提高PVC配方耐寒性的方法

1、.提高 PVC配方耐寒性的方法PVC 塑料是五大通用合成塑料之一，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。PVC塑料具有良好的物理及机械性能，可用于生产建筑材料、 包装材料、电子材料、日用消费品等，广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差，硬PVC 的使用温度下限一般为-15oC ，限制了 PVC 材料在某些方面的应用。通过对PVC 树脂和助剂的调整，可以有效地提高PVC 塑料的耐寒性，满足低温需要。本文着重从配方角度论述了提高PVC 耐寒性的一些方法，供大家参考。1 PVC 树脂PVC 树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物，其玻璃化温度

2、依分子量大小为75105o C，相对分子质量越大，粘数越高，PVC 大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加，PVC 链段增长，材料的耐低温性愈好。在常规 PVC 配方中，如只需应付北方冬季寒冷气候，可采用选取粘数稍高，即平均分子量稍大的 PVC 树脂，可以是同一牌号中粘数值偏高的PVC 或更低牌号树脂。另外，在一些特殊要求的制品中，如可耐-30oC 的血袋等制品中，可选用高聚合度聚氯乙烯树脂（平均聚合度大于2000 ） 1，这是因为高聚合度PVC 有着比常规PVC 树脂大的结晶度和类交联结构，使大分子间滑动困难， 弹性增加，同时分子量增大， 分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒

3、性。2 增塑剂增塑剂作为PVC 软制品的重要配方组分，对软制品的性能影响很大，如要求制品在低温下使用， 必须选择好增塑剂的类型。目前作为耐寒性增塑剂使用的主要有脂肪酸二元酸酯、直链醇的邻苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及环氧脂肪酸单酯等。据报道，N,N- 二取代脂肪酸酰胺、 环烷二羧酸酯，以及氯甲氧基脂肪酸酯等，也是低温性能优良的耐寒增塑剂。提高 PVC 软制品的耐寒性，一般可通过增加耐寒增塑剂的用量来获得。DOA （己二酸二辛酯）、 DIDA （己二酸二异癸酯）、DOZ （壬二酸二辛酯）、DOS （癸二酸二辛酯）是作为耐寒增塑剂使用的代表性品种，由于一般耐寒增塑剂与PVC 的相容性都不十分好，

4、实际上只能作为改善耐寒性的辅助增塑剂使用，其用量通常为主增塑剂的520% 。 2另外， 2,2,4- 三甲基 -1,3- 戊二醇二异丁酸酯（ TXIB ）、硬脂酸丁酯、 LHAT 酸一二甘醇一二一 2 一乙基酸酯等产品也具有耐寒增塑剂的作用。;.蒋佩芬研究指出3 ，以改善薄膜耐寒韧性及低温伸长为目的时，使耐寒增塑剂与六甲基磷酰三胺并用为佳。 因为六甲基磷酰三胺虽本身不是耐寒增塑剂， 但它可以有效地降低各种增塑剂的凝固点，达到强化薄膜耐寒效果的目的。3 改性剂改进 PVC 低温耐冲击强度性能差的有效办法是加入玻璃化温度较低，在室温下显示高弹性的高聚物，统称为改性剂。其中所添加的高聚物应与 PVC

5、 有相近的溶解度参数，有一定互溶能力，能形成两项结构的共混物，从而改善制品的低温冲击强度。张正红研究结果表明4，CPE 可提高制品的低温性能，冲击强度等。 随着 CPE 用量的增加，PV C 制品的冲击性能会逐渐提高。当用量增加到一定程度时，PV C 制品低温冲击性能会趋于稳定，在8、 9 份左右达到合适的性能价格比。粉末丁腈橡胶（NBR ）随用量增加，会使硬 PVC 的低温冲击强度逐步提高。EVA 流动性能很好， 玻璃化温度低， 低温增韧效果好，但成本高。 ACR 有优良的低温冲击强度及耐侯性能，并可改善制品的外观，一般加入5 份就可达到很好的效果。高冲击型MBS 的玻璃化温度较低，对PVC

6、 材料的低温脆性有良好的改善作用，但耐候性差。ABS 可提高 PVC 材料的低温冲击强度，同时改善制品的外观。另外， SBS 等一些含有橡胶相，且具有较低玻璃化温度的物质，也有提高PVC 冲击强度和耐寒性的作用。韩辉升等研究改性软质PVC 耐寒性结果表明5，共混改性软质PVC 的耐寒性能明显受高分子改性剂品种和用量的影响。通过各种方法测试发现，Elvaloy 711 （乙烯一醋酸乙烯一氧化碳共聚物）, NBR-26 （块状丁睛橡胶）,Chemigum P83（预交联粉末丁睛橡胶）等高分子改性剂能够显著改善软质PVC 的耐寒性能， 而某些高分子改性剂如CPE 和低 VA 含量的 EVA 则会损害

7、软质PVC 的耐寒性能。丁睛橡胶类改性剂由于可改善软质PVC 的耐介质(汽油 )性能，从而能够提高经汽油浸泡过的软质PVC 的低温性能。市场上推出的耐寒剂，如 K-175C 、N-550C 等产品其实是为了改善PVC 低温柔顺性和抗冲强度而开发的一种苯乙烯类改性剂。由于其具有较低的玻璃化温度，并与PVC 具有良好的相容性，具有一定增塑和增韧作用。所以在 PVC 中加入后，能提高和改善PVC 低温性能。4 热塑性弹性体热塑性弹性体 (TPE) 是一类在常温下显示橡胶弹性，在高温下又能塑化成型的合成材料，因此，这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点，它既可以作为复合材料的增韧剂，又可以作为复合材料的

8、基体材料，这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚脂类、间规1， 2- 聚丁二烯类和聚酰胺类等产品。目前比较多用作复合材料增韧剂的是苯乙烯类和聚烯;.烃类。PVC-TPE制品的耐寒性至少不低于软质PVC ，采用耐寒增塑剂和耐寒配方时，PVC-TPE在-45 下仍保持良好的弹性。在耐寒、耐海水制品方面诸如船舶密封件、集装箱密封件、船用软管等， PVC-TPE 也受欢迎。如 H4040 、 H3303 等牌号的 TPE 与 PVC 有好的相容性，添加后能明显改善 PVC 的低温柔顺性，显著提高其耐曲绕能力，降低脆化点。日本塑料技术公司最近也开发出一种热塑性聚氨酯-聚氯乙烯弹性体。 6这种材

9、料以TPU 和PVC 及第三组份配合后经混炼而成，充分发挥了TPU 和 PVC 两者优良特性，具有以下优点：(1)TPU 作为 PVC 的增塑剂使用， 消除了过去软质聚氯乙烯存在的增塑剂迁移、挥发的问题。 (2)PVC 材料的脆化温度也由30降低到 68 ，达到了特殊耐寒级。5 填充剂填充剂对软质PVC 耐寒性的影响与其增塑剂吸收量有关，一般趋势是增塑剂吸收量小的填充剂对耐寒性影响小，而炭黑、硬质陶土等增塑剂吸收量大的填充剂，则会使PVC 耐寒性有比较明显的降低。硬质 PVC 中加入填充剂往往会影响冲击性能，尤其是低温脆性会随填充剂用量的增加而增大。这是因为填充剂作为无机粒子被加入PVC 中时

10、，它会填入分子链间。当用量少时，它填入一些分子链的缝隙中，起补强作用； 或填入分子链间，起到增大分子间距离而使体系韧性增加的作用。 但当其用量增加时，随着分子间距离的增加，分子间的作用力被破坏，加上低温时，分子链段的活动性降低，材料抵抗外界冲击力的能力剧烈下降。所以对硬PVC 的低温冲击性能有不良影响。填料经过处理后，会对材料拉伸性能有所改善，但对低温抗冲性能的改善不太明显。究其原因，与填料粒子占据了PVC 分子链的活动空间有关。尽管活性填料与PVC 分子链的结合力增大， 但这种增大， 只在分子受拉伸力时的强度有所提高，而材料的脆性只会因填料粒子加入的增多而增大。纳米碳酸钙、超细碳酸钙添加到

11、PVC 中，由于小尺寸效应，使其具有类似改性剂的作用，在一定用量范围内可以改善 PVC 材料的低温性能，但由于没有低的玻璃化温度，效果没有改性剂明显，而且添加到一定量后，材料的低温脆性会上升。6 其它助剂在一般配方中， 可以采用提高具有促进塑化作用的内润滑剂用量，而减少加工助剂添加量的办法，但在耐寒配方中不推荐此种方法。因为加工助剂的作用不仅仅在于改善PVC 的加工;.性，而且，它的作用对于制品的低温性能有较大的改善，这一作用润滑剂无法替代。软质 PVC 阻燃增塑剂最常用的是磷酸三甲苯酯，但磷酸三甲苯酯的低温性能很差，所以在需要考虑耐寒性的场合使用烷基磷酸酯更为适合。常用稳定剂对PVC 制品的耐寒性均有消极作用，不同品种的稳定剂因其形态和物性不同，对制品耐寒性的影响也不尽相同。由于必不可少， 而且用量有限， 因此，一般配方设计时很少考虑这方面的问题。总之，通过选 / 换用耐寒性更优的助剂，引入一些具有抗寒功能的聚合物等一系列配方