直接添加型改質(zhì)劑在PVC異型材中的應(yīng)用
黃艷1,2,朱宗奎1
（1.南京協(xié)和化學(xué)有限公司，江蘇 南京 210024；
2.南京協(xié)和工程塑料應(yīng)用研究所，江蘇 南京 210024）
摘要：本文提出了一種直接添加型環(huán)保改質(zhì)劑XH-CR55，并通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)證實(shí)了使用該改質(zhì)劑可將非活化碳酸鈣直接加入到PVC異型材體系中，從而將碳酸鈣的表面處理跟聚氯乙烯加工配方的混料過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)單，提質(zhì)降本效果顯著。該產(chǎn)品解決了目前活性碳酸鈣行業(yè)制備技術(shù)落后、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定以及聚氯乙烯加工行業(yè)特別是鈣、鋅穩(wěn)定劑體系加工范圍窄、成本高等問(wèn)題。更為重要的是產(chǎn)品可改善PVC熔體的流動(dòng)性、熱變形性，促進(jìn)塑化，使體系加工寬容性有一定提升。
關(guān)鍵字：直接添加 改質(zhì)劑 PVC 型材 非活化碳酸鈣
1 前言
碳酸鈣作為PVC型材制品的填料是PVC型材改性的重要手段之一[1,2]，在PVC型材加工中加入各種適合的填料，可以提高制品的剛性、耐磨性、硬度、耐候性、尺寸穩(wěn)定性等性能，并可降低制品的成本[3]。但PVC塑料與填料的極性差異大，親和性差，在混料的過(guò)程中造成有機(jī)相與無(wú)機(jī)相力學(xué)失衡，使高聚物內(nèi)部分散不均勻，造成制品內(nèi)部應(yīng)力集中，界面粘結(jié)力下降，直接造成制品的物理機(jī)械性能（如：拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等）下降[4,5]。因而碳酸鈣和PVC塑料之間表面能的差異帶來(lái)的分散問(wèn)題成為了在PVC型材加工中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)在PVC加工過(guò)程中近三分之一的事故都與填料碳酸鈣有關(guān)。
使用改質(zhì)劑通過(guò)干法、濕法或干法、濕法結(jié)合的方法對(duì)碳酸鈣（一般是輕鈣）表面進(jìn)行活化處理（簡(jiǎn)稱活化輕鈣），將活化處理后的碳酸鈣作為配方的填充料直接加入到PVC型材配方體系中進(jìn)行加工，能有效的解決體系分散和界面相的問(wèn)題[6,7]，但受各種因素的影響，輕鈣的活化改性存在以下問(wèn)題：
（1）活化輕鈣與同等條件下未活化的輕鈣相比蓬松質(zhì)輕，裝卸、加料、下料時(shí)存在著較大的粉塵污染。
（2）目前表征輕鈣活化程度的指標(biāo)活化度，僅代表活化輕鈣在水中的溶解程度，不能很好的衡量輕鈣的活化程度。
（3）活化輕鈣批次間穩(wěn)定性差?；罨p鈣多為間歇式過(guò)程，批生產(chǎn)量低，大批量生產(chǎn)活化效果差，因批次間的活化差異大，從而給PVC配方和型材加工帶來(lái)潛在的不穩(wěn)定因素和風(fēng)險(xiǎn)。
2 生產(chǎn)試驗(yàn)配方
表1 XH-CR55在陜西某型材公司試驗(yàn)配方（20份碳酸鈣）
|
原料
|
原樣1
|
試樣1
|
|
PVC樹(shù)脂（SG-5）
|
100.0
|
100.0
|
|
CPE
|
9.0
|
7.5
|
|
ACR401
|
1.0
|
0.5
|
|
鈦白粉（金紅石）
|
4.5
|
4.5
|
|
活性輕鈣
|
20.0
|
——
|
|
輕鈣
|
——
|
20.0
|
|
復(fù)合穩(wěn)定劑CH505C（協(xié)和化學(xué)）
|
3.8
|
3.8
|
|
改質(zhì)劑XH-CR55（協(xié)和化學(xué)）
|
——
|
0.5
|
|
潤(rùn)滑劑
|
適量
|
適量
|
|
色母料
|
適量
|
適量
|
表2 XH-CR55在黑龍江某型材公司試驗(yàn)配方（30份碳酸鈣）
|
原料
|
原樣2
|
試樣2
|
|
PVC樹(shù)脂（SG-5）
|
100.0
|
100.0
|
|
CPE
|
10.0
|
8.0
|
|
ACR401
|
1.2
|
1.0
|
|
鈦白粉（金紅石）
|
4.5
|
4.5
|
|
活化輕鈣
|
30.0
|
——
|
|
輕鈣
|
——
|
30.0
|
|
復(fù)合穩(wěn)定劑
|
4.0
|
4.0
|
|
改質(zhì)劑XH-CR55（協(xié)和化學(xué)）
|
——
|
0.6
|
|
潤(rùn)滑劑
|
適量
|
適量
|
|
色母料
|
適量
|
適量
|
表3 XH-CR55在河北某型材公司試驗(yàn)配方（40份碳酸鈣）
|
原料
|
原樣3
|
試樣3
|
|
PVC樹(shù)脂（SG-5）
|
100.0
|
100.0
|
|
CPE
|
12.0
|
10.0
|
|
ACR401
|
1.8
|
1.0
|
|
鈦白粉（金紅石）
|
4.5
|
4.5
|
|
活化輕鈣
|
40.0
|
——
|
|
輕鈣
|
——
|
40.0
|
|
復(fù)合穩(wěn)定劑CH505C（協(xié)和化學(xué)）
|
4.5
|
4.5
|
|
改質(zhì)劑XH-CR55（協(xié)和化學(xué)）
|
——
|
0.8
|
|
潤(rùn)滑劑
|
適量
|
適量
|
|
色母料
|
適量
|
適量
|
表1、表2、表3為輕鈣和活化輕鈣體系使用XH-CR55分別在陜西、黑龍江和河北型材公司試驗(yàn)配方，根據(jù)不同配方體系進(jìn)行生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)和材料主要力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。
為保持原配方體系的各項(xiàng)性能指標(biāo)的平衡，根據(jù)對(duì)比測(cè)試和相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，建議選用沉降體積略低于原配方體系中的活化輕鈣的輕鈣。
3 結(jié)論
使用直接添加型改質(zhì)劑可用輕鈣直接代替活化輕鈣，并可改善PVC熔體的流動(dòng)性、熱變形性，促進(jìn)塑化，對(duì)整個(gè)PVC配方體系加工成型溫度降低3~10℃，使加工寬容性有較為明顯的提升，因而可在一度程度上部分取代或減少抗沖擊改良劑CPE和加工改性劑ACR的用量，優(yōu)化了PVC異型材的配方體系，有效降低了PVC材料加工難度和風(fēng)險(xiǎn)。適當(dāng)調(diào)配直接添加型改質(zhì)劑的用量在加工材料機(jī)械力學(xué)性能基本不變的前提下可增加碳酸鈣的用量或降低加工助劑ACR和CPE的用量。
直接添加型改質(zhì)劑XH-CR55改善了PVC異型材改性中無(wú)機(jī)粉體必須預(yù)先活化處理的現(xiàn)狀，糾正了用活化度的高低來(lái)判斷活性無(wú)機(jī)粉體質(zhì)量好壞的誤區(qū)，改變了增加無(wú)機(jī)粉體必須以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)的意識(shí)，解決了偶聯(lián)劑易水解、使用繁瑣、功能單一的問(wèn)題，突破了無(wú)機(jī)粉體在進(jìn)行表面活化處理前都需要干燥的常規(guī)，打破了只有橡膠、彈性體才能增強(qiáng)、增韌的神話，引導(dǎo)了改性助劑復(fù)合化、專用化、功能化的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)降本、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目的。
