填料对软质聚氯乙烯复合材料性能的影响

张道海 何敏,2 胡智 郭建兵

(1.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州 贵阳，550014；2.贵州大学材料冶金学院，贵州 贵阳，550002)

填料对软质聚氯乙烯复合材料性能的影响

张道海1何敏1,2胡智1郭建兵1

(1.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州 贵阳，550014；2.贵州大学材料冶金学院，贵州 贵阳，550002)

研究了CaCO3,Mg(OH)2对软质聚氯乙烯(PVC)复合材料硬度、拉伸强度和断裂伸长率的影响；同时考察了CaCO3粒径对软质PVC复合材料的硬度、拉伸强度和断裂伸长率的影响。结果表明，CaCO3与Mg(OH)2对软质PVC复合材料硬度影响相差不大，但是含CaCO3的软质PVC复合材料的拉伸强度比含有Mg(OH)2的高；在相同CaCO3含量下，含有粒径11.86 μm CaCO3的软质PVC复合材料的硬度、拉伸强度和断裂伸长率均比含有37.08 μm粒径CaCO3的软质PVC复合材料的大。

软质聚氯乙烯 碳酸钙 氢氧化镁 力学性能 增韧

目前，在塑料和橡胶等现代高分子材料、高聚物基复合材料、功能材料及造纸、涂料等工业领域中，无机非金属矿物填料占有很重要的地位。这些无机非金属矿物填料，如CaCO3、高岭土、硅灰石、滑石、云母、二氧化硅、凹凸棒土等，不仅可降低高分子材料或高聚物基复合材料的成本，而且还可提高材料的刚性、硬度、尺寸稳定性，并赋予材料某些特殊的物理化学性能，比如耐腐蚀性、阻燃性、绝缘性以及环境可消纳性等。聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)树脂，是由氯乙烯(Vinyl Chloride，简称VC)单体聚合而成的热塑性高聚物。作为当今世界第二大通用塑料，PVC以其难燃、抗化学腐蚀等优点而被广泛应用于化工、建材等领域。为降低成本，改善材料的加工性能，通常在PVC中添加填料，而且，添加填料将对PVC有增强增韧的作用[1]。本试验通过加入不同的填料，研究其对软质PVC复合材料的硬度、拉伸强度和断裂伸长率影响。

1 试验部分

1.1 原料及仪器设备

PVC，S-1000，中国石化集团齐鲁分公司；硬脂酸钙[Ca(St)2]，BC2-975，浙江东来化学有限公司；邻苯甲酸二辛酯(DOP)，52#,山东齐鲁石化增塑剂股份有限公司；钙锌稳定剂，昭阳天堂助剂化工有限公司；聚乙烯(PE)蜡，PE-CH-2，江阴市顾山东风合成化工有限公司；钛白粉，R-248，攀钢集团重庆钛业股份有限公司；CaCO3粒径37.08，29.66,1.86 μm,江西上高县高峰矿业粉体有限公司；Mg(OH)2,粒径29.66 μm,潍坊昊隆化工有限公司。

试验所用仪器设备如表1所示。

1.2 软质PVC复合材料配方及制备工艺过程

不同填料的软质PVC复合材料配方：PVC100.0份；DOP75份；CaCO3(粒径29.66 μm)或Mg(OH)225.0份；PE 蜡0.5份；钙锌稳定剂4.0份；Ca(St)20.5份；钛白粉5.0份。

软质PVC复合材料配方：PVC100.0份；DOP75.0份；粒径37.08或11.86 μm CaCO310.0或20.0或30.0或40.0份；PE蜡0.5份；钙锌稳定剂4.0份；Ca(St)20.5份；钛白粉5.0份。

PVC抗静电复合材料的制备工艺过程：高速混合→挤出造粒→注射成型→标准样条→性能测试。

混合工艺：采用高速混合机将PVC与助剂混合，先将稳定剂与PVC高速混合，温度达到70 ℃时，加入DOP，继续混合，温度达到90 ℃后加入其余助剂，待温度达到120 ℃后冷却出料。

挤出工艺：采用锥形双螺杆六区挤出温度150，155，160，165，170，170 ℃。

注塑工艺：160，165，170 ℃。

1.3 软质PVC复合材料性能表征

硬度测试：按GB/T 531—1999进行测试，试样厚度不小于5 mm。

拉伸性能测试：按GB/T1040.1—2006进行测试，试验速度50 mm/min，长80 mm,宽10 mm，厚4 mm，标距25 mm。

2 结果与讨论

2.1 填料对软质PVC复合材料硬度的影响

不同类型的填料在软质PVC复合材料中的硬度、拉伸强度和断裂伸长率见表2。从表2可以看出：CaCO3(粒径29.66 μm)和Mg(OH)2加入到软质PVC复合材料中，添加Mg(OH)2的软质PVC复合材料的硬度与加入CaCO3的软质PVC复合材料的硬度相差不大，这说明CaCO3和Mg(OH)2对软质PVC复合材料的硬度影响很小;加CaCO3的软质PVC复合材料拉伸强度较加入Mg(OH)2的高。加入CaCO3后，其软质PVC复合材料的断裂伸长率比加入Mg(OH)2的小。

综上所述，CaCO3与Mg(OH)2对软质PVC复合材料的硬度影响较小，但是，CaCO3加入到软质PVC复合材料中的拉伸强度比加入Mg(OH)2的软质PVC复合材料大。在后面的试验将讨论不同粒径的CaCO3对软质PVC复合材料的影响。

2.2 CaCO3粒径对软质PVC硬度及拉伸性能影响

CaCO3粒径对软质PVC复合材料硬度的影响见图1所示。从图1可看出，无论粒径是37.08 μm还是11.86 μm的CaCO3加入到软质PVC复合材料中，软质PVC复合材料的硬度都随着CaCO3含量的增加而增大；同时还可以看出，相同含量的CaCO3加入到软质PVC复合材料中，粒径为11.86 um的CaCO3在软质PVC复合材料中的硬度大。

CaCO3粒径对软质PVC复合材料拉伸强度和断裂伸长率的影响见图2。

从图2可看出，粒径37.08 μm和11.86 μm的CaCO3在软质PVC复合材料中其相应软质PVC复合材料的拉伸强度都随着其含量的增加而增加；同时明显看到，无论是37.08 μm还是11.86 μm粒径的CaCO3，软质PVC复合材料的断裂伸长率都随着CaCO3含量的增加逐渐降低。在CaCO3相同含量时在添加粒径11.86 μm CaCO3的软质PVC复合材料的断裂伸长率比添加粒径37.08 μm CaCO3的大。从图2还看出，CaCO3相同含量时，添加CaCO3粒径为11.86 μm时的软质PVC复合材料拉伸强度比添加粒径为37.08 μm的大。

3 结论

CaCO3和Mg(OH)2对软质PVC复合材料的硬度影响较小；添加不同粒径的CaCO3时，都随着CaCO3含量的增加而增加，而软质PVC复合材料的断裂伸长率则逐渐降低；相同含量的CaCO3，添加粒径为11.86 μm时的软质PVC复合材料硬度、拉伸强度和断裂伸长率都比添加37.08 μm CaCO3的高。

[1] 屈红强,武伟红,焦运红,等. 纳米CaCO3对阻燃型软质聚氯乙烯的增韧增强作用[J].中国塑料,2005,19(7):36-40.

SABIC发布透明且质轻的飞机用片材

据“www. britishplastics .co. uk”报道，SABIC公司已经发布了2种新片材可用于飞机内部，宣称解决了飞机内部客舱差别化的要求，这个问题已经困扰了航空公司很久，同时，这种片材也解决了飞机自重过重而耗费更多燃油的问题。

这种新的片材材料是一种聚碳酸酯，为Lexan系列的透明Lexan XHR2000 和Lexan Light F6L300，据说是质轻、耐用的材料，对工程师们而言，可以降低系统成本，满足严格的工业制造标准。

根据SABIC公司透露，Lexan XHR2000片材可以透过80%的光线，是OSU兼容片材中透光率最高的，同时，在使用过程中不仅具有优良的垂直燃烧性能，还可进行功能性涂覆或多层折叠等。Lexan Light F6L300片材是目前可以获得最轻的热塑性片材，具有防燃、防烟的功能，并且无毒，密度0.85 g/cm3。

新的母料系列使生产率提高20%

据“www. britishplastics .co. uk”报道，一家英国的颜料及多成分母料生产商Silvergate Plastics称，他们最近发布了一种为吹塑成型机用的母料系列产品，据其称取得了“惊人的结果”，相当于将生产率提高了20%，与之同时还降低了操作费用。

Silvergate Plastics称最近推出的Optiblow系列母料产品已经收到顾客的一致好评，因为该产品能通过涂覆设备表面而减少摩擦，使熔体以更快的速度流动。因为设备的操作温度降低，这种母料还能改善大型制品的扭曲，降低能量消耗。

(以上由中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院

黄赋云供稿)

Effect of Filler on Properties of Soft Polyvinyl Chloride Composites

Zhang Daohai1He Min1,2Hu Zhi1Guo Jianbing1

(1.National Engineering Research Center for Compounding and Modification of Polymeric Materials，Guiyang, Guizhou,550014;2.College of Materials Science and Metallurgical Engineering,Guizhou University, Guiyang,Guizhou, 550002)

The effects of CaCO3or Mg(OH)2on the hardness, tensile strength and elongation at break of soft PVC composites were investigated. Meanwhile, the effects of CaCO3particle sizes on the hardness, tensile strength and elongation at break of the soft PVC composites were investigated. The results show that the effect of CaCO3or Mg(OH)2on the hardness of soft PVC composites is little difference; but the tensile strength of the soft PVC composites with CaCO3is higher than that of the PVC composites with Mg(OH)2. When the content of CaCO3is the same, the hardness, tensile strength and elongation at break of the soft PVC composites with 11.86 μm CaCO3are higher than those of the PVC composites with 37.08 μm CaCO3.

soft polyvinyl chloride; calcium carbonate; magnesium hydrate; mechanical properties; toughening

2013-12-27;修改稿收到日期:2014-11-14。

张道海(1981—)，男，硕士，主要从事高性能复合材料的研究与应用。E-mail：zhangdaohai6235@163.com。

贵州省校合作项目，黔科合计省合[2014]78;贵州省科技计划,黔科合GY字[2013]3026。