聚合物加工特性改性介绍|复材云集|复合材料

admin 2021-11-29 新闻资讯 44

少数聚合物材料在熔融加工过程中,会出现很多不利于加工的特性,其中最典型的树脂为PVC。例如在加工过程中,PVC树脂的熔体黏度大、熔融困难、流动性差,PVC熔体的热强度低、延展性差、黏结力不高,其结果在PVC熔体上地体现为易发生熔融破裂、离模膨胀大、熔体松弛慢等现象,在PVC制品上的表现为表面粗糙、无光泽、鲨鱼皮状或竹节状等。尤其是加工PVC硬片时,需要加入加工助剂,以改善熔体流变特性,否则很难得到优良的制品。除了PVC之外,LLDPE、 mLLDPE等也有熔体异常现象,需要加入氟类加工助剂以改善熔体流变特性。对于PE、PP、PLA 而言,在熔融状态的熔体强度不高,不适合进行发泡,必须提高熔体强度。

如何改善聚合物的这种加工特性呢?就是要加入适合的加工助剂。以PVC为例,加工助剂的作用原理为促进树脂的熔融、改善熔体的流变性和赋予润滑功能,具体介绍如下。

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(1)促进树脂的熔融

当加入加工改性剂的PVC树脂在剪切应力作用下加热时,加工改性剂首先熔融并黏附在PVC树脂微粒表面,基于其与树脂的相容性和高相对分子质量,使得PVC体系的黏度和摩擦增加,从而可有效地将热和剪切应力传递给整个PVC树脂,促进PVC树脂的熔融。在此过程中,加工改性剂起到了热和剪切应力传递的作用。

(2)改善熔体的流变性

PVC在流变性方面的不足之处在于熔体强度差、延展性差、易产生熔体破裂等,加入加工改性剂可彻底解决上述问题。其具体作用原理为加工改性剂可提高PVC熔体的黏弹性,其黏弹性不足是导致流变性差的根本原因。加入加工改性剂后,一方面可增大复合体系的相对分子质量以提高黏度;另方面, 可增加复合体系内“交联”和“缠绕”的程度以提高其弹性。

(3)赋予适当润滑功能

加工改性剂与PVC树脂相容部分首先熔融,起到促进熔融的作用;与PVC不相容部分则向熔融体系向外迁移,起到润滑作用。

常用PVC加工助剂品种为ACR。ACR为丙烯酸酯类具有核壳结构的共聚物,其种类很多,可用于加工助剂的为ACR-201,它为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯的核壳共聚物,外观为白色粉末,在PVC中的加入量为1-3份。ACR-201 加入PVC中的主要作用为:降低塑化扭矩,缩短塑化时间,提高流动性,改善塑炼效果,使熔体光亮、透明,熔体延伸率和热强度增大。在不同加工方法中,其具体功效不同。

常用的聚烯烃加工助剂为有机硅和PPA,可以提高熔体的流动稳定性,消除熔体破裂现象,降低熔体黏度、加工温度和背压等。有机硅类主要品种有有机硅酮类化合物、有机硅树脂及聚硅氧烷等,其作用为在树脂与金属设备之间形成-层润滑膜;例如在mLLDPE中加入0.5%有机硅,可使加工能耗降低33.3%,产量提高84%-107%。有机含氟弹性体(PPA)是mLLDPE最常用的一类加工助剂,具体组成为PPA树脂和界面活性剂;PPA的作用原理为在树脂与金属之间形成润滑膜,降低树脂与金属之间的摩擦力,并在表观上降低熔体的黏度。PPA在低剪切速率下,因有足够的时间向熔体表面迁移,改性效果显著;在高剪切速率下,因无时间全部迁移,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,当剪切速率为31.6s-1时黏度下降8.7%,当剪切速率为100s-1时,黏度下降5.7%。

以PVC为例,加工助剂的选用原则如下:

①制品种类不同,对于PVC硬制品而言,不加入加工助剂,很难加工出合格的制品。而在PVC软制品中很少用加工助剂。

②加工方式不同,加工助剂常用于 PVC挤出成型,例如挤出型材、管材、薄膜和线材,等等,而在压延和注塑成型中很少用。

③增韧剂的影响,冲击改性剂一般兼有加工助剂的功能,具体如ACR401、MBS、EVA等。因此如果PVC配方中如含有冲击改性剂,则可不加或少加加工助剂。

④含填料的影响,对于含有无机粉体填料的 PVC制品,因为填料往往会劣化PvC的加工特性,因此要加大加工助剂的加入量,一般可达10份左右。

⑤加工助剂种类不同加工助剂在 PVC中的加入量不同,ACR 在2份以内,甲基苯乙烯的低聚物(简称AMS)在10份以内。来源:韧科技

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