【正文】 CPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度也下降。因此 ,納米級 CaCO3對 PVC/CPE復(fù)合材料的增韌與基體的韌性有關(guān) ,納米級 CaCO3和 CPE具有協(xié)同增韌作用?？梢?CPE 和納米 CaCO3顆粒協(xié)同增韌 PVC 復(fù)合材料時， PVC 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度可以得到大幅度的提高。 母粒中 CPE 的用量對力學(xué)性能的影響 圖 2 為不同 CPE/PVC 質(zhì)量比時，納米 CaCO3顆粒增韌 CPE/PVC 體系的力學(xué)性能。 增韌 PVC 的力學(xué)性能 從表格中可以看出，改性后的 PVC 拉伸強(qiáng)度雖然有所降低，但沖擊強(qiáng)度得到了大幅度的提高，材料的綜合力學(xué)性能得到了顯著改善， PVC 的增韌效果明顯，應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)展。由于納米 CaCO3表面覆蓋了長鏈烴基，其與 PVC/CPE 體系的作用比較弱，所以復(fù)合體系分子間作用力減小，復(fù)合材料體系粘度下降，導(dǎo)致復(fù)合體系的平衡轉(zhuǎn)矩變小。 性能指標(biāo)測試 沖擊性能測定按照 GB/T 164201996，制備 80mm 10mm 2mm的無缺口試樣，試樣測試選擇的跨度為 40mm，采用承德精密試驗機(jī)有限公司產(chǎn) JC25簡支梁沖擊試驗機(jī)測試，選取 3號擺錘；拉伸性能測定按照國標(biāo) GB/T 104392制啞鈴型試樣，采用深圳瑞格爾RGM30A型電子萬能材料試驗機(jī)測試，拉伸速率設(shè)定為 10mm/min，標(biāo)距為 25cm，測試試樣的拉伸性能。造粒流程為：將物料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)加熱熔化，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力下熔料從口模被擠出，經(jīng)熱切裝置熱切后被鼓風(fēng)通過輸送管道輸出。 母料制備 準(zhǔn)確稱取 CPE、改性的 CaCO3,經(jīng)預(yù)混合、熔融共混制備母料，將制得的大塊母料用顎式粉碎機(jī)粉碎，然后再用剪切式粉碎機(jī)徹底粉碎。 7 配方設(shè)計表 基體 PVC 100 份 熱穩(wěn) 定劑 三鹽基硫酸鉛 3 份 二鹽基硬脂酸鉛 4 份 增塑劑 DOP 4 份 光穩(wěn)定 劑 UVP 份 抗氧劑 雙酚 A 2 份 增韌劑 納米 CaCO3 10 份 增容劑 CPE 8 份 潤滑劑 氯化石蠟 份 工藝實施方案及流程 主要原料 PVC， SG5，陜西氯堿化工有限公司； CPE， 135，江蘇天滕化工有限公司； 鈦酸酯偶聯(lián)劑 ,南京曙光化工總廠 CaC03， 1250目，市售； 二鹽基硬酯酸鉛， VA． 1839，東馬棕櫚工業(yè)有限公司； 三鹽基硫酸鉛 ,市售 DOP，深圳市華昌化工 UVP，南通威宏化學(xué)科技有限公司 雙酚 A，青島富鑫化工有限公司 氯化石蠟，鄭 州市圣鑫化工有限公司 加工設(shè)備 顎式粉碎機(jī)、剪切式粉碎機(jī)、擠出造粒機(jī) 高速混合機(jī)， SHR． 100A，張家港市輕工機(jī)械廠； 開煉機(jī)， SK． 160B，上海橡膠機(jī)械廠； 壓力成型機(jī)， SL． 45，上海第一橡膠機(jī)械廠； 錐型雙螺桿擠出機(jī)， ,北汽福田公司 8 恒溫真空干燥器，中山凱旋真空技術(shù)公司 萬能制樣機(jī)， ZHYW，河北省承德試驗機(jī)廠 流變儀 Bohlin Gemini HR nano 大昌華嘉商業(yè)（中國）有限公司 電子萬能材料試驗機(jī) ,RGM30A型 ,深圳瑞格爾有限公司 簡支梁沖 擊試驗機(jī) ,JC2,承德精密試驗機(jī)有限公司 工藝流程 填料改性 → 母料制備 → 塑煉 → 制樣 納米 CaCO3改性 納米碳酸鈣屬無機(jī)粉體材料 ,表面親水疏油 ,呈強(qiáng)極性 ,不能與橡膠、塑料等高分子有機(jī)物發(fā)生化學(xué)交聯(lián) ,沒有補(bǔ)強(qiáng)性能。氯化石蠟具有低揮發(fā)性、阻燃、電絕緣性良好、價廉等優(yōu)點，與 PVC 樹脂的相容性良好，用量應(yīng)在 份以下?？寡鮿┰诰酆衔镏械挠昧枯^少，一般在 1～ 3 份之間最佳。用量為 2～ 3 份。另外 PVC分子內(nèi)含有的取代氯基容易導(dǎo)致PVC樹脂脫氯化氫反應(yīng)，從而引起 PVC的降解反應(yīng)，所以 PVC對熱極不穩(wěn)定，溫 度升高會大大促進(jìn) PVC脫 HCL反應(yīng)，純 PVC在 120℃時就開始脫 HCL反應(yīng)，從而導(dǎo)致了 PVC降解。 CPE的作用一則使基體樹脂有一定的脆 — 韌比 ,二則充任基體樹脂與填料粒子表面膠乳層之間的增容劑 ,產(chǎn)生二次偶聯(lián)效應(yīng)。用納米 CaCO3 粒子可以同時大幅提高 PVC/CPE 體系的韌性和強(qiáng)度 ,在CaCO3用量為 5%～ 12%時 ,體系的綜合性能最好 ,缺口沖擊強(qiáng)度可由原來的 到 ,拉伸強(qiáng)度由原來的 46MPa 提高到 50MPa。 因此本實驗選擇剛性粒子作為增韌聚氯乙烯的原料。要注意加料的順序，吸油性大的填料后加（防止吸收增塑劑），潤滑劑 最后加（防止影響其它組分的分散）；還要控制好混合溫度，一般熱混合溫度在 110℃左右。潤滑劑分為內(nèi)潤滑（與 PVC樹脂相容性大）和外潤滑（與 PVC樹脂相容性差）。 ⒋高溫下某些金屬離子會加劇 PVC的降解，比如鐵、鎘等重金屬離子，所以要嚴(yán)格控制重金屬離子的含量，加工前進(jìn)行磁選，設(shè)備要鍍鉻以防止產(chǎn)生鐵銹。 PVC的加工性能 ⒈ PVC粉末樹脂以顆粒狀態(tài)存在，而 PVC顆粒是由許多初級粒子組成的，懸浮法樹脂的初級粒子大小為 1～ 2μ m，乳液法樹脂的初級粒子大小為 ～ 1μ m；懸浮法樹脂的顆粒尺寸大小為 50～ 250μ m，乳液法樹脂的顆粒尺寸大小為 30～ 70μ m。 聚氯乙烯樹脂的主要用途 4 聚氯乙烯由于化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風(fēng)機(jī)等。 三、聚氯乙烯配方設(shè)計 PVC樹脂的選擇 聚氯乙烯的特 點 聚氯乙烯 (PVC)樹脂是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種之一 [ 10],其產(chǎn)量僅次于聚乙烯 (PE)而居于世界樹脂產(chǎn)量的第 2位 [ 11] 。 近幾年來 ,我國塑料加工發(fā)展較快 ,對加工和增韌改性提出了更高要求 ,CPE 是低性能的 ,而 ACR、 MBS 的性能十分優(yōu)異。 ACR 是一種迫切需求的改性劑 ,年產(chǎn)量 萬噸以上 ,生產(chǎn)廠有 10 家。但這種解釋尚有很多實驗事實不能被說明。相容性較差的體系，剛性粒子與基體之間有明顯的界面，甚至在粒子周圍存在著空穴，受沖擊時界面易脫粒而形成微小的空穴。 有機(jī)剛性粒子增韌機(jī)理 （ a）冷拉機(jī)理。大量剪切帶和銀紋的產(chǎn)生和發(fā)展 要消耗大量的能量，從而使材料的沖擊強(qiáng)度大幅度提高，粒子又可終止銀紋和剪切帶的發(fā)展，使其不致發(fā)展成為破壞性的裂紋。 硬 PVC 的增韌改性劑很多 ,大體可分為彈性體增韌改性劑和非彈性體增韌改性劑 , 效果較好的有 EVA、 NBR、 SBR、 ABS、 MBS、 ACR、 CPE、 AS、 PS、超細(xì) CaCO納米粒子 2 等。常用的 PVC 化學(xué)增韌改性方法有 [4]：（ 1）乙烯基單體與氯乙烯的共聚 ,如氯乙 烯與丙烯酸辛酯的共聚 。根據(jù) Vincent[3]關(guān) 于聚合物脆性 韌性斷裂行為的表征 ,PVC屬于一種脆性材料 ,這大大地限制了 PVC的進(jìn)一步發(fā)展及廣泛應(yīng)用。維卡軟化溫度 (5kg)約 80℃ (ABS 為 90℃以上 )。簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度僅為 ,所以不能用作結(jié)構(gòu)材料。但仍然存在下述缺點 [1]:(1)PVC 韌性差。 (3)PVC 熱變形溫度低。而 PVC 作為硬制品時 [2],首當(dāng)其沖的是韌性差 ,這是 PVC 難以作為結(jié)構(gòu)材料的主要原因。 PVC 增韌改性方法 化學(xué)改性 化學(xué)改性就是通過接枝、共交聯(lián)等反應(yīng)方法對 PVC 進(jìn)行改性。 物理改性 物理改性是將改性劑與 PVC共混 ,使其均勻地分散到 PVC中 ,從而起到增韌改性的作用 ,該方法簡單易行 , 是被廣泛采用且最有發(fā)展前途的增韌方法。彈性體粒子充當(dāng)應(yīng)力集中體，誘發(fā)基體產(chǎn)生大量的剪切帶和銀紋。彈性體形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包覆初級粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可吸收大部分沖擊能，且 PVC 初級粒子破裂同樣也可吸收部分能量，使材料的韌性得以提高。 （ b）高空穴增韌機(jī)理。 纖維狀填料增韌機(jī)理 對于纖維狀填料增韌 PVC，一般認(rèn)為是由于在沖擊過程中，纖維折斷和從基體中抽出，要吸收能量引起的。其中山東亞