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聚合物加工特性改性介紹|復材云集|復合材料

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-11-15 14:41:11    瀏覽次數:223    評論:0
導讀

少數聚合物材料在熔融加工過程中,會出現很多不利于加工的特性,其中最典型的樹脂為PVC。例如在加工過程中,PVC樹脂的熔體黏度大

少數聚合物材料在熔融加工過程中,會出現很多不利于加工的特性,其中最典型的樹脂為PVC。例如在加工過程中,PVC樹脂的熔體黏度大、熔融困難、流動性差,PVC熔體的熱強度低、延展性差、黏結力不高,其結果在PVC熔體上地體現為易發生熔融破裂、離模膨脹大、熔體松弛慢等現象,在PVC制品上的表現為表面粗糙、無光澤、鯊魚皮狀或竹節狀等。尤其是加工PVC硬片時,需要加入加工助劑,以改善熔體流變特性,否則很難得到優良的制品。除了PVC之外,LLDPE、 mLLDPE等也有熔體異常現象,需要加入氟類加工助劑以改善熔體流變特性。對于PE、PP、PLA 而言,在熔融狀態的熔體強度不高,不適合進行發泡,必須提高熔體強度。

如何改善聚合物的這種加工特性呢?就是要加入適合的加工助劑。以PVC為例,加工助劑的作用原理為促進樹脂的熔融、改善熔體的流變性和賦予潤滑功能,具體介紹如下。


(1)促進樹脂的熔融

當加入加工改性劑的PVC樹脂在剪切應力作用下加熱時,加工改性劑首先熔融并黏附在PVC樹脂微粒表面,基于其與樹脂的相容性和高相對分子質量,使得PVC體系的黏度和摩擦增加,從而可有效地將熱和剪切應力傳遞給整個PVC樹脂,促進PVC樹脂的熔融。在此過程中,加工改性劑起到了熱和剪切應力傳遞的作用。

(2)改善熔體的流變性

PVC在流變性方面的不足之處在于熔體強度差、延展性差、易產生熔體破裂等,加入加工改性劑可徹底解決上述問題。其具體作用原理為加工改性劑可提高PVC熔體的黏彈性,其黏彈性不足是導致流變性差的根本原因。加入加工改性劑后,一方面可增大復合體系的相對分子質量以提高黏度;另方面, 可增加復合體系內“交聯”和“纏繞”的程度以提高其彈性。

(3)賦予適當潤滑功能

加工改性劑與PVC樹脂相容部分首先熔融,起到促進熔融的作用;與PVC不相容部分則向熔融體系向外遷移,起到潤滑作用。

常用PVC加工助劑品種為ACR。ACR為丙烯酸酯類具有核殼結構的共聚物,其種類很多,可用于加工助劑的為ACR-201,它為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸甲酯的核殼共聚物,外觀為白色粉末,在PVC中的加入量為1-3份。ACR-201 加入PVC中的主要作用為:降低塑化扭矩,縮短塑化時間,提高流動性,改善塑煉效果,使熔體光亮、透明,熔體延伸率和熱強度增大。在不同加工方法中,其具體功效不同。

常用的聚烯烴加工助劑為有機硅和PPA,可以提高熔體的流動穩定性,消除熔體破裂現象,降低熔體黏度、加工溫度和背壓等。有機硅類主要品種有有機硅酮類化合物、有機硅樹脂及聚硅氧烷等,其作用為在樹脂與金屬設備之間形成-層潤滑膜;例如在mLLDPE中加入0.5%有機硅,可使加工能耗降低33.3%,產量提高84%-107%。有機含氟彈性體(PPA)是mLLDPE最常用的一類加工助劑,具體組成為PPA樹脂和界面活性劑;PPA的作用原理為在樹脂與金屬之間形成潤滑膜,降低樹脂與金屬之間的摩擦力,并在表觀上降低熔體的黏度。PPA在低剪切速率下,因有足夠的時間向熔體表面遷移,改性效果顯著;在高剪切速率下,因無時間全部遷移,改性效果一般; PPA可以用于PE、EVA、PS、PA、PET、 ABS中,例如在mLLDPE中加入2份PPA,當剪切速率為31.6s-1時黏度下降8.7%,當剪切速率為100s-1時,黏度下降5.7%。

以PVC為例,加工助劑的選用原則如下:

①制品種類不同,對于PVC硬制品而言,不加入加工助劑,很難加工出合格的制品。而在PVC軟制品中很少用加工助劑。

②加工方式不同,加工助劑常用于 PVC擠出成型,例如擠出型材、管材、薄膜和線材,等等,而在壓延和注塑成型中很少用。

③增韌劑的影響,沖擊改性劑一般兼有加工助劑的功能,具體如ACR401、MBS、EVA等。因此如果PVC配方中如含有沖擊改性劑,則可不加或少加加工助劑。

④含填料的影響,對于含有無機粉體填料的 PVC制品,因為填料往往會劣化PvC的加工特性,因此要加大加工助劑的加入量,一般可達10份左右。

⑤加工助劑種類不同加工助劑在 PVC中的加入量不同,ACR 在2份以內,甲基苯乙烯的低聚物(簡稱AMS)在10份以內。來源:韌科技

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(文/小編)
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