浅析聚氯乙烯树脂耐热和增韧改性研究进展

浅析聚氯乙烯树脂耐热和增韧改性研究进展

李行辉杨晓燕昌登宇祁永生

青海盐湖镁业有限公司青海省格尔木市816000

摘要：聚氯乙烯树脂（PVC）是通用塑料的主要品种之一，具有价格便宜、透明性好、难燃、电绝缘性好和耐腐蚀等优点，但其本身也存在冲击强度低、热稳定性差及加工性能不佳等缺点，为了扩大其应用范围，人们采取各种方法对其进行改性，其中耐热改性以及增韧改性是两种比较重要的方法。本文就聚氯乙烯树脂（PVC）耐热和增韧改性研究进展进行了论述。

关键词：氯乙烯树脂；耐热改性；增韧改性；研究进展

1聚氯乙烯树脂

聚氯乙烯树脂（PVC）主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。聚氯乙烯树脂在各行各业的使用量还是很大的，从目前来看，聚氯乙烯树脂产品中35％用于软质品生产，软质品生产中主要还是包装材料、电线电缆和壁纸等。另外的65％消费领域都在硬质品的生产上，比如门窗及型材、管材、硬片及板材和管件等，不管是硬质品还是软质品，都朝着低增塑剂、无毒性方向发展。

2聚氯乙烯树脂耐热改性研究进展

由于通用PVC的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位等引发的自催化脱氯化氢反应，形成共轭多烯链，进而发生断链、交联等反应，而变色降解致使制品品质变差，性能下降，影响其加工和使用性能。因此需对通用PVC进行耐热改性。

2.1交联改性

交联是制备耐热材料的一种重要方法，通过使用适当的交联剂来共聚、接枝，或是通过光、辐射促使分子的双键发生交联反应，形成网状结构，这种网状结构的存在使分子之间不能滑移，可大大提高PVC的热变形温度，降低热收缩率，同时使力学性能也有所提高。目前，用于PVC交联的方法主要有紫外光交联、Ｘ射线交联和化学交联。相关学者通过用过氧化二异丙苯与双马来酰胺酸两者的配合来交联PVC，从他们的研究里面发现增塑剂的用量和交联剂的用量都与凝胶率的关系很大，得出的结论是如果增塑剂用量增加的话，会导致PVC的交联反应速率变慢，从而使凝胶率变低；如果交联剂用量增多的话，凝胶率也会跟着增大。所以发现了增加反应时间或者提高反应温度都可以提高凝胶率，并且交联的PVC材料的热稳定性、拉伸强度、电性能、弹性模量等均比未交联PVC好，并且随着交联PVC凝胶率的增加而增加，而其断裂伸长率则随着PVC交联程度的增加而减少了。

2.2共混改性

共混改性的方法是在PVC的粉料中加入玻璃化转变温度较高的树脂（即高分子耐热改性剂），通过2种树脂的混合提高PVC的耐热性能，该方法工艺一般比较简单，可实施性强。Ｎ－取代马来酰亚胺型（NMI）高分子耐热改性剂可提高PVC的耐热程度，且与各种树脂相容性好、无毒、热稳定性好，是应用最为广泛的PVC耐热改性剂。其中Ｎ－苯基马来酰亚胺（PhMI）和Ｎ－环己基马来酰亚胺（ChMI）是2种最重要的产品。以NMI为组分的PVC耐热改性剂一般为NMI的共聚物，既有较高的软化温度和热变形温度，又有良好加工性能和抗冲击性能，与PVC树脂共混有良好效果。PVC树脂与甲基丙烯酸甲酯（MMA）和NMI的共聚物共混，可以大幅度提高热变形温度和抗冲击性能，综合性能优于PVC与PMMA的共混物。在MMA与NMI共聚合时加入第三组分，如苯乙烯（St）、丙烯腈（AN），可以避免St与NMI二元共聚合时由于交替聚合机理而使共聚合组成不受单体配比影响的缺点，所得的三元共聚物是性能优异的PVC耐热改性剂。

2.3添加热稳定剂

提高聚氯乙烯耐热性能的一条重要途径就是添加热稳定剂，聚氯乙烯的制品结构是不一样的，所以对热稳定剂的消费结构也是不同的，我国和世界最常用的是金属皂复合稳定剂和传统的铅盐稳定剂。目前在世界上已经被商品化的热稳定剂主要有几种，例如：有机的锡稳定剂、铅盐的稳定剂、稀土的稳定剂还有金属皂复合的稳定剂等。使用最多的是金属皂复合稳定剂，它的主要组成成分是用金属皂类稳定剂，并在里面加入一些其他的复合产品，例如：有机锡类稳定剂、铅类稳定剂等。因为金属皂类稳定剂大多是由碱土金属和重金属等生成的，所以品种比较多，但是按稳定机理一般可以分为Ba／Ca和Cd／Zn两大类。金属皂的热稳定性其实要差于其他，但是它无硫污染并且有一定的润滑作用。

3聚氯乙烯树脂增韧改性研究进展

3.1纳米粒子增韧改性

纳米粒子的存在产生了应力集中效应，引发周围树脂产生微开裂，吸收一定的变形功，起到一定的增韧作用。纳米粒子在树脂中还可以起到阻止、钝化裂纹的作用，最终使裂纹不致发展为破坏性开裂；由于纳米粒子与基体树脂接触面积大，材料受冲击时会产生更多的微开裂，进而吸收更多的冲击能。（1）纳米CaCO3增韧改性PVC。在橡胶、塑料制品中添加纳米CaCO3等无机填料，可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳性及刚度等，并可降低制品成本，成为一种功能性补强增韧填充材料，受到了人们的广泛关注。（2）纳米SiO2增韧改性PVC纳米SiO2对PVC不仅具有增强增韧作用，而且利用其透光、粒度小的特性可使PVC薄膜的透明度、强度、韧性和防水性能大大提高。

3.2弹性体增韧改性

（1）网络增韧机理。弹性体会形成连续的网络结构，这种网络结构中包含有聚氯乙烯树脂的初级粒子。在这个里面想要材料的韧性得到提高，就需要做到弹性网络的结构吸收冲击能，同时需要初级粒子也会吸收部分的能量。（2）剪切屈服-银纹化理论。弹性体它会分散于基体连续相中以颗粒状的形态均匀地分布，这样才能出现两种情况，一种是宏观的均相，另一种是微观的分相，并且作为力集中体的弹性体颗粒，会因为产生和发展了这些银纹和剪切带而消耗掉大量的能量，从而增强韧性。

4结束语

随着聚氯乙烯树脂制品需求量的增加和应用范围的扩大，提高其耐热性和增韧性将是一项任重而道远的工作。上文讨论的改性方法都能使聚氯乙烯树脂的耐热和增韧性能有不同程度的提高，但目前这些方法大都停留在实验研究和开发阶段，今后应该加强其应用的研究，从而带动聚氯乙烯树脂行业健康、稳步发展。

参考文献

[1]聚氯乙烯改性最新研究进展[J].王建红，王强，张智永.化工中间体.2010（06）

[2]聚氯乙烯耐热改性的研究开发进展[J].金栋.精细化工原料及中间体.2010（03）

[3]聚氯乙烯的增韧改性研究进展[J].周杰，肖汉文，叶正涛.胶体与聚合物.2015（04）