[發明專利]一種聚氯乙烯增韌增強母粒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610060118.2
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105482320B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李侃社;牛紅梅;周遠;汪曉芹;陳創前;康潔;李錦;閆蘭英;朱雪丹
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L75/06;C08L23/28;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/34;C08G18/10;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/76
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 馮亮

技術領域

本發明屬于高分子材料加工技術領域，具體涉及一種聚氯乙烯增韌增強母粒及其制備方法和應用。

背景技術

聚氯乙烯(PVC)是世界上最早實現工業化的塑料品種之一。自20世紀30年代以來，PVC以其優良的綜合性能和較低的價格備受各工業化國家的重視，保持著長盛不衰的發展勢頭。據報道，全球2014年產能已超過1億噸。目前我國是PVC第一生產和應用大國，截至2014年底，產能、產量分別達到2600多萬噸和1600多萬噸。

PVC具有難燃、抗化學腐蝕、耐磨、電絕緣性優良和機械強度較高等優點。在加工過程中加入添加劑或采用適當的工藝和設備生產出各式各樣的塑料制品，包括板材、管材、管件、異型材等硬制品以及薄膜、人造革、塑料鞋、電纜料和泡沫材料等軟制品，被廣泛應用于工業、農業、日用品、包裝、電力和公用事業等領域。特別是PVC塑料的廣泛使用，節能意義很大，以PVC塑鋼門窗為例，生產的能耗僅為鋼窗的1/4，鋁合金門窗的1/8。在使用上，由于熱導率低，密封性好，與鋁合金門窗相比，可節能30％。

但PVC材料抗沖擊性能差，純硬質PVC制品的缺口抗沖擊強度只有2kJ/m²～3kJ/m²，屬于硬脆性材料。特別是低溫韌性差，降低溫度時迅速變硬變脆，受沖擊時極易脆裂。這大大制約了PVC材料應用范圍的進一步拓展，所以對PVC的增韌、增強、提高耐熱性等的高性能化改性具有十分重要的意義。

PVC的改性可分為化學改性和物理改性。化學改性是指通過一定的化學反應使PVC的結構發生變化，從而達到高性能化目的。共聚合反應和大分子反應是化學改性的兩大途徑。共聚合是PVC改性的主要方法，常用的有無規共聚和接枝共聚兩種。大分子化學改性有氯化和交聯等。交聯是指在PVC樹脂制備或PVC加工過程中加入交聯劑或采用放射線進行輻射交聯，可以使PVC分子鏈間產生一定程度的化學鍵合，從而提高PVC的拉伸強度、尺寸穩定性和耐熱性。

物理改性是將改性劑與PVC共混，使其均勻地分散到PVC中，從而起到增韌改性的作用，該方法簡單易行，是被廣泛采用且最有發展前途的增韌方法。填充、共混、復合是PVC物理改性最主要的改性方法。

聚氯乙烯與彈性體的共混增韌是目前研究最多、理論和應用最成熟的改性途徑之一，目前已經獲得成功的彈性體改性組分有CPE、BS、ACR、SBS、ABS、EDPM、EVA、NBR、MPR、EPR等[吳培熙，張留城主編.聚合物共混改性.北京:中國輕工業出版社,1996；Polymer,2000,41:5865-5870]。彈性體增韌PVC的機理主要有兩種：一種是以丁腈橡膠(NBR)[Appl Polym Sci,1993，49(1):132-136]、氯化聚乙烯(CPE)[US patent,4767817.1988-08-30]、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)[Polymer,2001，42(2):737-746]等為代表的網絡增韌機理。另一種是以丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)[Macromol Sci Phys,1977,B14(3):387-417]、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)[Polymer,1995,36(3):437-443]、聚丙烯酸酯(ACR)[Plastics Additive and Compounding，2002,4(9):16-18]等為代表的“剪切屈服一銀紋化”機理。

彈性體改性可以顯著提高PVC的韌性，但往往以犧牲PVC的強度、剛度、尺寸穩定性、耐熱性和加工性能為代價。采用剛性體為增韌劑，可同時達到增韌、增強的效果。將剛性體以某種方式分散于基體中，可以使體系的屈服強度、拉伸強度、斷裂伸長率以及沖擊強度均得以提高，同時材料的剛性、耐熱變形溫度及加工流動性均不受損，甚至有所改善[Polymer Engineering and Science,1985,25(12):741-756]。

彈性體可大幅度提高PVC的韌性，但又損害了PVC的強度、剛度、尺寸穩定性等其它性能；剛性粒子可同時提高PVC的韌性和強度，但對沖擊強度的提高幅度卻有限。因此，有人提出了將二者同時使用協同增韌PVC的方法，并取得了滿意的效果。研究表明，當PVC具有一定的初始韌性時，剛性粒子的增韌效果明顯優于其它無初始韌性的改性效果。因此，人們采用了先用彈性體對PVC進行預增韌，將PVC性能調至脆-韌轉變附近，然后再用剛性粒子增韌的方法對PVC進行改性，取得了很大進展[高分子學報,2002,(6):738-741]。