1、增塑剂与碳酸钙对聚氯乙烯热性能的影响前 言聚氯乙烯(PVC)是通用塑料的主要品种之一,是世界上第二大合成塑料,在我国居合成塑料的第一位。通用 PVC 树脂具有价格便宜、透明性好、难燃、电绝缘性好和耐腐蚀等优点,可通过添加各种添加剂和运用多种成型方法制得性能各异、用途广泛的软质或硬质制品。通用 PVC 树脂的热稳定性差, 加工过程中受热会发生由活性部位(如烯丙基氯、叔氯、叔氢、带双键或过氧化物残基的端基等)引发的自催化脱氯化氢反应,形成共轭多烯链, 并进而发生断链、交联等反应而变色、降解,致使塑料制品质量变差, 性能下降; 通用 PVC 树脂的维卡软化点只有 80左右,热变形温度在 70左右。通
2、用 PVC 树脂的缺点大大限制了其应用范围 ,使其不能在工作环境较为苛刻的场合应用,长期使用温度不能超过 60, 一般制品的最低使用温度仅为-15。另外 ,由于加工困难,PVC 树脂只能用来制造一些形状比较简单的塑料制品。因此,为了拓宽 PVC 的使用温度范围,人们致力于对通用PVC 树脂进行耐热改性,开发新型耐热 PVC 树脂。当今,有关 PVC 耐热改性的研究已有大量的文献报道,如交联、卤化、共混、共聚等,其中 N-取代马来酰亚胺(RMI)对 PVC 的耐热改性正越来越受到重视。对于 PVC 树脂,提高耐热性的方法有:交联、共混、卤化、共聚等。本实验主要研究增塑剂和无机填料碳酸钙的用量对
3、pvc 热性能的影响。一 实验部分1.1 原料表 1 实验所用原料与配方组分 1 2 3 4 5 6 7 8 9PVC 树脂 100 100 100 100 100 100 100 100 100三盐基硫酸铅 4 4 4 4 4 4 4 4 4二盐基亚磷酸铅 2 2 2 2 2 2 2 2 2BaSt 1 1 1 1 1 1 1 1 1石蜡 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5硬脂酸 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5DOP+DBP 0 10+1410+1410+1410+1415+20 8+12 2+3 0轻质 CaCO3
4、 0 5 10 15 20 15 15 15 15所属小组 A3 B2 C1 A2 B1 A1 C2 B3 C31.2 仪器设备S(X)K160 双辊筒开炼机；GRH10 D 型告诉加热混合机，XLP-DQ400X400X2E 平板硫化机,XWB-300F 热变形仪，维卡软化点温度测定仪，WZY-240 万能制样机。1.3 试样的制备1.3.1 配料：按实验设计配方称量树脂和各种助剂，总量在 250 克左右。各组份用量如下：组分质量 1 2 3 4 5 6 7 8 9PVC 树脂231.48182.50220.00170.07164.50158.23220.00195.30203.25三盐基硫
5、酸铅 9.26 7.30 8.80 6.80 6.60 6.33 8.80 7.80 8.13二盐基亚磷酸铅 4.63 3.60 4.40 3.40 3.30 3.17 4.40 3.90 4.06BaSt 2.32 1.80 2.20 0.70 1.60 1.58 2.20 2.00 2.03石蜡 1.16 0.90 1.10 0.85 0.80 0.79 1.10 1.00 1.02硬脂酸 1.16 0.90 1.10 0.85 0.80 0.79 1.10 1.00 1.02DOP+DBP 018.2+25.522.0+30.817.0+23.816.4+23.023.7+31.616.
6、7+26.43.9+5.8 0表面处理CaCO3 0 9.11 22.00 25.51 32.90 23.73 3.30 29.30 30.481.3.2 混合：首先在高速混合机中用偶联剂处理碳酸钙，然后将以称量好的聚氯乙烯树脂及辅料导入混合器，盖上釜盖，按启动按钮，混合一定时间后出料，并将料清理干净。1.3.3 塑炼准备：将双辊塑炼机开机空转，试验紧急刹车装置，经检查无异象现象即可开始试验。升温：打开升温系统，将前后两辊加热，用弓形温度计测量辊筒温度，使辊筒温度稳定在设定的温度。塑炼：将辊距调节至 0.51mm 范围内，将混合料投入两辊缝隙中使其包辊，经过 5min 的翻炼，将辊距调至压片厚
7、度为 1mm 左右即可出片。1.3.4 压制: 准备：将经过塑炼的 PVC 薄片按模框大小剪成多层片材，按照模具的体积称量。烘箱预热：将称重后的样片在 100120 的烘箱预热 10min。热压：将 250kN 平板硫化机加热，控制上下板温度；通过压力调节阀调节工作压力；模具在压制温度喜爱预热 10min；将烘箱中的料片取出置于模具框内，将模具置入主平板中央，在压机上预热 10min；开动压机加压，使压力表指针指示到所需的工作压力，经 27 次卸压放气后，在工作压力下压制设定的时间。冷压：迅速去掉平板间的压力，取出模具用铜片开模具，取出制品并清理模具。1.3.5 制作标准样条：采用 WZY-2
8、40 型万能制样机按照要求制标准样条，进行相应的性能测试。其中，用于热变形温度的样条长 120mm 宽 15mm，用于测维卡软化点的样条长 60mm 宽 15mm。1.4 性能测试：1.4.1 热变形温度(HDT)的测定用 WXB-300F 自动热变形温度试验机按相关标准进行测定。热变形温度是标准试样在静载荷的作用下，形变 0.210mm 时的温度，升温速度为 120/ha。 。测定样条的配方为 A3,B3,C2。1.4.2 维卡软化温度测定采用 XWB 一 300F 型热变形维卡软化温度测定仪，测定维卡软化温度。预设变形量为 1.000mm。升温速率为 50/ha 。测定样条的配方为 A2,
9、B1,C2。二 结果与讨论：2.1 实验结果：2.1.1 实验所得维卡软化点以及热变形温度曲线见附表。2.1.2 将实验结果列表如下：热变形温度 维卡软化点A3 B3 C2 A2 B1 C2实际变形量 0.213 0.213 0.211 1.00 1.003 1.002最终温度 79.1 66.4 40.4 65.7 62.4 72.2其中，各配方增塑剂以及碳酸钙的用量立标如下：DOP+DBP 0 10+14 10+14 10+14 10+14 15+20 8+12 2+3 0轻质 CaCO3 0 5 10 15 20 15 15 15 15所属小组 A3 B2 C1 A2 B1 A1 C2
10、B3 C32.2 结果讨论：由以上结果可以看出,增塑剂的用量以及碳酸钙的用量均对聚氯乙烯的热性能产生影响：2.2.1 增塑剂对 pvc 热性能的影响：从热变形温度实验结果可以看出，增塑剂的用量 C2B3A3,碳酸钙用量C2=B3A3,相应的热变形温度为 A3B2C3,所以有随着增塑剂用量增多，热变形温度下降，即热性能变差。在维卡软化点的实验结果中，同样是增塑剂含量最少的 C2 维卡软化点最高，也证实了这一点。2.2.2 增塑剂影响热性能的原因：由于增塑剂增加了聚合物大分子之间的分子键距离，使得大分子更以活动，增塑剂含量愈多，这种机械隔离作用越显著，在相同外力作用下，大分子更易活动，形变量也就越
11、大，表现为随着增塑剂用量增加，热变形温度降低。2.2.2 碳酸钙对 pvc 热性能的影响：维卡软化点测定实验中碳酸钙的用量为 B1A2=C2。增塑剂的用量为B1A2=C2。实验所得的的维卡软化点顺序为 C2A2B1。2.2.3 碳酸钙影响热性能的原因：理论上讲碳酸钙无机填料本身具有较高熔融温度，加入到聚合物中后能提高聚合物制品的热性能。但是实验结果与此不符。综合考虑碳酸钙用量以及增塑剂的用量，维卡软化点的温度顺序应有 B1A2。而实验显示 A2B1。其原因，有待于进一步实验验证。三 结论pvc 热性能受碳酸钙即增塑剂的用量影响。且随增塑剂用量的增多，热变形温度以及维卡软化点降低，即提高了热性能。随碳酸钙用量增多，维卡软化点下降，即降低了热性能。参考文献：1 孙立梅，陈占 聚氯乙烯耐热性祠开究的现状与进展 n2 龚攀，陈国南，左建东，刘述梅，叶华，赵建青 Pvc-si 无机物复合材料性能的研究 3 杨 华，王月欣，陈 炜，康彦芳 聚氯乙烯耐热改性的研究进展
