L I Fei 1, 2 , Y U J ie 2 , T U w e i 1, 2 , L U S he ngj un1, 2 ( 1. School of Materials Science and Metallurgical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China;
[ 关键词] 聚氯乙烯; 聚酰胺; 共混改性; 研究进展 [ 摘 要] 综述了不同种类聚酰胺( PA) 与聚氯乙烯( PV C) 共混 改性的研究进展。 [ 中图分类号] TQ325. 3 [ 文献标志码] B [ 文章编号] 1009- 7937( 2011) 01- 0001- 04
Progress in research on the blending modification of PVC/ PA
聚氯乙烯( PVC) 作为第二 大通用塑料具 有阻 燃、绝缘、廉价等优点和缺口冲击强度低、加工性能
差、耐热性能差等缺陷, 聚酰胺( PA) 作为第一大工 程塑料具有优异的力学性能和较好的机械加工性, PVC/PA 的共混改性结合了 PVC 的耐燃性、绝缘性 和 PA 的耐磨性、自润滑性、耐化学腐蚀性、耐油性, 同时可提高 PVC 的柔顺性。在聚合物共混材料的 研究与开发快速发展的今天, PVC/PA 制品依然甚 少, 各类文献报道也十分少见。这主要源于 PVC/ PA 共混的两大障碍: PVC 与 PA 相容性差; 两 者加工温度相差很大, 在绝大多数 PA 熔融的条件 下进行加工极易造成 PVC 的热降解[ 1] 。如何解决 PVC 与 PA 相容性差、加工温度相差很大的问题, 使 之更好地工业化, 是研究的难点和热点。
1 PVC/ PA6 共混
PA6 为半透明或不 透明的乳白色 结晶形聚 合
物, 具有优良的耐磨性和自润 滑性、较 高的机械强 度、良好的耐热性和电绝缘性能, 还具有自熄性和优 良的耐油性, 但吸水率较高, 尺寸稳定性较差[ 2] 。
Lij ie Dong 等[ 3] 采用溶液法使苯乙烯- 马来酸 酐共聚物( SMA) 对 PA6 进行接枝, 并运用红外光谱 和核磁共振13 C 分析证实了 SMA 对 PA6 的接枝作 用, 差示扫描量热仪显示接枝后的产物 SMA- PA6 的熔融温度降至 187 , 远低于 PA6 的 215 , 证 实了 SMA 对 PA6 的接枝有效地降低了 PA6 的结 晶度。在 SMA 增容 PA6/PVC 的共 混物中, 当 m ( SMA) m( PA6) = 5 1 且 SMA/PA6 在共混物中 的质量分数为 16% 时, 其冲击强度达到 68 kJ/ m2 , 拉伸强度达到 70 MPa, 断裂伸长率达到 130% , 可 实现对 PVC 增强、增韧的效果。
氯化钙和 PA6 在熔融挤出过程中会发 生络合 配位反应, 在合适的配比下可以制备 uPA6[ 7] 。罗筑 等[ 8] 以醋酸乙烯酯- 马来酸酐接枝共聚物( EVAg- MAH) 为相容剂, 将 PVC 与 uPA6 共混 制备了 PVC/ uPA6 共混物, 并对其形态结构与力学性能进行 了研究。通过扫描电子显微镜观察发现: 随着 uPA6 含量的增加, uPA6 粒子在 PVC 基体中的分散粒径逐 渐增大; 当 uPA6 质量分数为 10% 时, 共混物中分散 相的分散粒径为 1 m, 分散相尺寸达到最小。力学 测试结果表明: 当 uPA6 质量分Байду номын сангаас为 10% 时, 共混物 的缺口冲击强度和拉伸强度较 PVC 分别提高了约 50% 和 30% , 达到了 6. 29 kJ/ m2 和 60 MPa。
于杰等[ 9] 采用了 SMA- g - MAH、SEBS- g MAH、EVA- g - MAH 3 种相容剂对 PVC/uPA6 共 混物进行增容, 并用扫描电子显微镜对其进行了分 析。结果表明: 未添加相容剂的 PVC/uPA6( 100/20) 共混 物 的相 容 性 不 好; 添加 SEBS - g - MAH 和 EVA - g- MAH 两种相容剂后, PVC/ uPA6 共混物的 相容性得 到了 一 定程 度的 改善; 添加 SMA- g MAH 相容剂后, uPA6 很均匀地分散在 PVC 基体中。
王彩红等[ 4] 采用熔融共混的方法 制备了 PVC 与不同 接 枝 率 SMA 接 枝 改 性 PA6 ( PA6 - g -
* [ 收 稿日期] 2010- 08- 30 [ 基 金项目] 国家自然科学基金项目( 编号: 50863001) [ 联 系 人] 鲁圣军( 1971 ) , 男, 博士, 硕士生导师, E- mail: yujiegz@ 126. com [ 作 者简介] 李 飞( 1984 ) , 男, 硕士研究生, 研 究方向为聚合物加工及改性。
张军等[ 13] 以三元共聚尼龙( PA) 、PVC、丁腈橡 胶( NBR) 为主体材料, 制备了 PA/PVC/ NBR 三元 共混弹性体, 并讨论了填料品种、用量、共混温度、加 料顺序等因素对 PA/ PVC/ NBR 三元共混弹性体的 影响。结果表 明: 6 种填料对 PA/PVC/NBR 三元 共混弹性体的补强效果依次为快压出炭黑> 半补强 炭黑> 白炭黑> 活性重质 CaCO3 > 陶土> 滑石粉; 在 PA/ PVC/NBR( 10/30/60) 三 元共混 物中, 快压 出炭黑用量在 20 份以上时, 即出现明 显的补强效 果, 且用量在 10~ 50 份时, 随着其用量的增加, 共混 物的拉伸强度、撕裂强度均呈上升趋势, 耐油、耐溶 剂性能明显改 善, 但体 系的断 裂伸长 率下降; PA/ PVC/NBR 三 元 共 混 弹性 体 适 宜 的 共 混 温 度 为 120~ 140 , 超过 150 时, 其共混性能下降。
聚合物的超细粉碎可以改变其结构与形态, 进而 改变聚合物的加工性能。PA6 经过超细粉碎后可以 制成低熔点 PA6( uPA6) [3] 。鲁圣军等[ 5- 6] 采用苯乙 烯- 马来酸酐无规共聚物( R- SMA) 为增塑剂制备 了 uPA6 与 PVC 的共混物, 通过扫描电子显微镜观察 得出: R- SMA 的加入降低了 PVC 和 uPA6 间的相界 面张力, 减小了 uPA6 在 PVC 基体中的分散尺寸; 当 uPA6 质量分数为 18% 、SMA 质量分数为 5% 时, 共 混物的拉伸断面呈现典型的韧性断裂特征, 冲击强 度达到了 92 kJ/ m2 , 拉 伸强 度由 40 MPa 提 高 到 87. 7 MPa; 综合性能明显优于纯 PVC。
第 39 卷 第 1 期 2011 年 1 月
综述
聚氯乙烯 Poly viny l Chloride
Vo l. 39, No. 1 Jan. , 2011
PVC /PA 共混改性研究进展
李 飞1, 2* , 于 杰2 , 涂 伟1, 2 , 鲁圣军1, 2 ( 1. 贵州大学材料科学与冶金工程学院, 贵州 贵阳 550003; 2. 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心, 贵州 贵阳 550014)
严家发等[ 10] 研究了 PA6 低聚物的添加量对改 性 PVC 材料的流变性能的影响。通过对不同 PA6 低聚物含量的共混物在 165 的 lg w - lg w 曲线
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和 l g - lg w 曲线( w 为剪切应力, w 为剪切速 率, 为表观黏度) 的拟合分析, 发现改性 PVC 材 料为假塑性流 体; 通过 红外光谱的分 析, 推断 PA6 低聚物与 PVC 分子形成了离子型交联键。
2. National Engineering Research Center f or Compounding and Modif i cation of Poly meric Material s, Guiy ang 550014, China)
Key words: PVC; pol yamide; blending modif icati on; research progress Abstract: Progresses in research on the bl ending modif ication of PVC with di f f erent kinds of poly amide( PA) were summarized. Foundation items: National key technology R & D program ( 50863001)
2 PVC/ (PA6/ PA66/ PA1010)三元共聚尼龙
PA6/PA66/ PA1010 三元共聚尼龙为白色或微 黄色团状颗粒, 一般具有耐磨性、耐油性、耐化学药 品性、耐碱性、强韧性、弹性回复性、结晶性能低和熔
点低等特点, 可以通过改变共聚物组分的配比, 得到 从高软化点、坚硬、不易溶解到低软化点、柔软、易水 解的一系列具有特殊性能的尼龙共聚物。
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综述
聚氯乙烯
2011 年
SMA) 的共混物, 并对其进行了研究。通过 扫描电 子显微镜观察发现: 在 PA6- g- SMA 接枝率超过 5. 12% 以后, 其在 PVC 基体中能以更小的相畴均匀 地分布, 相界面很模糊, 达到了很好的相容性, 并且 接枝率越高, 增容效果越好。在 PA6- g - SMA 添 加量为 15% ( 质量分数, 下同) 时, 其拉伸断 面出现 典型的韧性断裂; 且当 PA6- g- SMA 的接枝率为 5. 12% 、添 加 量 为 15% 时, 其 冲 击 强 度 为 64. 7 kJ/m2 , 为 基 体 树 脂 的 161. 7% ; 拉 伸 强 度 为 55 MPa, 为基体树脂的 148. 6% 。
3 PVC/ 其他尼龙
PA11 为白色、半透明结晶形聚合物, 相对密度 小、熔点低、吸水性低、尺寸稳定性好、耐油、耐低温、
第1期
李 飞等: PVC/ P A 共混改性研究进展