MBS对硬质PVC透明线管配方的改性研究

2020-02-11 09:09:23

聚氯乙烯（PVC）是五种通用热塑性树脂之一，产量仅次于聚乙烯，因为它具有灵活的分子链，具有优异的耐磨损、阻燃、透光性等优点，而且价格低廉，在国民经济发展的各个行业中均会出现它的身影，比如：管材、薄膜、防腐材料等，但是PVC 也存在缺点，热稳定性差、韧性不足、抗冲击性差，如何改变PVC 的缺陷，以满足不同领域的需要，具有很重要的现实意义.

目前，研究者们对PVC 增韧、增强方面做了大量的改性，其中共混改性是常用的方法，最常使用的是MBS 增韧改性PVC，它是甲基丙烯酸甲酯（MMA）和苯乙烯（SM）接枝聚合在丁二烯- 苯乙烯橡胶（SBR）或聚丁二烯上的共聚物。该助剂属于热性弹性体，既有橡胶的性质，又有塑料的性质，目前得到多数研究者认可的主要有两种理论：

（1）剪切屈服- 银纹化机理：其机理是存在于MBS 中的弹性体主要是通过粒子的形式分散在PVC 中，在受到较大的冲击时，这些位置处的粒子应力集中，从而会导致诱发银纹或剪切带，吸收大部分能量，冲击强度可以

明显提升，达到增韧目的。

（2）网络增韧机理：MBS 中的弹性体和PVC 的相容性比较好，可以在周围形成网络结构，当施加较大的外力后，这些网络结构可以吸收、缓冲大部分能量，避免造成材料的应力集中，相对提高了材料的抗冲性能；增韧机理因为其折光系数跟PVC 的相匹配，极性相近，溶解度参数相近，不仅不会降低制品的透明性，还能改善硬PVC 体系的加工性.

1 硬质透明PVC线管配方设计要求

1.1 PVC树脂的选择

目前透明料选用最多的是乙烯法生产的聚氯乙烯，该法生产的聚氯乙烯白度高，具有较好的力学性能、热稳定性，颗粒粒径分布范围比电石法生产的粒径窄光学性能优异，考虑选择乙烯法生产的PVC。

1.2 稳定剂的选择

PVC 热稳定剂的作用是防止PVC 受热分解，抑制PVC 的变色，吸收HCl 阻止其自催化作用外，还需要和PVC 相容性好，对制品的耐候性、力学性能有一定改善作用。透明制品中应用较广泛的稳定剂是硫醇化甲基锡稳定剂，具有用量小，稳定效果好，同时具有较好的耐候性能、耐硫化污染，和一定的润滑效果，但是缺点是价格昂贵，因此综合考虑添加2~3 份为宜。

1.3 润滑体系的选择

在配方设计中，润滑体系的选择尤为重要，按作用可以分为外润滑剂和内润滑剂两类。硬质透明PVC 基料由于不含增塑剂，物料的粘性相对较大，因此润滑剂的量应该有所提高，用量在2~3 份。常用的PVC 润滑剂有金属皂类、脂肪酸类、脂肪酸脂类、高效复合润滑剂等种类，采用多元醇硬脂酸G78 和蓖麻油酸酯GH4 作为润滑体系，其中G78 的特点是在外润滑剂的特点是在物料和机器之间形成一个润滑层，降低混合料和机器的机械摩擦，减少塑料与金属表面的粘附力；GH4 有内润滑的作用，能够降低熔体粘度，提高塑料的熔融速率，改善塑化性能。

1.4 其他助剂的选择

PVC 制品带有微黄色，为了改善外观、光泽度，需要加入群青、分散紫配合使用；在实践中根据拼色原理，加入一定的荧光增白剂OB-1 基础上，加入群青、分散紫、塑料蓝能达到淡紫色的效果，能够满足用户需求；

3、基础配方

根据基础配方对MBS不同用量进行试验

4、性能分析

4.1、拉伸性能

当MBS 含量大于15 份后，B-513 共混体系的拉伸强度下降趋势明显。这是因为MBS 含有一定量的橡胶成分，这部分起到增韧作用，对材料的强度有减弱的作用，因此随着MBS 的量的提高会降低共混体系的拉伸强度，一般添加量在4~8 份为宜。

4.2、冲击性能

随着MBS 含量的增多，逐渐在PVC 基体中形成了分散型的“海岛”结构，从而可以吸收多余能量，宏观表现为冲击强度提升，但是MBS 过量后又会造成冲击强度下降，这是因为MBS 粒子间距离太短，会发生凝聚，未吸收的应变转为热能对材料造成破坏，一般添加量在8 份为宜。

4.3、断裂伸长率

随着MBS 粒子在PVC 中相容性较好，随着含量的提高，逐步提升了体系的界面粘结能力，避免产生应力集中，而且MBS 的丁二烯弹性体含量增加进一步提高了体系的弹性形变，因此断裂伸长率随MBS 增加而增大。

4.4、维卡软化点

随着MBS 的含量增加呈下降趋势，但是总体趋势比较平缓。其中B-513 的维卡软化点随MBS 的增加变化幅度较大，推测可能是由于该牌号含有的橡胶相含量较多导致的。一般添加量在5份为宜。

4.5、透明度和雾度

随MBS 的加入增加，共混体系透光率呈上升趋势，雾度值呈下降趋势，显示出了所合成的共混物具有良好的透光度；当MBS 在8 份左右，透光率提升幅度大，当含量大于10 份，体系的透光率上升趋势变平缓；一般来说PVC 透明度由透光率和雾度决定，透光率越大，雾度越小，则透明度越大，反之透光率小，雾度大，则透明度较差，在实际中MBS 用量一般选择8 份左右较能满足需求；

5、结论

（1）随着MBS 含量的提高，断裂伸长率、冲击强度有逐渐升高趋势，当B-513 含量大于8 份后增速逐渐平稳；随MBS 含量增加对共混物的拉伸强度有降低的作用；

（2）加工性能方面，随着MBS 的增加具有提高平衡扭矩的效果，但是塑化时间减小幅度较大，可以避免物料在螺杆的停留时间，有利于改善加工性能；

（3）透明性结果来看，MBS 含量在8 份左右，体系的透明度可以达到很好的要求，当大于10 份后，体系透光率上升及雾度下降趋势均变缓慢，从配方成本、实际应用方面考虑8 份较合适。

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