸酯应用较少,还有的厂家采用MBS。在此,我们对CPE与ACR、MBS进行一下对比试验,对它们进行全面的了解,评价各项性能孰优孰劣,以便扬长避短,合理使用。
                 实验部分
  1、实验用主要原料、规格:
  (1)树脂:聚氯乙稀PVC SG-5型
  (2)抗冲击改性剂:CPE:型号3135。ACR:KM355P。
  (3)稀土稳定剂:型号REC-E。
  (4)钛白粉:型号R105。
  (5)轻质碳酸钙。
  (6)加工助剂:ACR-201型。
  2、实验用主要设备及测试仪器:
  (1)高速混合机:型号GH-10DY,桨叶转速1250/2500转/分。
  (2)哈克密炼机和挤出机。
  (3)万能制样机。
  (4)电子拉力试验机:DXLL-3000型。
  (5)冲击试验机。
  3、实验流程及条件:
  实验流程:配料→捏合→挤出→制样→测试
  PVC中各种助剂用量如表1所示。
   表1          100份PVC中助剂的用量
助剂ACR碳酸钙钛白粉稀土稳定剂硬脂酸钙
份数1.6543.10.06
  在PVC共混体系中,表1中各种助剂用量不变,抗冲改性剂的种类和用量是变量。
  (1)捏合:将定量的PVC与助剂倒入捏合机内,高速运转,物料温度达到120℃时放出物料,冷却后装袋。
  (2)密炼:将定量的PVC共混料加入哈克密炼机中进行密炼,条件为温度180℃,转速30rpm。
  (3)挤出:将PVC 共混料加入哈克双螺杆挤出机中挤出,工艺条件为:温度TS-E1 184℃,TS-E2 187℃,TS-E3 190℃;TS-D1 191℃。螺杆转速30rpm。
  4、试样制作与性能测试:
  (1)抗冲击性能:采用国标GB/T8814-1998测试。
  (2)拉伸性能:采用国标GB/T8814-1998测试。
                结果与讨论
  1、不同改性剂对PVC共混料的流变性能的影响:
  用抗冲改性剂CPE、ACR、MBS改性的PVC共混料的流变曲线如图1所示。

图1 改性共混料流变曲线
  图1表明采用CPE塑化稍慢,但扭矩较低。共混料流变曲线中,较大扭矩可作为加工设备所需要的传动功率大小的度量,而平衡扭矩则决定了加工设备生产时的功率消耗,它们都是极重要的流变特性参数。平衡扭矩值平稳表明配方中助剂与树脂相容性好,塑化时间长短可决定设备的一些参数。扭矩低,可使挤出功率降低。
  2、各类抗冲改性剂对硬质PVC共混料挤出加工性能的影响:
  不同改性剂不同份数的挤出性能曲线如图2所示。

图2 不同份数改性的挤出性能
  由图2可见,随着改性剂份数的增加,挤出扭矩都要增加。这说明改性剂用量增加,会使物料的粘度增加,导致扭矩升高。其中CPE挤出扭矩较低,MBS次之,ACR较高。这说明用CPE作改性剂时,加工设备生产时的功率消耗低,有利于节能和降低成本。
  3、各类抗冲改性剂对硬质PVC共混料力学性能的影响:
  各类抗冲改性剂改性硬质PVC共混料的力学性能对比如表2所示。
   表2         三种改性剂挤出片材的力学性能比较
改性剂
测试项目
6份8份10份
CPEACRMBSCPEACRMBSCPEACRMBS
23℃冲击强度KJ/m2403238444947未断未断未断
-10℃冲击强度KJ/m2211717261723311832
屈服强度(Mpa)474343453943453842
  由表2可见,三种改性剂均随着用量的增加,其冲击强度增加,拉伸强度下降。三种改性剂达到8份时都能满足GB/T8814-1998的要求。但CPE具有较佳低温抗冲性能,而且价格较低。因此,采用CPE对PVC改性,将使制品的成本大幅下降。
  4、我国硬质PVC异型材抗冲改性剂的应用技术:
  据资料介绍,目前学术上将改性剂的增韧理论分为两大类:一类网络聚合物:是指抗冲改性剂在PVC基体材料中形成抵御外界冲击的弹性网,这类弹性体改性机理是在PVC材料中形成网络。另一类“核—壳”结构共聚物:这类聚合物由两部分组成,构成通常所称的“核—壳”结构,其核是一类低度交联的弹性体,壳是具有较高玻璃化温度的高聚物,粒子之间容易分离,可均匀地分散至PVC基体中,并能和PVC基体相互作用,因而可改进PVC抗冲击性能。CPE、MBS、ACR抗冲改性剂改性PVC的性能比较如表3所示。
    表3            抗冲改性剂性能比较
性能指标纯PVCCPEMBSACR
耐腐蚀性优优好好
耐气候性好好-优差好-优
低温韧性差好好-优差-好
缺口敏感性高低-中低中
弯曲变形温度中中低-中低-中
透明性优差好-优差
应力白化低高中高
加工性能熔融速率中低高中-高
熔体拉伸强度差差优优
熔体弹性中-高中中低
  由表3可见,CPE与ACR相比较:除了加工性能ACR比CPE优越外,其它性能指标CPE均优于或等于ACR。因此只要确定好成型工艺条件,并在生产实践中严格执行,所制得的制品性能价格比就是较优的。而且,目前国内的CPE厂也在大力开发CPE新品种新牌号,使其具有塑化快、热稳定性好的特性,以适应PVC型材高速挤出的要求。
                 结  论
  (1)采用CPE作PVC抗冲改性剂时塑化稍慢,但扭矩较低,有利于节能。
  (2)随着改性剂用量的增加,挤出扭矩均增加,但CPE的挤出扭矩较低,表明功率消耗低。
  (3)三种改性剂达到8份时均能满足国标要求,但CPE价格较低。
  (4)通过对各种抗冲改性剂改性性能的比较,除了ACR在加工方面略占优势外,CPE和ACR均能满足PVC型材的性能要求。

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