2022年橡胶改性聚氯乙烯复合材料研究报告进展 .pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用建议：轩哥，文章还需好好修改阿， 文章和后面的参考文献格式不统一 ，乱码、空格、标点格式不一样到处都是。一定要认认真真修改阿！橡胶改性聚氯乙烯复合材料研究进展杨轩1, 河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作，454000；）摘要 :简述了橡胶的分类极其增韧改性聚氯乙烯(PVC）的机理。主要针对近年来丁腈橡胶、丁苯橡胶 (SBR等橡胶改性聚氯乙烯, 以及与增强材料协同改性聚氯乙烯的研究成果进行了综述。并展望橡胶改性聚氯乙烯的研究前景。关键词：橡胶聚氯乙烯增韧改性研究进展Progress in Research ofPolyvinyl chloride compound

2、materias by rubber modified.yangxuan (1,School of Material Science and Engineering, HenanPolytechnicUniversity, Jiaozuo 454000。Abstract:The classification and toughening mechanism of rubber modification of polyvinyl chloride by Butyronitrile (NBR, natural rubber (NR , Sequencing Batch Reactor (SBR ,

3、and other rubbers with and without reinforced materials were reviewed in recent years andfurture studies of the modification of polyvinyl chloride (PVC by rubber is predicted.Key words: rubber。 polyvinyl chloride 。 toughening modification 。 research progress工程来源 :河南理工大学实验室开放基金(SKJA10026 ；SKJB10004；

4、SKJB10006；河南理工大学SRTP 工程 (10-3-044 通讯地址：河南焦作市高新区世纪大道2001 号河南理工大学材料学院教科办邮编： 454000）1.前言聚氯乙烯 PVC ）原材料来源广泛、具有制品成本低、质量轻、施工和维护保养方便、强度高、耐油和耐化学药品、透明阻燃、电气性能优良等优点，是位居第二的通用材料，被广泛应用于板材、日常用品等领域. 但韧性差、耐热性差及使用寿命短等缺点，严重阻碍了它的推广与应用。橡胶是一类当代新材料的重要发展领域，具有可逆变形的高弹性聚合物材料，具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶可应用于聚乙烯、聚丙烯(PP等通用高分子材料的改性，使橡胶的应用

5、更为广泛。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用本文将重点针对近几年来，通过橡胶改性聚氯乙烯复合材料后对其力学性能、热稳定性等性能方面做以总结和展望。2. 橡胶的分类及其增韧 PVC 机理橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶具有很高的弹性和良好的电性能，合成橡胶不仅性能优良，而且能满足不同层次的要求，其应用更为广泛。合成橡胶的单体丁腈橡胶耐油性好，耐磨性高、耐热性好、粘接力强，丁苯橡胶柔韧性高，可塑性强等。橡胶增韧PVC 机理： 1）橡胶和PVC 构成双连续相，在材料中共同构成互穿网络结构，在外

6、力作用下，网络结构发生大变形，消耗能量，起到增韧作用；2 ）橡胶形成连续网络结构将初级粒子包围在中央，在外力作用下，橡胶网络起到能量的传递、分散、缓冲和吸收的作用，从而避免局部应力集中产生裂缝。同时橡胶形变是具有较高的断裂延生率，可产生银纹和剪切带吸收大量能量，使材料抗冲击性能大幅提高。3. 橡胶在PVC 改性中的应用3.1 NBR改性PVC 常用于 PVC改性的NBR是粉末丁腈橡胶PNBR ）, 采用少量的粉末丁腈橡胶即能够保持在较高强度和耐热温度的基础上，大幅提高改性材料的性能。王庆国2等分别制备了PVC/超细全硫化粉末丁腈橡胶NBR-UFPR ）二元、 PVC/NBR-UFPR/ 纳 M

7、CaCO3三元复合材料，并研究了3 种 NBR-UFPR 对硬质 PVC材料性能的影响。结果表明，三种NBR-UFPR 均可同时提高硬质PVC的热稳定性、耐热性和韧性，相同丙烯腈含量，较小粒径的超细全硫化粉末丁腈橡胶改性硬质PVC材料确实有更高的冲击强度，PVC/NBR-UFPR/ 纳 MCaco3三元复合材料有更高的热稳定性、耐热性和韧性。姚明3等对粉末丁腈橡胶 改性软质PVC时其用量对其性能的影响进行了研究。结果表明， PNBR不仅是一种改性剂，也是一种高分子增塑剂，加如这种改性剂的同时，降低了分子质量增塑剂的用量。当其添加到20 份时，拉伸强度由8.7MPa 增加到 11.3MPa,提高

8、了 23% ，如连续加入改性效果则不明显。实验得出：当PNBR 添加量为 25-60 份左右，对软质 PVC改性效果明显拉伸强度最大，撕裂强度、脆性温度不断提高。当其添加量达到80份以上时，此种粒料可用于耐油环境中。张殿荣5等对粉末丁腈橡胶加入对软质PVC性能影响进行了研究，结果表明 , 随其用量的增大，硬度、100% 定伸应力增大，拉断伸长率先增大后减小，在20 份时出现最大值，超过 20 份时，由于交联成分的增多，拉断伸长率呈下降趋势，共混物熔流体速度随PNBR加入而变差，当用量不超过20 份时，挤出物光滑且具有橡胶的弹性和光泽，随PNBR用量的增大，表观粘度、剪切应力均增大，熔体的牛顿性

9、增强。 Wang【6】等分别制备了一种新型PVC/ 超细全硫化粉末丁腈橡胶NBR-UFPR ）的复合材料，并研究了两种不同粒径的全硫化粉末丁腈橡胶 、粉末丁腈橡胶、轻质CaCO3对软质聚氯乙烯力学性能和加工性能的影响.结果表明 :DOP在常温和热老化的情况下, 对伸长率影响最大。P83对常温下拉伸强度、耐油情况下的扯断伸长率影响最大CaCO3不论是在什么条件下对性能的影响都不是最主要的. 综合考虑力学性能和加工性能,3种因素的最佳水平组合应为A2B2C2,即 DOP 60 份、 P83 20份、 CaCO320 份时最好 .Zhang【8】等使用交联剂和挤压成型技术，研究了丁腈橡胶NBR ）、

10、酞酸二辛酯 、交联剂Sb2O3 及偶氮二甲酰胺(发泡剂AC 和二亚硝基五次甲基四胺 共混物力学性能的影响,用扫描电镜分析了有机胺类表面处理剂改性高岭土/丁腈橡胶(NBR /PVC 的界面结合状况 .结果表明：当 NBR 用量为 30 份 ,邻苯二甲酸二辛酯用量为 6 0 份 ,有机胺类表面处理剂质量分数为3% ,填充 6 0 份的超细碳酸钙或高岭土或牌号为SMF 的蒙脱土时,可得到力学性能较佳的NBR/PVC共混物。不同矿物填料对NBR/PVC共混物的增强作用不同 ,经有机胺类表面处理剂改性后 ,以超细碳酸钙、高岭土和蒙脱土SMF 的增强效果最为明显。3.2 NR 改性 PVC天然橡胶 (NR

11、是橡胶树分泌的乳汁，经过凝固、干燥等加工而成的弹性固体。NR为拉伸结晶型橡胶，NR 可分为环氧化天然橡胶(ENR 、氯化天然橡胶(CNR 、接枝天然橡胶、环化天然橡胶、热塑天然橡胶，常用于和PVC共混改性的为环氧化天然橡胶(ENR 。3.2.1 ENR 改性PVC 环氧化天然橡胶(ENR是天然橡胶 改性软质聚氯乙烯体系的性能进行了研究，并用动态力学和电镜分析了PVC 与 ENR-50 的相容性，结果表明：适量的ENR-50 可明显改善软质聚氯乙烯的性能，而且PVC质量越大， PVC ENR-50 共混改性材料的性能越好。 ENR-50 不仅是一种改性剂，也可作为高分子增塑剂，加入这种改性剂可适

12、量减小材料的硬度。当ENR-50 加入量达到15 份时，软质PVC ENR-50 共混材料的拉伸强度出现一个峰值，由10.4Mpa 增加到 12.9Mpa，升高了24% 。但如果继续加入，则拉伸强度和100% 定伸应力随着其加入量的增大而降低。共混材料的断裂伸长率随ENR-50加入增多而增大。加入15 份 ENR-50 时，共混材料的断裂伸长率比纯软质PVC提高了30% ，同时随着其含量的增大，表观粘度略有增大。而且XS-1300 型 PVC树脂与 ENR-50共混所得的共混材料的性能均优于SG-700 型和 XS-1000 型树脂与ENR-50共混所得的材料。李宗良11等采用未改性的标准天然

13、橡胶(NR作增韧剂 , 通过机械共混法制备增韧聚氯乙烯 (PVC 复合材料 , 考察了NR和增容剂用量对PVC增韧效果以及力学性能的影响. 结果表明: 当 NR用量为10 份时 , 材料的冲击强度最高为24.87 kJ/m2 。加入增容剂环氧化天然橡胶(ENR后, 材料的冲击强度随其用量的增加而增大, 在 ENR为 5 份时其冲击强度为69.86 kJ/m2。氯化聚乙烯(CPE作增容剂时, 其冲击强度先升后降, 在 4 份时达到峰值103.93 kJ/m2。氯化橡胶 (CNR 作增容剂在3 份时 , 其冲击强度达到最佳值35.37 kJ/m2 。增容增韧后共混物的拉伸强度普遍降低.3.2.2

14、MNR改性PVC 董智贤12等研究了马来酸酐接枝天然橡胶(MNR 作改性剂 , 对废报纸粉 (PF填充聚氯乙烯(PVC复合材料的力学性能和热学性能的影响。研究结果明,MNR可以较好地改善PF与PVC基体的相容性, 显著提高材料的冲击强度。当PF用量 ( 质量份 为 5 份、 MNR 为 4 份时PF/PVC复合材料的综合性能最好, 其拉伸强度为48.8MPa, 缺口冲击强度达10.1kJ/m2, 后者比改性前提高了87% 。热重分析表明:PF/MNR/PVC复合材料的耐热性比纯PVC树脂有所提高。 PF/PVC复合材料的维卡软化温度随着PF填充量的增加而提高, 但随着 MNR 的增加而略有降低

15、。邬润德21等对橡胶高聚体改性PVC进行了研究，结果表明：用马来酸酐接枝橡胶和金属离子交联形成离聚体的方法可提高顺丁橡胶(BR、丁腈橡胶 (NBR 、PVC 三元共混物的相容性，以交联剂、引发剂、接枝单体为三要素，在此基础上用部分硬脂酸锌代替无机氧化锌作离子交联剂，使合金材料获得了满意的性能，与未经改性PVC/BR/NBR三元共混物相精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用比，硬脂酸锌离子交联马来酸酐接枝的三元合金的拉伸强度提高了101，断裂伸长率增加 113，3.3 SBR改性PVC 将丁苯橡胶

16、作为隔离剂和不同的包覆剂, 通过凝聚法制备粉末丁苯橡胶 (PBSR 。实验结果表明：当超细CaCO3与 PBSR质量比为50/100, 包覆剂Coron 树脂结构组成中马来酸酐和苯乙烯质量比为7/3, 用量占PSBR质量的9%时 , 所得的超细CaCO3/PSBR粒径小于1mm, 比未加超细CaCO3的 PSBR小一倍左右。当PSBR/PVC的质量比为15/100, CaCO3/PSBR与 PVC混合制得复合材料的拉伸强度比PSBR与 PVC制得复合材料提高了约 15%,缺口冲击强度提高了60% 左右。洪旭东19等通过加入各种增容剂和采用粉末丁苯橡胶PSBR ）及经接枝、交联改性的粉末丁苯橡胶

17、 PMSBR ），研究了提高聚氯乙烯/ 丁苯橡胶 和丁腈 -26(NBR-26最佳；粉末橡胶对PVC的改性效果优于块状橡胶，RMSBR 对软质聚氯乙烯的改性效果优于以 NBR-26作增容剂的块状SBR和 PSBR ；用不同改性方法制得的四种PMSBR 中，以多层乳液接枝改性的PMSBR-4对 PVC的改性效果最佳，用它改性硬质聚氯乙烯的缺口抗冲击强度和软质聚氯乙烯的耐寒性，效果皆超过粉末丁腈 。扫描电镜、透射电镜和动态力学谱分析表明： PVC/PMSBR-4 共混材料呈良好的韧性断裂，橡胶粒子分散较均匀，相界面模糊，低温升高，说明PVC/SBR相容性获得显著提高.王彬芳20等对聚氯乙烯三元共混

18、改性进行了研究，主要以MBS,ACR 与 PVC进行共混研究。 MBS是由丁苯橡胶 与甲基丙烯酸甲酯经乳液聚合而得的接技聚合物。ACR是一种甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯类的共聚物。结果表明：PVC-MBS-ACR 共混物呈橡- 塑两相体系。 MBS对 PVC具有增韧作用, 随着 MBS含量的增加 ,PVC 抗冲击性和延性明显提高。ACR能改善 PVC熔融塑化性能, 提高熔融扭矩 , 缩短熔融塑化时间和加工时间, 改善了 PVC的加工性能。3.4 其他橡胶改性 PVC 聚氯乙烯 PVC ）能与氯化丁基橡胶糊树脂共混改性氯化丁基橡胶(CIIR 方法 , 制备了一种在60120阻尼效果良好的改性橡胶材料

19、, 以解决氯化丁基橡胶阻尼温域较低的缺陷.SEM分析表明 : 邻苯二甲酸二丁酯处理PVC解决了其在橡胶中的分散性, 提高了界面结合性能.FTIR 分析表明 : 塑溶胶现成、共混与硫化过程未产生接枝与共聚.力学性能测试则表明: 共混材料柔韧性提高, 阻尼材料的拉伸性能与表面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用硬度随 PVC塑溶胶含量提高而降低.徐志刚26采用制备PVC/CR热塑性弹性体(PVC/CR-TPE 的方法 . 以两辊为分散手段研究了几种加工工艺路线对PVC/CR-TPE共混性能的影响.

20、结果表明 , 采用预混、预硫化、高温共混及与共交联相结合, 可以明显地提高材料的性能. 通过对使用ZnO-MgO-NA-22与 DB-MgO两种交联体系所制备的PVC/CR-TPE的性能比较 ,发现共交联剂(DB能显著地提高材料的性能.同时对PVC/CR-TPE材料的结构和性能进行了测定 . 结果表明：随CSM中的氯含量、硫含量的增加， PVCCSM共混体系的位伸强度增加，冲击强度下降；随CSM加入量的增加，体系的拉伸强度下降，冲击强度上升。三元乙丙 (EPDM 橡胶由于不含极性基团，与聚氯乙烯的相容性很差，如果简单共混改性则无实际意义. Humme27等研究认为：在ERDM 上接枝 SAN

21、或MMA 后再和 PVC 共混，可使 PVC的韧性和冲击强度得到提高. 陈炳泉28等在研究 PVC/EPDM 体系中得出，PVC 用量 10份以内时，共混物具有较好的物理机械性能，而在共混物中加入EPDM-g-MMA 有利于提高两相的相容性，改善了物理机械性能，Singh29等对 PVCEPDM和 EPDM-g-MMA 共混物进行了研究，结果表明：当加入质量分数为20% 的EPDM-g-MMA 时，共混物的冲击强度达到最大，是PVC/EPDM 的6倍，而 PVC/EPDM 共混物的冲击强度是PVC 的2倍。高光涛30等研究了纳 M 碳酸钙和丙烯酸酯橡胶(ACR 二元增韧聚氯乙烯(PVC材料 ,

22、 主要考察了丙烯酸酯橡胶以及纳M 碳酸钙用量对PVC 力学性能的影响, 研究表明：纳M 碳酸钙与弹性体具有协同效应, 在大幅度提高PVC 材料缺口冲击强度的前提下,同时基本保持了其刚性。SEM 对冲击试样断面的观察显示出比较典型的韧性断裂特征,TEM观察也表明 , 纳M 碳酸钙能够在PVC 基体中均匀分散。4. 结语为了解决聚氯乙烯(PVC韧性差的问题，通常可以加入橡胶进行共混改性。近年来丁腈橡胶 、丁苯橡胶 (SBR等橡胶改性聚氯乙烯，在其提高各种性能方面有很大进展。随着人们对增韧改性聚氯乙烯的进一步研究，必定会出现更多的新方法、新思路、其应用也会更加广泛、增韧改性的研究也会取的蓬勃的发展。

23、参考文献1Liuzhehui, ZhuXiaoguang,WuLixin,etal. Effects ofin terfacial adhesion on the rubber toughening of poly ( vinylchloride Part 1. Impact testJ. Polymer, 2001, 42(2 : 737 - 746.2 王庆国 ,张晓红 ,桂华 ,等. 超细全硫化粉末丁腈橡胶对硬质聚氯乙烯的改性研究 J . 高分子精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用学报 ,

24、 2007 ( 4 :332 - 336.3 姚明 . 粉末丁腈橡胶改性软质聚氯乙烯的研究J . 聚氯乙烯 ,2000 , 6 :43.4M.T.Ramesan,T.K.Mano,J.Kumar ,etal.Journal of material Science.2005 .(3100-1065 张殿荣、赵永云，杨清芝，等.用粉末丁腈橡胶改性高聚合度的聚氯乙烯研究J特中橡胶制品 .20026）6Wang Qing guo,XiaoHong,etal. 超细全硫化粉末丁腈橡胶共混PVC.J 橡胶工业 .2005.7 徐文总，陆波，杜先炳，等，粉末丁腈橡胶改性软质聚氯乙烯的性能研究J .弹性体.2

25、0184）8Zhang jun.Liang ya ping. 丁腈橡胶改性聚氯乙烯泡沫塑料.J.橡胶工业 .20019 沈振 .改性矿物填充增强橡胶聚氯乙烯共混体系J.合成橡胶工业.20049 ）10王桂强，李炳海，贺继东等环氧化天然橡胶改性软质聚氯乙烯研究J.石化技术与应用.20029）.296-29811 李宗良，李华源，刘燕珍.天然橡胶增韧聚氯乙烯的研究J.弹性体 .2006,166）12董智贤，周彦豪，陈美. 马来酸酐接枝天然橡胶在废报纸粉填充聚氯乙烯材料中的应用J.塑料工业 .2006. Journal of Analytical and Applied PyrolysisJ.201

26、8.(1114varro F J, Partal P, Mart? nez-Boza, et al. Thermo-Rheological Behaviour and Storage Stability of Ground TireRubber-Modified BitumensJ. Fuel, 2004, 83(3: 2 041-2 04915aisheng Guo, Yinghua Zhao, Luelun Sun. The Influence of fiber Contents to Toughness of Asphalt ConcreteJ. Journal of Traffic a

27、nd Transportation Engineering, 2006, 6(4: 32-3516Qshan Ye. Researh on the Rheological Characteristics ofFiber Modified Asphalt Binder and MixtureD. Wuhan: WuhanUniversity of Technology, 200717Xingyou Zhang, GuangyanHu, et al. MicroscopicMechanism Analysis of Diatomite Modified AsphaltJ. Journal of B

28、eijingUniversity of Technology, 2007,33(9: 943-94718黄国波，童莜莉，邬润德.顺丁、丁腈橡胶高聚体改性聚氯乙烯的研究J .中国塑料.200410）19洪旭东，赵葆卫，吴向东，等，提高聚氯乙烯与丁苯橡胶共混相容性的研究J.高分子材料与工程系.199510）20王彬芳，李水强，何曼君.聚氯乙烯三元共混改性的研究J.高分子材料 .1988: 7-922秦岩，屈爽，黄志雄，等，聚氯乙烯共混改性氯化丁基橡胶阻尼材料性能J.华中科技大学学报 (自然科学版 .2008: 1-526 徐 志 刚 . 聚 氯 乙 烯 氯 丁 橡 胶 热 塑 性 弹 性 体 的 研 究 J .高 分 子 材 料 成 型 加工.20022007(06.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页