论聚氯乙烯树脂耐热和增韧改性研究进展

魏斌强

摘 要：聚氯乙烯简称为PVC，是一种通用树脂，应用很广泛，比如农业、建筑、工业、汽车、电子电气等领域。它具有电绝缘性、耐化学腐蚀性、质轻、强度高且易于加工还有阻燃性等特征。同时聚氯乙烯树脂也存在不足，它本身的热稳定性比较差，在制作聚氯乙烯树脂混合料的过程中必须要与润滑剂、稳定剂、增塑剂、填料、颜料等搭配使用。该文就简述目前我国对聚氯乙烯树脂的耐热性、增韧改性性能的研究进展情况。

关键词：聚氯乙烯树脂 耐热改性 增韧改性

中图分类号：TQ325.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0085-02

我们国家的聚氯乙烯树脂的品种就有上百种，共聚树脂5种、均聚树脂约71种、专用料11种。聚氯乙烯树脂可加工成硬质、半硬质或软质制品，用途广泛，方便了人们的生活。

1 聚氯乙烯树脂的产品需求及品种

聚氯乙烯树脂在各行各业的使用量还是很大的，从目前来看，聚氯乙烯树脂产品中35%用于软质品生产，软质品生产中主要还是包装材料、电线电缆和壁纸等。另外的65%消费领域都在硬质品的生产上，比如门窗及型材、管材、硬片及板材和管件等，硬质品的发展还是以符合建材市场要求的一些制品和原料为主。不管是硬质品还是软质品，都朝着低增塑剂、无毒性方向发展。

我国目前聚氯乙烯树脂牌号可分为两类，引進国外的技术树脂牌号和国内的技术牌号。国内的主要是中国国标疏松型（SG1～SG8）8个，而聚氯乙烯树脂的国外引进技术牌号是比较多的，比如有6个美国古德里奇技术、6个欧洲EVC公司技术、15个日本窒素公司和6个日本信越公司技术。国内自行开发的牌号主要有医用级、卫生级、高聚合度、低聚合度和球形树脂等。还有混合型的比如糊树脂，这种树脂里面的牌号包括9个中国国标、6个日本吉昂公司、8个三菱化成公司、10个美国西方石油化学公司。

2 聚氯乙烯树脂耐热改性的方法

因为我们常用的聚氯乙烯树脂存在热稳定性差的缺点，所以导致在加工的过程中容易发生由于受热活性部位产生催化脱氯化氢反应，并会引发交联、断链等反应，从而导致其降解、变色。为了弥补其目前的这些缺点，拓宽其使用的范围，国家努力对通用的聚氯乙烯树脂进行了耐热改性，研究开发了新型的耐热聚氯乙烯树脂。对于耐热型的聚氯乙烯树脂的改性方法主要采用的是共混、添加热稳定剂、共聚、氯化还有交联等方法[1]。这种新型的耐热聚氯乙烯树脂既可以改善耐热的性能，也能拓宽其使用的范围。

第一，共混改性。在所有高分子改性中最常用、研究最多的方法就是共混改性。这种改性方法的使用是在聚氯乙烯树脂的材料中通过加入玻璃化来转变较高温度的树脂，然后通过两种树脂的混合来达到提高其耐热性能的效果。这种方法可实施性强并且比较简单。能进行工业化生产的并且颇具代表性的耐热改性剂应该就是在20世纪80年代出现的一种N-取代马来酰亚胺（N.MI）型高分子耐热改性剂，这种改性剂的特点是与各种树脂相容性好、热稳定性好、耐热程度高、无毒。

第二，交联改性。在制备耐热材料里面非常重要的一种方法就是交联，交联的应用原理是通过使用交联剂来接枝、共聚或者是通过辐射来促使分子发生交联反应，从而形成网状的结构，这种网状的结构不仅可以大大提高材料的热变形温度、降低热收缩率，并且可以使分子之间不能滑移，提高了力学的性能。我国目前对聚氯乙烯树脂交联的方法有化学交联、X射线交联和紫外光交联[2]。对比研究比较多的是盛茵他们，通过用过氧化二异丙苯与双马来酰胺酸两者的配合来交联聚氯乙烯，从他们的研究里面发现增塑剂的用量和交联剂的用量都与凝胶率的关系很大，得出的结论是如果增塑剂用量增加的话，会导致聚氯乙烯的交联反应速率变慢，从而使凝胶率变低；如果交联剂用量增多的话，凝胶率也会跟着增大。所以发现了增加反应时间或者提高反应温度都可以提高凝胶率，并且交联的聚氯乙烯材料的热稳定性、拉伸强度、电性能、弹性模量等均比未交联聚氯乙烯好，并且随着交联聚氯乙烯凝胶率的增加而增加，而其断裂伸长率则随着聚氯乙烯交联程度的增加而减少了。

第三，添加热稳定剂。提高聚氯乙烯耐热性能的一条重要途径就是添加热稳定剂，聚氯乙烯的制品结构是不一样的，所以对热稳定剂的消费结构也是不同的，我国和世界最常用的是金属皂复合稳定剂和传统的铅盐稳定剂。目前在世界上已经被商品化的热稳定剂主要有几种，例如：有机的锡稳定剂、铅盐的稳定剂、稀土的稳定剂还有金属皂复合的稳定剂等。

使用最多的是金属皂复合稳定剂，它的主要组成成分是用金属皂类稳定剂，并在里面加入一些其他的复合产品，例如：有机锡类稳定剂、铅类稳定剂等。因为金属皂类稳定剂大多是由碱土金属和重金属等生成的，所以品种比较多，但是按稳定机理一般可以分为Ba/Ca和Cd/Zn两大类。金属皂的热稳定性其实要差于其他，但是它无硫污染并且有一定的润滑作用。

3 聚氯乙烯树脂增韧改性的机理

聚氯乙烯树脂增韧改性机理主要有两个方面，一是刚性粒子的增韧机理，二是弹性体增韧机理。

第一，刚性粒子增韧机理。

（1）冷拉机理。冷拉机理的原理是把椭圆形或者圆形的粒子均匀地分散到聚氯乙烯树脂之中，因为分散相ROP与连续相PVC的泊松比（r）和杨氏模量（E）存在着很多的不同，这时候就会产生一种静压强，存在于两相界面之间，随着这种静压强逐渐变高，就会使分散相ROF出现屈服而变成拉伸[3]。由于产生了塑性形变所以分散相粒子就会逐渐变扁、变长，所以想要提高材料的韧性就要吸收大量的冲击能量，那就必须要ROP发生转变。

（2）空穴增韧机理。由于分散相ROF呈现出规整的球状分散在PVC基体的连续相中，这样就会在分散相粒子的四周出现空穴，两相之间也才有了最明显的界面。当受冲击的时候，界面有时会产生脱离，脱离以后会形成微小的空穴，那这些空穴就容易吸收所有的能量，这样也会使材料受冲击的强度得到提高。

第二，弹性体增韧机理。

（1）网络增韧机理。弹性体会形成连续的网络结构，这种网络结构中包含有聚氯乙烯树脂的初级粒子。在这个里面想要材料的韧性得到提高，就需要做到弹性网络的结构吸收冲击能，同时需要初级粒子也会吸收部分的能量。

（2）剪切屈服-银纹化理论。弹性体它会分散于基体连续相中以颗粒状的形态均匀地分布，这样才能出现两种情况，一种是宏观的均相，另一种是微观的分相，并且作为力集中体的弹性体颗粒，会因为产生和发展了这些银纹和剪切带而消耗掉大量的能量，从而增强韧性。

4 结语

综上所述，聚氯乙烯简称为PVC，是一种通用树脂，应用很广泛，比如农业、建筑、工业、汽车、电子电气等领域。它具有电绝缘性、耐化学腐蚀性、质轻、强度高且易于加工还有阻燃性等特征。同时聚氯乙烯树脂也存在不足，它本身的热稳定性比较差，在制作聚氯乙烯树脂混合料的过程中必须要与润滑剂、稳定剂、增塑剂、填料、颜料等搭配使用。我国市场对聚氯乙烯产品的要求越来越强烈，近几年来，我国对聚氯乙烯产品的工程进行了开发，并且发展也很迅速。为了让其应用的领域实现广泛性，也为了更好地为经济建设服务，所以科学家们从耐热改性和增韧改性等方面研究，生产出更好、更容易加工的新型聚氯乙烯树脂。

参考文献

[1] 周杰，肖汉文，叶正涛.聚氯乙烯的增韧改性研究进展[J].胶体与聚合物，2015，1（4）：171-174.

[2] 张强.试论环氧树脂的改性研究进展[J].化工中间体，2015（7）：166.

[3] 高洲洲.聚氯乙烯树脂行情分析及发展趋势[J].工程技术，2016，1（2）：00291.