建筑塑料：硬聚氯乙烯的增韌改性

      硬聚氯乙烯是脆硬性聚合物，尤其是用作建筑材料，抗沖擊性差，其制品脆硬易裂，這使硬聚氯乙烯建筑塑料制品在使用上受到了限制。為此，在聚氯乙烯中要加入沖擊性能改性劑來增韌改性，提高其沖擊強(qiáng)度。目前，常用的是彈性體增韌聚氯乙烯技術(shù)，以及近期發(fā)展起來的剛性體（非彈性體）增韌聚氯乙烯技術(shù)。

      1、氯化聚乙烯（CPE）

      氯化聚乙烯是高密度聚乙烯在適當(dāng)條件下經(jīng)氯化而制成。高密度聚乙烯經(jīng)氯化后，破壞了其結(jié)晶度，使之柔軟而具有橡膠類彈性體的性質(zhì)，加入適宜量的氯化聚乙烯，使它在聚氯乙烯中分散呈交織立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)硬聚氯乙烯建筑塑料制品受到外力沖擊時，其可吸收沖擊能量，所以能提高硬聚氯乙烯建筑塑料制品的抗沖擊性能。氯化聚乙烯與聚氯乙烯的相容性主要受氯化聚乙烯的氯含量和氯原子在聚乙烯主鍵上的分布情況的控制，因而氯化聚乙烯的含氯量對改性效果的影響很大，含氯量小于25%的氯化聚乙烯，與聚氯乙烯相容性很差，不適合聚氯乙烯的改性；含氯量大于48%的氯化聚乙烯，與聚氯乙烯相容性良好，能起到聚氯乙烯的增塑劑作用；含氯量為25%～40%的氯化聚乙烯是較好的沖擊性能改性劑；含氯量為35%～36%的氯化聚乙烯，沖擊強(qiáng)度明顯提高，是良好的沖擊性能改性劑。

      因氯化聚乙烯不含雙鍵，能提高制品的耐候性，它還能增加流動性，有增塑、潤滑作用，可改進(jìn)加工性能。由于含氯

      量增加，改善了耐燃性，氯化聚乙烯熱穩(wěn)定性比聚氯乙烯好，加之價格相對而言較低廉，所以，氯化聚乙烯是目前塑料管、塑料門窗型材生產(chǎn)廠家廣泛應(yīng)用的沖擊性能改性劑。在實(shí)際加工使用時，過高的加工溫度及過大的剪切力，會影響制品改善抗沖擊性等。從材料的改性效果來看，由于氯化聚乙烯是橡膠類彈性體，增韌聚氯乙烯的同時，使聚氯乙烯的剛性和強(qiáng)度有所下降。

      2、丙烯酸酯類聚合物（ACR）

      ACR沖擊性能改性劑是具有核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類聚合物。核是輕度交聯(lián)的丙烯酸酯橡膠彈性體，殼是甲基丙烯酸甲酯的聚合物，其微粒分散于聚氯乙烯中，由于改性劑的殼層與聚氯乙烯相容性較好，微?？删鶆蚍稚⒃诰勐纫蚁┝Ｗ娱g形成粘附力較大的粒子，增強(qiáng)了分散應(yīng)力的能力。當(dāng)硬聚氯乙烯建筑塑料制品受到外力沖擊時，能消耗掉沖擊能量，因而提高了硬聚氯乙烯體系材料的抗沖擊性能。按用途的不同，丙烯酸酯類聚合物除上述提到的ACR沖擊性能改性劑外，還有一類如ACR加工性能改性劑，它是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等進(jìn)行共聚反應(yīng)而得，能明顯改善聚氯乙烯的加工性能。ACR種類較多，因共聚單體、共聚方法及分子量高低不同等，其改性的特點(diǎn)與效果有所差別，這在硬聚氯乙烯加工技術(shù)中尤需注意，要選用適當(dāng)。

      ACR的沖擊性能改善比CPE好，達(dá)到相同沖擊強(qiáng)度時，ACR的用量比CPE來得少。ACR有著綜合性優(yōu)點(diǎn)，它在硬聚氯乙烯中使之加工性能好，這是由于ACR與聚氯乙烯相容性較好，可提高凝膠化速率、縮短熔融塑化時間、提高加工能力，還有耐候性好、潤滑性好。由于ACR微粒在熔體中均勻分散等，故改性效果很少受加工溫度影響。

      ACR與CPE相比價格昂貴，在選用時，廠家考慮到建筑塑料的制作成本，往往以CPE為主，輔之ACR混用，以解決改善沖擊性能、加工性能以及價格的平衡問題。目前，在一些高性能的塑料門窗型材、塑料管中也有采用以ACR為主的改性劑系統(tǒng)。

      3、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

      80年代中期，國外學(xué)者提出剛性體增韌機(jī)理，隨后國內(nèi)也相繼對此剛性體增韌機(jī)理進(jìn)行研究開發(fā)。在增韌聚氯乙烯的研究中，一改傳統(tǒng)的彈性體增韌，而采用剛性體（非彈性體）增韌，并有新的發(fā)現(xiàn)，即在明顯提高硬聚氯乙烯體系韌性的同時，使剛性和強(qiáng)度等少受損失或有所改善，而且加工流動性等也得到改善。

      剛性體增韌機(jī)理認(rèn)為，基體應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和韌性，再則，剛性體與基體之間應(yīng)具備有良好的相容性以及粘接力，以使應(yīng)力能傳遞。當(dāng)符合上述2個條件時，剛性有機(jī)粒子加入于有一定韌性的基體中，能起到良好的增韌改性效果。

      聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為剛性有機(jī)粒子，被增韌基體為硬聚氯乙烯韌性體，后者是一類有一定韌性的硬聚氯乙烯體系如PVC／CPE等。實(shí)際上，這二元共混體系即是前述的彈性體增韌聚氯乙烯，其不足之處是剛性和強(qiáng)度有所下降，因而，少量的PS、PMMA剛性有機(jī)粒子加入于這類具有一定韌性的基體中，此分散的剛性粒子與被增韌基體有著較好的相容性，滿足了剛性體增韌的條件，在外力作用下，剛性有機(jī)粒子發(fā)生冷拉變形，從而吸收變形能，提高了硬聚氯乙烯體系材料的韌性，使沖擊強(qiáng)度明顯提高，其拉伸強(qiáng)度等也得到改善，此外，還能降低體系粘度，改善制品外觀。

      4、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）

      依據(jù)剛性體增韌機(jī)理，試以聚乙烯對聚氯乙烯的增韌改性也符合這一剛性體增韌范疇。低密度聚乙烯是高韌性的剛性體，須知，低密度聚乙烯與聚氯乙烯因極性等相差很大而導(dǎo)致二者不相容，因而需加入氯化聚乙烯作為聚氯乙烯與低密度聚乙烯的增容劑?？烧J(rèn)為PVC／CPE是韌性體，加入的低密度聚乙烯是剛性體，符合了剛性體增韌的條件，少量的低密度聚乙烯剛性有機(jī)粒子加入于硬聚氯乙烯韌性體中，在外力作用下，使剛性有機(jī)粒子發(fā)生冷拉變形，以吸收塑性變形能，則提高材料韌性，其增韌性能優(yōu)于PVC／CPE體系，且力學(xué)性能少受損失。

      高密度聚乙烯對聚氯乙烯增韌改性仍以氯化聚乙烯作為增容劑，可認(rèn)為PVC／CPE是韌性體，高密度聚乙烯是剛性有機(jī)粒子，也能達(dá)到很好的增韌效果。從試驗(yàn)中得知，因高密度聚乙烯剛性比低密度聚乙烯大，則高密度聚乙烯的增韌效果比低密度聚乙烯好些。高密度聚乙烯對聚氯乙烯增韌效果如表1所示。

      高密度聚乙烯有良好的加工流動性、耐低溫性等，在高密度聚乙烯增韌聚氯乙烯的同時，使之改善加工流動性等。再者，高密度聚乙烯是價廉的通用樹脂，也可略為降低硬聚氯乙烯建筑塑料制品的成本。