很多做高分子课题的研究者都会接触到聚氯乙烯和氯化聚乙烯,往往是氯化聚乙烯用于聚氯乙烯的改性。氯化聚乙烯(CPE)和聚氯乙烯(PVC)虽然名字类似,但两者的物化性能和合成途径都有着明显的区别。
氯化聚乙烯CPE
氯化聚乙烯是聚乙烯分子链上的部分氢原子被氯原子取代后的产物。氯的质量百分比一般为25~45%,饱和高分子材料,外观为白色粉末,无毒无味,具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性),与其它高分子材料具有良好的相容性,分解温度较高。
聚氯乙烯PVC
聚氯乙烯是氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小。
接枝氯化聚乙烯用于聚氯乙烯的改性
在氯化聚乙烯的性质中提到其与其他高分子材料具有良好的相容性。而聚氯乙烯是应用很广的一种材料,为了更好地使用,我们需要对它改性处理,增强它的部分性能,那么就可以运用氯化聚乙烯来达到目的。
采用球磨法对聚氯乙烯(PVC)和氯化聚乙烯(CPE)进行固相力化学处理,制得复合粒子MGC,研究了MGC对PVC的增韧增强作用及机理。与PVC/CPE相比,PVC/MGC(Y2G0.5)复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别提高了1.39%、92.11%和472.91%。分析测试结果表明,两步法球磨有利于使CPE包覆在PVC初级粒子表面,并生成部分接枝共聚物PVC-g-CPE,两相界面作用得到提高,从而使CPE在PVC体系中呈类网状结构分布,应力场体积增加直至应力网络完全构建,使材料在断裂过程中基体发生完全屈服,最终产生韧性断裂。
以聚氯乙烯的抗冲击改性为例,用于硬质聚氯 乙烯抗冲改性的高分子材料比较多,如添加 A B S、M B S、CPE来增加PVC制品的抗冲击强度。100份PVC一般用 5 份-15 份的材料进 行改性,有些PVC制品如塑料门窗、PVC吹瓶、电器制品等挤出PVC产品采用的是中、高分子量 PVC,如505原料。但是注塑加工聚氯乙烯制品时,要求注塑停留时间短,因而原料PVC如 508 的分子量 较低,而用于 PVC抗冲改性的材料的粘度又比注塑用的PVC原料粘度要高,这样 在注塑加工过程中造成分散性不好,导致产品 的抗冲性能差。
那么在这个问题上我们可以选择用接枝氯化聚乙烯共聚,来得到硬质注塑PVC抗冲改性材料。
通过冲击测试的数据,发现用含不饱和乙烯基单体接枝共聚的CPE添加到聚氟乙烯中抗冲击性能比添加CPE有很大的提高,更适于硬质聚氯乙烯注塑加工产品的冲击改性。
以下是混合两者的三种方法:
1) 直接法。直接法是把聚氯乙烯树脂与氯化聚乙烯及其他各种添加剂直接进行高速混合, 然后塑炼拉片的方法。对于聚氯乙烯/氯化聚乙烯体系,在160 ℃直接混炼时, 混炼时间从5~15 min 是氯化聚乙烯逐渐呈连续网包围在聚氯乙烯初级粒子间的过程; 从 15~40 min 是聚氯乙烯初级粒子粘连、氯化聚乙烯连续网破坏的过程。在 190 ℃混炼时, 氯化聚乙烯仅呈很小的粒子分散于聚氯乙烯基体中,当共混物中氯化聚乙烯呈连续网络结果, 聚氯乙烯呈分散的初级粒子时, 共混体系的冲击强度较高。
2) 母料法。为使聚氯乙烯粉粒周围有足够的氯化聚乙烯, 使其初级粒子分离, 从而设计了母料法。即先把部分聚氯乙烯及添加剂与 100%氯化聚乙烯经高速混合, 再开炼拉片, 然后把剩余的聚氯乙烯添加剂加入开炼机上混合塑化。观察母料法聚氯乙烯/氯化聚乙烯=10/1 的共混物形态发现, 聚氯乙烯初级粒子呈表面光滑的球分布于橡胶网中, 且初级粒子相互粘连的情况几乎不存在了, 同时, 氯化聚乙烯的分布更加均匀。
3) 聚氯乙烯粉料预剪切法。由于在聚合过程中生成的初级粒子结合过紧会造成直接共混形态中聚氯乙烯初级粒子的粘连。若能预先将这些聚集粒子碾碎, 就会增加初级粒子与氯化聚乙烯接触的机会, 为此设计了预剪切法。预剪切法就是先把聚氯乙烯和添加剂混合, 再在开炼机上塑炼, 然后加入氯化聚乙烯再混合塑炼。