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PVC加工助剂的发展前景

2021-05-25 09:49


较章简介
 1.1前言
聚氯乙烯PVC是世界上较早的工业化树脂品种之一,也是五种普通合成塑料之一。它具有良好的物理和机械性能,可用于生产建筑材料,包装材料,电子材料,日用消费品等,并广泛用于工业,农业,建筑,交通,电力等领域在电信和包装方面,它是目前仅次于聚乙烯的世界第二大塑料品种,占全球合成树脂总消费量的29。
自2004年以来,国内PVC生产量已超过聚乙烯和聚丙烯,跃居较,并且发展迅速[1]。
 PVC的天然颜色是淡黄色的半透明光泽。
透明度比聚乙烯和聚丙烯好,但比聚苯乙烯差。根据添加剂的量,它可以分为软聚氯乙烯和硬聚氯乙烯。柔软的产品具有柔韧性和韧性,并具有粘性。硬质产品的硬度高于低密度聚乙烯。
但低于聚丙烯,拐点处会发白[2]。
常见产品:板,管道,鞋底,玩具,门窗,电线护套,文具等。
它是一种聚合物材料,它使用氯原子代替聚乙烯中的氢原子。 n
聚氯乙烯的结构式为:[―CH2 ― CHCl―] n 
其结构为:碳原子呈锯齿形排列,所有原子均通过sigma连接键。
所有碳原子都经过sp3杂化。
随着现代技术的发展和对聚氯乙烯的需求,在加工过程中添加某些添加剂会改变PVC的性能。 ## #ACR系列PVC加工助剂是具有特殊结构的高分子量聚合物。
在PVC产品加工过程中,由于热强度差和附着力弱,很容易结焦和分解,难以生产出高质量的产品。加入加工助剂ACR,可促进PVC的胶凝和熔体流动。
润滑性得到改善,从而提高了熔体的热强度和伸长率,并改善了产品的内部和表面质量[3]。
从而明显缩短了塑化时间,改善了加工性能,并获得了理想的PVC产品。
 1.2了解ACR加工助剂
 ACR树脂是热塑性塑料通过甲基丙烯酸甲酯MMA和丙烯酸丁酯的种子乳液聚合获得的接枝聚合物。它是具有抗冲击改性和加工改性双重功能的塑料添加剂。
在硬和半硬PVC产品中,尤其是化学建筑材料,例如异型材,管件,板材,泡沫材料等[4]。
它不仅可以提高PVC产品的抗冲击性,而且可以显着提高树脂的熔体流动性,热变形,树脂的耐候性和产品表面的光泽度,显示出优异的综合性能。 n
丙烯酸抗冲改性剂A​​CR是一种丙烯酸聚合物,一种白色,易流动的粉末。
 ACR是具有抗冲改性和加工改性双重性能的塑料添加剂。
由于林业资源的变化,对PVC塑料门窗及相关建筑材料的需求迅速增长,这促进了抗冲改性剂的消费。
 ACR主要用于提高冲击性能并添加
在性能方面,PVC是通用塑料的重要品种。它具有高强度,低价格和一定的阻燃性,但抗冲击性差限制了其在建筑材料领域的应用。
在PVC的抗冲改性剂中,ACR可以在基本保持强度的同时大大提高PVC的抗冲击性。它还可以显着改善PVC的熔体流动性,热变形,耐候性和表面光泽。添加了ACR的
 PVC产品还可以在户外扩展色牢度,并广泛用于装饰板,门,窗,异型材,百叶窗,管道,管件,导管和注塑产品等[5。 ]。
这是近年来发展迅速的产品。
 ACR抗冲改性剂还用于工程塑料,例如聚碳酸酯和聚酯及其混合物。
第2章分类ACR的“ ACR”是通过甲基丙烯酸甲酯MMA和丙烯酸丁酯的种子乳液聚合获得的热塑性接枝聚合物。它可以分为加工改性剂和抗冲改性剂。
用于改善塑料冲击性能的添加剂称为冲击改性剂。耐冲击ACR通常是通过将甲基丙烯酸甲酯MMA接枝到丙烯酸烷基酯弹性体上而制成的,具有核-壳结构。
核是一种低度交联丙烯酸橡胶聚合物,壳是与甲基丙烯酸甲酯具有良好相容性的接枝聚合物。
加工类型ACR主要旨在提高PVC的加工性能。它通常是通过甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚生产的。
添加ACR加工改性剂后,可以显着改善PVC树脂的熔体流动性,热变形和表面光泽。

 2.1加工助剂ACR 
 PVC加工助剂是一种高分子材料的类型。当在PVC中添加少量1〜5份时,可以显着提高PVC树脂的加工性能,而不会严重损害其他性能。
此添加剂与增塑剂或润滑剂不同,因为它与PVC高度相容,分子量约为1-2×105-2.5×106 g / mol,无表层粉末,在模塑过程中会被加热过程。
首先将其软化,然后将周围的树脂颗粒紧密粘合在一起。通过摩擦和热传递,促进熔融和胶凝,熔体的粘度不仅不会降低,甚至会增加粘度。由于分子链
 PVC的缠结可提高PVC的弹性,强度和可延展性。
此外。具有核-壳结构的加工助剂由PVC的相容部分和不相容部分形成。它与PVC整体不相容,因此具有外部润滑剂的功能,但不会沉淀和结垢。
有延迟效果。
因此,根据这些应用特性,加工助剂可分为五类:通用,润滑,透明,SAN,耐热和超高熔体强度。
 2.1。 1通用加工助剂
通用加工助剂的主要功能是促进PVC混合物的增塑。
这种产品可广泛用于PVC硬质产品,例如PVC型材,PVC管材,P
VC注射管配件和PVC泡沫制品等。
 2.1.2润滑加工助剂
除了促进材料的增塑外,润滑加工助剂还具有金属的作用。剥落,防止熔体与金属表面粘附,并延长驱动周期
 2.1.3透明加工助剂
透明加工助剂的主要功能是促进PVC化合物的增塑而不会影响PVC的光学性能。
此类产品可应用于所有PVC产品,特别是PVC透明产品,例如透明片材,透明薄膜和其他吹塑产品。
 1.4.4 SAN型加工助剂
# ## SAN与苯乙烯-丙烯腈共聚,可以有效地促进PVC的增塑,改善表面光泽度,可以显着提高PVC产品的热变形温度,并赋予PVC产品更高的表面硬度和刚度。
# ## 2.1.5耐热加工助剂
耐热改性剂可以提高PVC,ABS和其他塑料产品的热变形温度,同时与PVC和ABS具有良好的相容性,并可以提高产品的表面光泽度。
主要用于生产线卡,电信卡,电气设备外壳和其他需要高PVC耐热性的产品。
产品优点
出色的热稳定性和较高的发热量变形温度,与PVC,ABS和SAN的良好兼容性,出色的分散性,出色的加工性能和良好的表面质量。

 2.1.6超高熔体强度加工助剂
超高熔体强度加工助剂是由丙烯酸酯单体聚合而成的高分子量产品,它们的主要功能是:
可用于生产PVC泡沫制品
可降低PVC硬制品的生产成本
与普通加工助剂相比,它可以适应较低的加工温度
产品优点
它具有超高的分子量和粘度,超高的熔体强度,优异的产品表面光泽度以及较低的零件使用量可以降低成本。 
 2.2抗冲ACR 
 ACR抗冲改性剂通常是指交联低玻璃化转变温度Tg的丙烯酸单体聚合物,例如聚丙烯酸丁酯,以PBA为核,和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等具有较高Ts的聚合物。它是壳层,是具有两层或更多层核-壳结构的复合聚合物。
它不仅可以有效提高PVC的冲击强度,还可以用于增韧和改性脆性或低韧性聚合物,例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA,聚苯乙烯PS,尼龙和聚碳酸酯PC。当ACR用于PVC的增韧改性时,它可以在较低的剂量(通常为6-8phr)下获得更好的增韧效果,同时具有改善PVC加工性能的作用。增韧效果随加工温度的变化很小。
产品的拉伸强度,硬度和耐候性优于CPE和其他抗冲改性剂改性的PVC。鉴于上述原因,ACR抗冲改性剂在国外被广泛使用,尤其是在欧洲和北美。用于PVC型材的抗冲改性剂几乎是所有ACR树脂。
国内的
由于价格和来源等因素,PVC型材生产配方中的大多数抗冲改性剂都是CPE树脂,只有少数制造商开始使用ACR抗冲改性剂。
 2.2.1 ACR增韧PVC 
硬质PVC在室温下的缺口冲击强度为2〜3LJ / m2,为半脆性聚合物。
壳层PMMA聚合物使用ACR抗冲改性剂来增韧PVC,主要起到保护橡胶相核心和改善ACR与PVC相容性的作用。真正的增韧效果是交联的PBA橡胶相。
典型的ACR增韧PVC的相结构如图1所示。
图片中的白色是分散在PVC连续相中的橡胶颗粒,显示了橡胶的典型海岛相结构。  
图1 ACR增韧PVC的相结构
增韧机理
橡胶对塑料增韧的主要机理包括开裂,开裂剪切带和空化理论。
当脆性塑料(例如PS和PMMA)通过ACR进行增韧时,增韧效果主要来自作为应力集中器的海岛型弹性体颗粒,以及引起大量开裂的基体,从而吸收了大量的冲击能。
干涉减少了裂纹末端的应力,并阻碍了裂纹的进一步发展。
对于PVC塑料的ACR增韧半脆性脆韧过渡态,大量的机械性能研究表明,橡胶颗粒中会产生空腔,这被认为是主要的增韧机理。
 WU等。 11提出了渗透的概念,并逐渐完善了橡胶空化增韧的理论。该理论认为,基体1PD中相邻橡胶颗粒之间的距离是影响材料韧性的重要因素,并且与橡胶粒径d有关。
与橡胶相体积分数φf的关系为:
如果橡胶颗粒可以在基质内部空化,并且形成的空腔足够紧密,则橡胶颗粒之间的基质层可以屈服,并能达到增韧效果。
 Dompas [20]等。 [2,3]提出了橡胶内部空化的标准。他们认为,橡胶的内部空化可以看作是空化产生的应力能与空化产生的新表面能之间的平衡。结果模型表明,空化产生的应力能与空化产生的新表面能之间存在平衡。通过拉伸试验,可以被气蚀的较小橡胶颗粒尺寸发现,橡胶中的气蚀开始仅由橡胶颗粒的尺寸决定。耐气蚀性随橡胶颗粒尺寸而降低,小的橡胶颗粒不能被气蚀。
 Dompas等。还发现增韧效果与增韧体系中微孔的形成机理有关。内部橡胶颗粒的内部空化和PVC /橡胶颗粒界面的分离产生坐压,从而促进了PVC基体的应力屈服。
 Yanagase等。据认为,由ACR改性剂产生的空腔产生有限的应变,并且释放的应力小于基质中微纤维的强度。此时,发生稳定的变形,并改善了ACR增韧的PVC的韧性。
从ACR的增韧和冲击改性机理可以知道,将ACR引入PVC可以生产出正性橡胶空化是提高材料韧性的ACR的本质。因此,影响橡胶空化的因素,例如橡胶相
抗冲改性剂是具有优异综合性能的PVC抗冲改性剂。具有明显的增韧作用,可以促进PVC增塑,具有良好的耐候性。
第4章ACR的生产工艺和使用方法
 4.1 ACR的生产工艺 ## #4.1.1加工助剂的生产过程
 ACR加工助剂的一般加工过程:
原料添加剂→聚合反应器→搅拌加热引发聚合→聚合物乳液→喷雾干燥→颗粒状产品
 4.1.2 ACR生产技术
 ACR是具有核-壳结构的聚合物弹性体。它是聚合物领域中粒子设计思想的具体体现。
其制备方法大多采用乳液聚合的逐步聚合方法,包括传统的乳液聚合和核-壳乳液聚合。优点是在合成反应过程中可以根据不同需要控制颗粒的组成,大小,壳厚,壳核比,表面功能特性等,得到的粒径分布为
合成ACR树脂的主要原料是丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯。
在实际生产中,通常将丙烯酸酯和诸如苯乙烯,丙烯腈等单体进行乳液聚合,以形成具有较低玻璃化转变温度的聚合物,即具有弹性体特性的核,然后与甲基丙烯酸甲酯混合,苯乙烯等进行接枝共聚以形成具有核-壳结构的聚合物。
这种乳液聚合的乳液的固体含量通常在42-48之间,将乳液干燥并脱水,得到水质量百分比小于1的白色粉末状产品。 ## #核-壳乳液聚合是ACR树脂生产技术的核心。
尽管ACR的核-壳结构包括硬核-软壳结构,软核-壳结构和硬-软-硬三层结构,但目前市场上的主要品种是软核-硬壳结构。具有这种结构的ACR
树脂具有良好的性能并被广泛使用。软核-硬壳结构的核-壳乳液聚合涉及将硬单体接枝到通过较乳液聚合形成的软胶乳颗粒上。乳化剂的种类和用量,核
壳比,壳单体加料方法,种子胶乳颗粒橡胶核的交联度,种子粒径,交联剂的种类和用量等因素均对核有很大影响ACR乳胶颗粒的壳结构和ACR较终产品的性能。
 Impact。
干燥过程是ACR树脂生产技术中的难点。该方法是使具有高固体含量的共聚物乳液脱水,以使固体物质水的质量分数小于1。常用的干燥技术包括喷雾干燥或破乳和共聚物乳液的离心分离。
,然后煮沸并干燥。
目前,较新的ACR研究技术是使用PVC的ACR接枝共聚。
 ACR-g-VC接枝共聚物树脂是ACR胶乳和VC单体的悬浮聚合反应,以ACR分子为主链,VC为支链,并将VC接枝到ACR聚合物上形成共聚产物并存在在聚合体系中。
 VC在乳胶存在下均聚和VC接枝共聚,因此较终产品包括均聚PVC,接枝PVC ACR和未接枝ACR。