PVC/胶粉热塑性弹性体的制备与性能研究*

臧亚南，范昊展，王艳秋，徐冬梅

PVC/胶粉热塑性弹性体的制备与性能研究*

臧亚南，范昊展，王艳秋，徐冬梅

（徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140）

以聚氯乙烯（PVC）和胶粉为主要原料，采用共混的方法制备了PVC/胶粉热塑性弹性体，研究了胶粉的改性剂、PVC的改性剂和胶粉的用量等对PVC/胶粉热塑性弹性体性能的影响，并与国标GB/T 18173.1-2012所要求的性能进行比对。研究结果表明，使用橡胶再生剂RV改性胶粉所制得的PVC/胶粉热塑性弹性体综合性能最优；使用乙烯-乙酸乙烯酯塑料（EVAC）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料（SBS）改性PVC时，EVAC的改性效果优于SBS，使用15份EVAC所制得的PVC/胶粉热塑性弹性体具有更佳的力学性能、耐老化性能，且满足国标要求；随着胶粉用量的增加，PVC/胶粉热塑性弹性体的综合力学性能下降，耐老化性能提高，使用30份改性胶粉时性价比最高，同时满足国标GB/T 18173.1-2012要求。

胶粉；聚氯乙烯；热塑性弹性体；防水卷材

随着我国城市化进程的推动和农业、水利、交通设施的建设，为防水卷材的发展提供了巨大的市场空间以及更高的性能要求［1］。防水卷材按照材料种类不同可分为沥青类防水卷材［2-5］、高分子类防水卷材［6-8］等，高分子防水卷材因其具有良好的力学性能、低温柔性、伸缩变形性、耐腐蚀性及冷施工等优点成为发展较快的品种。聚氯乙烯（PVC）类防水卷材［9-12］是高分子类防水卷材中具有代表性的一类，除了具有高分子类防水卷材的常规优点外，还具有工艺简便、耐候、阻燃等性能。

由于PVC本身存在脆性大、熔体黏度大、耐老化性能较差等缺点，因而添加了氯化聚乙烯（PE-C）对其进行改性［13］。另外为了降低成本，在PVC中加入一定量的胶粉［14-15］。但加入胶粉后会形成胶粉相、基质材料相以及两者间的界面，未改性的胶粉与PVC界面的结合能力弱，所以对胶粉进行改性以提高与PVC的界面结合能力［16］。笔者主要研究胶粉的改性剂、PVC的改性剂和胶粉的用量等对PVC /胶粉热塑性弹性体性能的影响。

1　实验部分

1.1原材料

PVC：SG-3，中国石化青岛炼油化工有限责任公司；

PE-C：135A，潍坊亚星化工厂；

乙烯-乙酸乙烯酯塑料（EVAC）：220，美国杜邦公司；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料（SBS）：1301，巴陵石化有限责任公司；

胶粉：焦作市弘瑞橡胶有限责任公司；

邻苯二甲酸二辛酯（DOP）：东营市鲁化化工有限公司；

201树脂（溴化对-特辛基酚醛硫化树脂）：山西省化工研究所（有限公司）；

橡胶再生剂RV：河北瑞威科技有限公司；

活化剂450/松香：安徽金马橡胶助剂有限公司；

过氧化二异丙苯（DCP）/古马隆（苯并呋喃-茚树脂）：山东兆邦化工有限公司；

其他配合剂均为市售工业品。

1.2仪器与设备

开炼机：XK-160型，无锡第一橡塑机械有限公司；

高速混合机：SHR-50 型，张家港市亿利机械有限公司；

平板硫化机：QLB-50D/Q型，无锡第一橡塑机械有限公司；

电子拉力机：JDL-2500N型，新真威实验机械有限责任公司；

耐老化实验箱：PHL-225型，南京五和实验设备有限公司。

1.3试样制备

先将胶粉在100℃的烘箱中干燥4 h，然后在开炼机中塑炼2 min后再添加一定量改性剂在开炼机中混炼10 min，待用。

根据基本配方称量所需各种配合剂的用量，在高速混合机中将PVC，PE-C，热稳定剂，增塑剂，润滑剂等混合均匀，将混合好的材料置于高温开炼机上于130℃下混炼7 min。再加入胶粉，至混炼均匀下片。

将所得PVC/胶粉热塑性弹性体称重并置于模板中，在平板硫化机上进行模压，先在150℃下预热5 min，模压5 min，而后保压冷却至室温。在室温下放置24 h后制成试样。

1.4性能测试及防水卷材的相关指标

硬度按GB/T 531.1-2008测试，拉伸性能按GB/T 528-2009测试，撕裂性能按GB/T 529-2008测试。防水卷材的性能指标按GB/T 18173.1-2012要求，见表1。

表1　PVC类均质片防水卷材部分性能指标

2　结果与讨论

2.1胶粉改性剂对热塑性弹性体性能的影响

实验采用的胶粉改性剂包括201树脂、活化剂450/松香、橡胶再生剂RV、DCP/古马隆，其对PVC/胶粉热塑性弹性体性能的影响见表2，其中试样配方为PVC 90份，PE-C 10份，DOP 35份，热稳定剂6.5份，改性胶粉30份，润滑剂2.5份。

表2　胶粉改性剂对PVC/胶粉热塑性弹性体的性能影响

从表2可以看出，采用四种改性剂对胶粉改性后所制得的热塑性弹性体的邵氏A硬度差别较小；采用201树脂改性胶粉后制得热塑性弹性体的拉伸强度最大，采用DCP与古马隆树脂并用改性胶粉后制得弹性体的拉伸强度最小；用橡胶再生剂RV改性胶粉后制得弹性体的最大伸长率最大，用活化剂450与松香并用改性胶粉后制得弹性体的最大伸长率最小；采用201树脂改性胶粉后制得弹性体的撕裂强度最大，采用橡胶再生剂RV改性胶粉后制得弹性体的撕裂强度最小。按照GB/T 18173.1-2012中的性能要求，使用橡胶再生剂RV改性胶粉后制备的热塑性弹性体的性能能够满足国标的要求。橡胶再生剂RV在常温常压下短时间内可以使硫磺硫化的废旧橡胶或焦烧胶料再生还原，其再生还原工艺简便、无毒、能耗较低，经过此方法改性的胶粉与PVC共混制得的热塑性弹性体具有较好的综合性能，因而采用橡胶再生剂RV改性胶粉所制得的弹性体性能最优。

2.2PVC改性剂对热塑性弹性体性能的影响

为进一步改善PVC的性能，分别添加EVAC或SBS以提高热塑性弹性体的性能，固定PVC为80份，PE-C为20份，201树脂改性胶粉30份，其他助剂用量同2. 1部分，考察EVAC或SBS用量对PVC/胶粉热塑性弹性体性能的影响，结果见图1。其中老化条件为80℃老化168 h。

图1　EVAC或SBS用量对PVC/胶粉热塑性弹性体的性能影响

从图1可以看出，当PVC改性剂EVAC与SBS的用量相同时，使用EVAC改性的PVC/胶粉热塑性弹性体在老化前、后的拉伸强度和最大伸长率均比使用SBS改性的弹性体大；使用EVAC改性的PVC/胶粉热塑性弹性体的撕裂强度也较大。当采用同种改性剂时，随着改性剂用量的增加，所制备的PVC/胶粉热塑性弹性体的拉伸强度、撕裂强度呈下降趋势，最大伸长率呈上升趋势。使用两种PVC改性剂制备的PVC/胶粉热塑性弹性体老化后拉伸强度、最大伸长率保持率均能满足GB/T 18173.1-2012要求。综合考虑各方面性价比及GB /T 18173.1-2012要求，当EVAC的用量为15份时，PVC/胶粉热塑性弹性体的性能最优。

2.3胶粉用量对热塑性弹性体性能的影响

在PVC中添加胶粉，可充分利用胶粉的弹性、降低成本，但过量的胶粉会使得弹性体的性能下降，固定EVAC 15份，其他助剂用量同2. 2部分，考察胶粉用量对PVC/胶粉热塑性弹性体性能的影响，结果见图2。

从图2可以看出，随着胶粉用量的增加，PVC/胶粉热塑性弹性体在老化前后的拉伸强度、最大伸长率呈下降趋势；撕裂强度先上升后下降；老化后拉伸强度、最大伸长率的保持率有上升趋势。PVC耐老化性较差，胶粉的加入有助于提高弹性体材料的耐老化性能，同时降低成本，结合GB/T 18173.1-2012要求，使用30份胶粉性价比最佳，继续增加胶粉的用量则弹性体的拉伸强度等性能会进一步下降难以达到国标要求。

3　结论

（1）使用橡胶再生剂RV改性胶粉所制得的PVC/胶粉热塑性弹性体综合性能最优。

（2）使用EVAC，SBS改性PVC时，EVAC的改性效果优于SBS，使用15份EVAC所制得的PVC /胶粉热塑性弹性体具有更佳的力学性能、耐老化性能，且满足GB/T 18173.1-2012的要求。

（3）随着胶粉用量的增加，PVC/胶粉热塑性弹性体的综合力学性能下降，耐老化性能提高，使用30份胶粉时性价比最高，同时满足GB/T 18173.1-2012的要求。

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图2　胶粉用量对PVC/胶粉热塑性弹性体的性能影响

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Preparation and Properties of PVC/Waste Rubber Powder Thermoplastic Elastomer

Zang Yanan， Fan Haozhan， Wang Yanqiu， Xu Dongmei
（Xuzhou College of Industial Technology， Xuzhou 221140， China）

The thermoplastic elastomer was prepared by blending method with PVC and waste rubber powder as main materials. The influences of modifiers of waste rubber powder，modifiers of PVC，the amount of waste rubber powder were discussed. The properties of PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer were investigated in comparison with GB/T 18173.1-2012. The results showed that PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer had the best comprehensive properties by using rubber regeneration agent RV. EVAC had a better modifying effect on PVC than SBS. PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer had better mechanical properties and aging properties，the properties met the requirements of GB/T 18173.1-2012 when 15 phr EVAC modified PVC. With the increase of waste rubber powder amount，the comprehensive mechanical properties of elastomer were gradually reduced，but the aging properties of elastomer were gradually increased. The modified waste rubber powder of 30 phr had the highest performance-price ratio，which met the requirements of GB/T 18173.1-2012.

rubber powder；PVC；thermoplastic elastomer；waterproofing membrane

TQ32

A

1001-3539（2016）06-0041-05

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.06.009

*徐州市社会发展计划面上项目（KC14GX084）

联系人：臧亚南，副教授，主要研究方向为高分子材料加工和改性

2016-03-11