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PVC/ACR低温抗冲改性剂的应用

PVC塑料门窗由于具有优异的保温、降噪、密封等特性,因而得到了广泛的应用。尤其在我国北方寒冷地区及沙尘暴易发地区,更加充分的展现出无比的优越性。但是PVC塑窗经过多年的使用也暴露出一定的弱点,如耐低温冲击性差、开裂、老化变色等问题。

国内外抗冲改性剂的应用

我国从上世纪80年代引进PVC塑料门窗制造技术以来,抗冲改性剂基本以CPE为主,而且我国的生产能力很强,产量大,有供大于求的趋势。因此国内生产PVC塑窗型材的企业使用CPE做为抗冲改性剂十分普遍。由于生产CPE的企业市场竞争比较激烈,造成个别厂商以量取胜,而忽视产品质量,影响部分PVC塑窗用型材生产企业的产品质量的稳定性。如热变形温度下降,工艺不稳定,冲击性能因CPE的质量而波动,直接影响了PVC塑窗的质量。虽然许多专业技术人员在配方设计中已注意到PVC塑窗耐低温冲击性能等问题,但始终围绕CPE为改性剂来提高低温抗冲性能,因而实际效果并不明显。随着技术进步,国产新的抗冲改性剂ACR的出现,经试用较明显的提高了PVC塑窗低温抗冲性能等问题。

90年代后随着我国丙烯酸酯(ACR)产量的增加成本下降,让更多的PVC塑窗用型材生产厂采用。ACR的优越性越来越显示出了提高PVC低温抗冲性能,减少开裂,同时改善老化变色等问题的效果十分明显。目前,国外尤其是欧洲所使用抗冲改性剂主要是ACR,性能明显的优于CPE等做改性剂的产品。因此ACR的应用是提高和改善PVC塑窗性能的重要途径。

抗冲改性剂的选择

对抗冲改性剂的选择应注意以下几个方面:

1、与PVC树脂相容性要适中,如果相容性过大,两种完全呈分子级的混合,抗冲改性剂可能起到增塑剂的作用,与PVC分子紧密附着,而使冲击力直接作用于P V C链上,起不到提高抗冲的作用。反之,若两者相容性过小达不到均匀分散,失去了对PVC的粘附力,无法对冲击力起吸收作用。

2、玻璃化温度要低,能在低温下增进PVC的抗冲击性能。

3、分子量要高,必要时最好轻度交联,以提高增强效果。

4、对PVC的表现性能及物理性能无明显影响。

5、耐候性要良好,离模膨胀性小。

6、与PVC共混工艺性好。

7、耐热性(耐变形、热稳定)要好。

8、经济性。

任何一种改性剂都不是十全十美的,因此在选择时除了注意以上几个方面,还要看其主要功能。下面就国产ACR 的几个品牌和日产的ACR 与CPE 的流变性能、挤出性能和简支梁冲击强度做以对比,以供选择时参考。(见表1、表2、表3)

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从以上数据可以看出国产品牌的ACR的工艺性及产品的性能均与日产的无大差异,在实际应用中,效果也是良好的,离模膨胀率变化也不大。

丙烯酸酯系列抗冲改性剂的特性及应用

由于丙烯酸酯是“核—壳”结构弹性体,赋予其改性一系列的优越性:优良的抗冲击效果 “核—壳”结构的抗冲击性能优于网络结构聚合物(CPE、EVA)。就玻璃化温度而言,CPE为-10℃~-20℃,而丙烯酸酯可达-56℃,所以低温冲击性能明显优于CPE。最新开发的TAE-858玻璃化温度可达-60℃以上,提高型材低温冲击性能效果显著。

加工工艺范围宽,操作工艺稳定 CPE加工温度范围窄,因为氯化聚乙烯结构和PVC接近,温度高(185℃),掺和性好,易破坏网络结构,导致抗冲击性能下降。如果温度低,塑化不好,分散不良,也影响冲击、外观等各项性能,而丙烯酸酯抗冲改性剂就不存在上述问题,加工温度较宽,易操作,成品率高,生产稳较低的热收缩率,尺寸稳定性好使用A C R 抗冲改性剂的P V C 型材一般100℃、60分钟收缩率较低,一般都在1.5% 以下。而CPE 则较高,一般在1.5%以上(标准要求≤2.5%)。这个项目实际意义是检验P V C型材的纵向应力。纵向应力的大小影响因素为塑化凝胶度的高低和工艺牵引的快慢。因此造成分子之间的残余应力过大,而且局部较为集中,是P V C异型材应力开裂的主要原因。采用ACR抗冲改性剂对改善型材的应力开裂有明显作用,在低温组装开裂较少。适合型材的高速挤出,并有流动改性剂的作用 ACR抗冲改性剂物理结构合理,所以加工范围宽,挤出速度快,适应较高的剪切速度,适用于高速挤出。熔融温度低,而且流动性好,可以省去A C R流动改性剂,降低成本。

制品表面光泽度好 由于ACR 易塑化,熔体强度低,凝胶度较高,所以产品表面光泽度高。实验表明,用CPE改性,一般光泽度在20%~40%之间,而采用A C R改性之后,光泽度可达到40%~65%,产品光滑细腻,手感好。

提高焊角强度 由于ACR 应用后提高了塑化性能,使PVC型材本体性能提高,另外由于加工温度较宽,适应性强,提高了焊接强度,因此明显的提高了焊角强度。

提高了PVC型材的耐侯性 目前国内PVC 型材使用CPE 抗冲体系都发生不同程度的变灰、变黄现象,这与C P E有直接关系。CPE 经紫外光辐照后白度变化较大,可达到50%,而ACR变化只有30%。

因此严重影响PVC型材的外观颜色变化。使用A C R是提高耐侯性和抗光老化变色的重要途径。



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