多层复合家电膜中PVC基材的改性研究.pdf

第４卷第４期２０１０年１２月材料研究与应用ＭＡＴＥＲｌＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＩ。ｌＣＡＴｌ０ＮＶ０１．４，Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２Ｏ１０——文章编号：１６７３９９８１（２０１０）０４０６３卜０４多层复合家电膜中ＰＶＣ基材的改性研究吴昊，曹有名，孙兴好（广东工业大学，广东广州５１０００６）摘要：用ＮＢＲ对家电膜中ＰＶＣ基材进行共混改性，对ＰＶＣ基材的力学性能进行了测试并对微观结构进行了观察，结果表明：随着ＮＢＲ加入量的增加，ＰＶＣ与ＣａＣＯ。的界面结合状况明显改善，材料的断裂伸长率大幅增加，ＮＢＲ加入量为１５份时断裂仲长率达到５５９．９１％，较没有加入ＮＢＲ时增大５０％；拉伸强度变化不大，约为２４ＭＰａ；撕裂强度和拉伸屈服应力略有下降．综合考虑，ＮＢＲ加入１０～１５份时，ＰＶＣ基材的综合性能最佳．关键词：聚氯乙烯；丁腈橡胶；断裂伸长率中图分类号：ＴＱ３２５．３；ＴＱ３３６．４文献标识码：Ａ近年来，多层复合家电膜作为新型高分子材料，与金属板材实施热贴合，可以完全替代油漆口】．多层复合家电膜加工过程体现了节能减碳、能够大幅降低对环境的污染；储存过程成本低，使用时耐磨损耐腐蚀性好、而且色彩丰富及装饰效果好，可用于冰箱门体面板、空调面板、洗衣机外壳等方面，应用前景广．国内多层复合家电膜尚处于研制阶段，存在一些问题如聚氯乙烯（ＰＶＣ）韧性较差，易发皱；制备软质家电膜时需要加入大量增塑剂，低分子量增塑剂易迁出，导致家电膜在长期使用过程中变硬，性能变差．近年来许多学者进行了相关研究，高海燕等人［ｚ］采用Ｐ８３改性ＰＶＣ，随着Ｐ８３用量增加，共混物的断裂伸长率不断提高，拉伸强度和熔体流动性呈单峰形变化，Ｐ８３用量为２０份（质量份数，下同）时，力学性能和加工性能最佳．Ｑｉｎｇｇｕｏ’Ｗａｎｇ［３４３等人—采用超细全硫化粉末丁腈橡胶（ＮＢＲＵＦＲＰ）改性硬质ＰＶＣ，通过改性ＣａＣＯ。在ＰＶＣ基体中达到了好的分散效果，ＰＶＣ材料的拉伸强度略有增加，韧性得到了明显提高，而且ＮＢＲ粒径越小，性能增加越大．本论文采用粉末丁腈橡胶（ＮＢＲ）共混改性ＰＶＣ，略降低力学性能的情况下，明显提高了ＰＶＣ——收藕日期：收稿日期：２０１００９２１作者简介：吴吴（１９８６一）．男，山东菏泽人，研究生材料的韧性，满足了应用的需要嗍．１共混改性机理ＮＢＲ和ＰＶＣ的极性、溶解度参数均十分相近，而且ＮＢＲ中含有少量的ＰＶＣ树脂隔离剂，和ＰＶＣ的相容性好［６１］．在ＮＢＲ和ＰＶＣ共混体系中，ＮＢＲ“”相分散于ＰＶＣ相中形成海一岛结构，连续的ＰＶＣ相保持材料的力学性能，在受到冲击时分散的ＮＢＲ相成为材料的应力集中点，诱发产生银纹及剪切带，—吸收能量［８］．同时，ＮＢＲ的加入能改善ＰＶＣ和ＣａＣＯ。的相容性，减小分散相粒径，减少体系的缺陷，增韧效果明显．２试验部分２．１原料ＰＶＣ（型号Ｓ－６０），台湾台塑公司产品；ＮＢＲ（型号ＣｈｅｍｉｇｕｍＰ８３）预交联的丙烯腈和丁二烯的共聚物，其中丙烯腈质量分数为３３％，以ＰＶＣ树脂进行隔离以保障ＮＢＲ的自由流动，法国伊立欧化学公司产品；稀土钙锌稳定剂（型号Ｇ孓２１Ａ），广州广洋万方数据材料研究与应用高科技股份有限公司产品；ＣａＣＯ。及ＤＩＮＰ、环氧大豆油均为一般工业品．２．２试验方法首先将稳定剂和ＰＶＣ粉末混合，再加入增塑剂和ＣａＣＯ。，搅拌均匀．然后用双辊开放式炼塑机将℃混合好的粉体进行塑化，前辊温度为１６０，后辊温℃度为１６５，塑炼２ｒａｉｎ后加入ＮＢＲ，再继续塑炼８ｒａｉｎ，调节辊距拉出片材．将塑化好的片材放入塑料℃模具中，用平板硫化机在１８０下热压６ｍｉｎ，压板的上限压力为１２ＭＰａ，然后将模具放入冷压机中，冷压３００Ｓ．最后将压制好的片材在冲片机上裁剪成相应形状，分别进行拉伸测试和撕裂测试．用微机控制电子万能拉力试验机对试样进行拉伸测试和撕裂测试，拉伸测试按照甥料拉伸性能试验标准ＧＢ／Ｔ１０４０一９２进行，拉伸速度为１００ｍｍ／ｍｉｎ，原始标距为２５ｍｍ；撕裂测试是按照通用撕裂试验标准进行，拉伸速度为１００ｍｍ／ｍｉｎ．在低真空环境中，用扫描电镜（ＳＥＭ）观察试样断面的微观结构．２．３仪器与设备ＳＫ一１６０Ｂ型双辊开放式炼塑机，上海橡胶机械厂制造；ＱＬＢ－Ｄ型平板硫化机（热压），上海橡胶机—械一厂制造；ＳＴ９２７０型平板硫化机（冷压），广州皮革机械厂制造；ＣＰ一２５型冲片机，上海化工机械四厂制造；ＣＭＴ４２０４型微机控制电子万能拉力试验机，深圳新三思材料检测有限公司制造；￥３４００Ｎ型扫描电子显微镜，日本日立公司生产．３结果与讨论３．１微观结构图１为试样的扫描电镜图，图中颜色较深部分为ＰＶＣ基体，发亮部分为ＣａＣｏ。粒子．从图１（ａ）可见，不加ＮＢＲ时，ＣａＣＯ。粒子与ＰＶＣ基体间有空隙存在，而且ＣａＣ０。团聚现象严重．这表明两种组分间相容性差、结合力弱，在受力时ＰＶＣ材料的缺陷会导致应力集中，影响材料的强度和韧性．从图１（ｂ）可见，加入１５份ＮＢＲ后，ＣａＣＯ。粒子与ＰＶＣ基体间空隙基本消失，ＣａＣＯ。粒子分散均匀而且部分包埋在ＰＶＣ基体中，界面结合状况明显改善．这表明ＮＢＲ的加入能改善ＣａＣ０。和ＰＶＣ间的结合状况，使ＰＶＣ材料中的缺陷减少、韧性提高．图１试样的ＳＥＭ图（ａ）不加ＮＢＲ；（ｂ）ＮＢＲ加入量为１５份３．２力学性能图２为ＮＢＲ加入量对ＰＶＣ断裂伸长率的影响．从图２可见，随着ＮＢＲ加入量的增加，ＰＶＣ材料的断裂伸长率明显提高．当ＮＢＲ加入１５份时，ＰＶＣ的断裂伸长率达到５５９．９１％，较没有加入ＮＢＲ时增大近５０％；继续增大ＮＢＲ的含量，ＰＶＣ的断裂伸长率提高不大．这是由于ＮＢＲ和ＰＶＣ的万方数据第４卷第４期吴昊，等：多层复合家电膜中ＰＶＣ基材的改性研究相容性好，ＮＢＲ在ＰＶＣ基体中分散均匀并作为应力集中点吸收冲击能；ＮＢＲ能够改善ＰＶＣ和ＣａＣＯ。的相容性，提高ＣａＣＯ。的分散程度，起到增韧ＰＶＣ的作用．爨讶妪譬戳齿图２ＮＢＲ加入量对ＰＶＣ断裂伸长率的影响图３为ＮＢＲ加入量与ＰＶＣ材料撕裂强度的变化曲线．从图３可见，当ＮＢＲ加人量小于１０份时，ＰＶＣ的撕裂强度明显下降；当ＮＢＲ加入量继续增加时，ＰＶＣ撕裂强度下降趋势减缓；当ＮＢＲ加入量为１５份时，ＰＶＣ的撕裂强度下降到９５．９５ＭＰａ，较没有加入ＮＢＲ时下降２０％．矗Ｌ芝趟骥球蠢图３ＮＢＲ加入量对ＰＶＣ撕裂强度的影响图４为ＮＢＲ加入量对ＰＶＣ拉伸强度及拉伸屈服应力的影响．从图４中拉伸强度曲线可以看出，随着ＮＢＲ加入量增加，ＰＶＣ的拉伸强度基本不变，保持在２４ＭＰａ左右，表明ＮＢＲ的加入对ＰＶＣ材料的强度影响较小．从图４中拉伸屈服应力曲线可见，随着ＮＢＲ加入量增加，ＰＶＣ的拉伸屈服应力持续下降，表明ＮＢＲ以软链段形态分散于ＰＶＣ中，使得共混材料的柔韧性增加，分子间作用力下降．综合考虑，ＮＢＲ的加入在改善ＰＶＣ材料韧性的同时，力学性能略有下降，当ＮＢＲ的加入量为１０～１５份时，ＰＶＣ材料的综合性能最佳．日屯茎Ｒ翻罄唾量辑∞Ｌ至越嘲晕辑图４ＮＢＲ加入量对ＰＶＣ拉伸强度及拉伸屈服应力的影响４结论在ＰＶＣ材料中加入ＮＢＲ，使ＰＶＣ和ＣａＣ０。的两相界面结合状况得到明显改善，材料的缺陷减少，断裂伸长率大幅增加；拉伸强度基本不变，约为２４ＭＰａ；撕裂强度和拉伸屈服应力略有下降．ＮＢＲ加入ｌｏ～１５份时，ＰＶＣ的综合性能最佳．参考文献：［１３徐长亚，叶雪康，陈连星，等．现代建筑用ＰＶＣ膜结构复—合材料工艺研究［Ｊ］．产业用纺织品，２００８（６）：３７３９．［２］高海燕，何力，龚明礼．用Ｐ８３改性ＰＶＣ的研究［Ｊ］．贵州化工，２００８，３２（２）：２８－３０．［３］ＷＡＮＧＱｉｎｇｇｕｏ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｈｏｎｇ，ＬＩＵＳｈａｎｙｕａｎ，ｅｔａ１．Ｕｈｒａｆｉｎｅ—ｆｕｌｌｖｕｌｃａｎｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒｅｄｒｕｂｂｅｒｓ／ＰＶＣｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｅｒｈｅａｔ—ｒｅｓｉｓｔ—ａｎｃｅ［－Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００５，４６：１０６１４１０６１７．［４］ＷＡＮＧＱｉｎｇｇｕｏ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｈｏｎｇ，ＤＯＮＧＷｅｉｆｕ，ｅｔａ１．Ｎｏｖｅｌｒｉｇｉｄｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）ｔｅｒｎａｒｙ—ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｕｌｔｒａｆｉｎｅｆｕｌｌ－ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒｅｄｒｕｂｂｅｒａｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ［Ｊ］．万方数据６３４材料研究与应用２０１０ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００７。６１：１１７４－１１７７．Ｅ５］赵永仙，胡锡虎。连强．ＮＢＲ改性ＰＶＣ性能的研究［Ｊ］．塑料加工应用，１９９９（４）：９－１１．［６］赵永芸，张殿荣，吴刚，等．高聚合度聚氯乙烯／粉末丁腈橡胶共混型热塑性弹性体［Ｊ］．合成橡胶工业，１９９９，２２—（ｉ）：３５３７．［７３张殿荣，赵永云。杨清芝，等．用粉末丁腈橡胶改性高聚合度聚氯乙烯的研究［Ｊ］．特种橡胶制品，２００１，２２（６）：—６１２．［８］杨坤民，陈福林，张兴华．ＮＢＲ增韧改性ＰＶＣ的加工进展［Ｊ］．聚氯乙烯，２００４（３）：卜５．ＳｔｕｄｙｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＶＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｆｏｒ—ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅｍｅｍｂｒａｎｅＷＵＨａｏ．ＣＡ（）Ｙｏｕ－ｍｉｎｇ．ＳＵＮ—Ｘｉｎｇｈａｏ（ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＰＶＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｗａｓｍｏｄｉｆｉｃａｔｅｄｂｙｂｌｅｎｄｉｎｇＮＢＲｆｏｒ—ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅｍｅｍｂｒａｎｅ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｏｎｄｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎＰＶＣａｎｄＣａＣ０３ａｒｅｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ—ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮＢＲ．ＷｈｅｎＮＢＲＷａｓａｄｄｅｄｉｎ１５ｐｈｒ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ），ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｒｅａｃｈｅｄａｔ５５９．９１％，ｗｈｉｃｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｆｔｙｐｅｒｃｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｔＯＰＶＣｗｉｔｈｎｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓａｌｍｏｓｔｎｏｃｈａｎｇｅａｎｄ—ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄｔＯ２４ＭＰａ．Ｔｅａｒｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｓｓｄｅｃｌｉｎｅｄｓｌｉｇｈｔｌｙ．ＷｈｅｎａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮＢＲｗａｓａｔ１Ｏ～１５ｐｈｒ，ｔｈｅｂｅｓｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｗａｓｅｍｅｒｇｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＶＣ；ＮＢＲ；ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋ万方数据