聚氯乙烯增韌改性研究進展

陳潤嬌（廣東天安新材料股份有限公司 528061）

聚氯乙烯是工業(yè)上用量和產(chǎn)量略低于聚乙烯的常用塑料，性能良好，具有耐磨損、絕緣、耐腐蝕、阻燃的優(yōu)點，并且聚氯乙烯有廣泛的原材料來源，加之原材料價格便宜，其在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。但是，聚氯乙烯有較差的熱穩(wěn)定性和較低的強度，工業(yè)實際應(yīng)用當(dāng)中，需要對聚氯乙烯進行增韌改性。目前工業(yè)上主要通過彈性體與聚氯乙烯進行共混從而達到聚氯乙烯增韌改性的目的。采取此種方式，雖然聚氯乙烯的韌性顯著提高，但是聚氯乙烯的流動性、耐熱性以及剛度等性能受到很大影響。納米材料性能特異，其自身有較大的比表面積和較小的尺寸，可產(chǎn)生表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，納米材料作用下增韌改性得到的聚氯乙烯，流動性、耐熱性、剛度等性能顯著提高，增韌改性聚氯乙烯中應(yīng)用納米材料成為近年來研究的熱點。

一、增韌改性相關(guān)機理

本文主要介紹聚氯乙烯增韌改性的以下機理：

1.彈性體機理

彈性體將聚氯乙烯的粒子進行包裹，形成一個連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使材料受到的沖擊力得到有效吸收，并且彈性體包裹的聚氯乙烯粒子破裂后，也可吸收一部分沖擊力，從而提高聚氯乙烯的韌性，達到增韌改性的目的。

2.有機剛性粒子機理

聚氯乙烯連續(xù)相中存在分散均勻的橢圓形粒子或者剛性粒子，且聚氯乙烯分散相與連續(xù)相之間有不同的泊松比和楊氏模量，且聚氯乙烯分散相與連續(xù)相之間存在的靜壓力較高，分散相界面與基體有效粘合時，聚氯乙烯分散相粒子受到該靜壓力的作用而拉長，有較大形變產(chǎn)生，使剛性粒子轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性粒子，吸收沖擊力的能力加強，使材料的韌性進一步加強。拉伸剛性粒子時，剛性粒子附近的基體會發(fā)生反作用，也可在一定程度上吸收沖擊力，加強聚氯乙烯的抗沖擊強度。

3.無機剛性粒子機理

當(dāng)聚氯乙烯基體有效粘合RIF時，可集中存在的應(yīng)力，使銀紋大量出現(xiàn)并保持穩(wěn)定，使聚氯乙烯基體發(fā)生作用，可有效吸收沖擊力，達到增韌改性的目的。

二、納米粒子增韌改性聚氯乙烯

納米材料性能特異，其自身有較大的比表面積和較小的尺寸，可產(chǎn)生表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，納米材料作用下增韌改性得到的聚氯乙烯，流動性、耐熱性、剛度等性能大幅提高，增韌改性聚氯乙烯應(yīng)用納米材料成為近年來研究的熱點。主要機理是納米粒子可有效集中存在的應(yīng)力，使其附近的樹脂出現(xiàn)一定程度的開裂，使變形功得到一定的吸收；聚氯乙烯中的納米粒子還具有使裂紋鈍化、阻礙的作用，最終可有效控制開裂的程度；聚氯乙烯材料受到?jīng)_擊時，納米粒子與其附近的樹脂產(chǎn)生微開裂較多，從而可有效吸收力。

1.納米碳酸鈣增韌改性聚氯乙烯

碳酸鈣是一種無機填料，廣泛應(yīng)用于高分子復(fù)合材料的生產(chǎn)中。將無機填料如碳酸鈣等添加到塑料、橡膠產(chǎn)品中，可使產(chǎn)品的剛度、尺寸一致性、耐磨耐熱性等性能顯著提高，生產(chǎn)成本進一步降低，具有很好的增韌改性效果，受到廣泛關(guān)注。近來，聚氯乙烯應(yīng)用納米碳酸鈣進行增韌改性時，通常首先表面改性納米碳酸鈣粒子，然后再將其作用于聚氯乙烯。最近，有研究發(fā)現(xiàn)，先處理聚氯乙烯材料，后進行增韌改性也能取得比較理想的效果。目前，有研究者將納米碳酸鈣粒與彈性體如C PE等結(jié)合為母粒，然后再作用與聚氯乙烯，取得更好的增韌改性效果。

2.納米二氧化硅增韌改性聚氯乙烯

納米材料中有著舉足輕重的地位的一員是納米二氧化硅，其在聚氯乙烯增韌改性中有非常重要的應(yīng)用。納米二氧化硅不僅可增強聚氯乙烯材料的韌性，還可使聚氯乙烯材料致密性明顯增加，顯著提高聚氯乙烯材料的防水性能和透明度。納米二氧化硅作用于聚氯乙烯后，可使材料獲得額外的阻隔、補強增韌性能，也使材料更利于存放以及有更高的流變性能。有研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化硅表面經(jīng)過振磨、超聲等方法處理后，可使納米粒子在聚氯乙烯基體中分散更為均勻，使聚氯乙烯材料的韌性和強度明顯提高。并且，納米二氧化硅粒子改善聚氯乙烯材料韌性和強度的效果與其粒子表面進行振磨處理的時間也有一定關(guān)聯(lián)，給予其6h振磨后混合，聚氯乙烯有最好的韌性增強效果。

結(jié)束語

聚氯乙烯增韌改性的措施有很多種，由于納米材料應(yīng)用于聚氯乙烯的增韌改性有其特殊的優(yōu)勢，表現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。納米材料應(yīng)用于聚氯乙烯的增韌改性并未進行廣泛的生產(chǎn)，仍處于開發(fā)和研究階段。因此，增韌改性的機理的研究應(yīng)進一步深化，同時加強納米材料增韌改性聚氯乙烯的相關(guān)研究，使生產(chǎn)成本降低，工藝簡化，使工業(yè)化生產(chǎn)早日實現(xiàn)，進一步推動聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)快速發(fā)展。

[1]曾偉立.聚氯乙烯樹脂耐熱和增韌改性研究進展[J].中國塑料,2011,25(10):7-12.

[2]張靜.增韌改性聚氯乙烯的研究進展[J].中國塑料,2012,26(12):14-17.

[3]李明.聚氯乙烯增韌改性的研究進展[J].精細化工原料及中間體,2012,(4):22-26.