PVC抗冲改性剂的主要作用是改善高分子材料的低温脆化,赋予其更高的韧性。随着我国建材工业的发展,硬PVC异型材,管材正逐渐被人们所认识,并在建筑门窗、装饰材料、上下水塑料管材、管件上得到大量应用,但是未经改性的PVC塑料由于抗冲击性能差使其应用受到限制。因此必须在 PVC树脂中加入抗冲击改性荆来提高PVC的抗冲击性能。
抗冲改性剂多用于硬质PVC制品加工,以弹性体增韧为基本原理的抗冲改性剂,主要类型包括氯化聚乙烯 (CPE)、丙烯酸酯类聚合物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)等。CPE廉价易得,是通用型抗冲改性剂品种。
1、CPE即氯化聚乙烯,由HDPE部分氯化而成由于氯原子的存在 ,CPE具有了柔软性及—些橡胶性能,而且使CPB成为极性聚合物且与PVC有相同的极性基团,增加了与PVC的相容性,因而高分子链间能保持足够大的范德华力从而提高了PVC的抗冲击性,起了增韧作用。而且CPE具有促进PVC熔融、加速塑化的功能,且随CPE用量的增加,塑化时间缩短塑化扭矩、平衡扭矩增大,塑化熔体的粘度加大。目前,国内CPE型号一般用如135A、140B、239C等来标识,其中第一位数字1和2表示残余结晶度(TAC值)的大小,1代表TAC值在0~10%,2代表TAC值大于10%;第2位和第3位数字表征氯含量,如35表示氯含量为35%;最后一位是字母A、B和C,用来表示原料PE分子量的大小,A为最大,B为中间,C为最小。作为PVC改性剂使用的CPE,一般选用氯含量在30~40%左右,分子量最大的A型,TAC值小于5的CPE树脂。其添加量一般在8~12份。
2、ACR是丙烯酸酯类具有核-壳结构共聚物的统称,是聚氯乙烯的新颖改性剂,发展很快 。目前用作PVC抗冲改性剂的ACR基本有两类:一类用以改善硬 PVC的加工性能,属加工改性剂;另一类是用以提高PVC制品冲击强度的抗冲击改性剂。
两者化学组成的区别在于,ACR抗冲击改性剂含有丙烯酸酯类交联弹性体形成的核,核外是甲基丙烯酸甲酯一丙烯酸乙酯共聚物组成的壳好的ACR与PVC的共混体系的抗冲击强度可比PVC提高1O倍以上 ,而且其拉伸性能也大大提高 ,尤其适用于户外的硬 PVC塑料制品。ACR与其它的抗冲击改性剂相比,具有加工性能好 ,抗冲击效果明显,制品表面光洁美观及优良的耐老化性能。
ACR在耐候性、制品光泽性等方面优于CPE,并具有比CPE更宽的加工温度范围和较高的抗冲效能,所以是意向替代CPE的PVC抗冲改性剂。实验经验表明,一般ACR抗冲改性剂的用量范围在6~8份,也可用到10份左右。
3、抗冲改性剂MBS是MMA接枝丁苯胶乳后经盐析干燥而成的核-壳共聚物,MBS系透明硬质PVC制品的抗冲改性剂重要类型,用其改性PVC能提高其冲击强度和综合性能,因其与PVC折光率相近,使PVC抗冲改性剂是有较好的透明性,因此广泛应用于透明制品。
MBS是PVC非常重要的弹性体抗冲改性剂。由于与PVC有很好的相容性和接近的光折射率,MBS主要是被用来提高透明PVC制品的抗冲性能。当然也可用于非透明PVC制品中。由于丁二烯的存在,分子链中带入了双键,使得MBS改性的PVC耐候性能不好,不能用于户外制品。100phrPVC中加入8~15phr,冲击强度明显提高,透明性良好。但MBS用量大于15phr时,不仅透明性增加的不明显,而且冲击强度呈下降趋势。因此,MBS用量以8~12phr为宜。值得注意的是,MBS易被液体助剂溶胀,在PVC多组分原料混合时,MBS应最后加入。
3、 NBR(丁腈橡胶)作为丁二烯与丙烯腈的共聚物,与PVC有好的相容性,易在PVC中形成抗冲效果的“海-岛”结构,提高PVC抗冲性能。PVC中一般采用粉末NBR,如P83等。用量大致在5%~20%左右。
4、ABS品种、牌号繁多。但用作PVC抗冲改性剂的仅为其中的一部分。一般将橡胶含量高、模量低的ABS用作PVC抗冲改性剂。ABS中同样存在双键,因此ABS改性的PVC制品也不宜用于室外。主要由室内装饰材料及信用卡片料等。ABS不同牌号间性能差异较大,用量也不同,一般在5~15份之间。
5、另外近年来还出现的抗冲改性剂有AMB、ACM等,随着市场竞争激烈程度的加剧,成本控制也越来越厉害,CPE因价格优势、成熟的工艺以及较好的增韧效果,目前在国内抗冲改性使用量头把交椅的位置短期内难以撼动。