氯化聚氯乙烯(Chlorinated Polyvinyl Chloride.CPVC)樹脂較早是由德國I G Farben于20世紀30年代中期進行工業化生產的，早期采用的生產方法是將PVC置于溶液中進行氯化，采用此方法生產的CPVC樹脂比PVC樹脂更容易溶于溶劑。20世紀60年代，開始采用水相懸浮氯化法。CPVC是PVC的重要改性劑，其分子結構中氯含量明顯高于PVC樹脂，一般為61％～68％。由于其分子結構中含有較多的氯原子，CPVC樹脂的玻璃化溫度(T )和熱變形溫度均較高，因而耐熱性和較高使用溫度明顯高于PVC；同時CPVC樹脂還具有優異的力學性能、耐化學腐蝕性、非導電性、阻燃性能和較低的煙霧生成特性等，是性能優良的新型材料。

CPVC的耐熱性比PVC平均高20～40℃，利用該特點，與PVC共混后可提高PVC的耐熱性。另外，PVC/CPVC共混物具有較好的相容性。PVC/CPVC共混物的研究應用國外報道較多，Goodrich公司開發的PVC/CPVC合金可以采用注射、擠出、壓延和壓制等方法制造模塑片、托盤、風扇罩、電器零件和外殼、商用機器外殼、管材、通信設備和汽車零件等[7]。日本積水化學工業公司在CPVC中加入5～3份PVC以及少量的PMMA或甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的聚合物或SAN 共聚物，得到機械強度、耐熱性、耐候性、耐藥品性、耐燃性和透明性較好的材料.用于制造建材、汽車零部件等。

筆者選擇CPVC、PVC 為主體材料，研究了PVC/CPVC共混比、填料品種及用量等對PVC/CPVC合金體系的力學性能的影響，同時利用掃描電鏡對PVC/CPVC合金的微觀結構進行了分析。

1. 實 驗
1.1 實驗原料
CPVC：含氯質量分數為66％；PVC：S一1000；二鹽基亞磷酸鉛、三鹽基硫酸鉛、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣：工業品；硬脂酸：工業品；有機錫穩定劑：T一137；活性輕質CaCO ：細度1 000目；丙烯酸酯類沖擊改性劑：KM355P；丙烯酸酯類加工改性劑：K125P；石蠟：P1；滑石粉；陶土：細度325目；硅藻土；云母：細度800目。
1.2 主要儀器及設備
雙輥筒煉塑機：SK一160B；25t平板硫化機：QLB一50×350×2；沖片機；電子天平：YP1200；電光分析天平：TG328B；萬能制樣機：HY—w；電子拉伸實驗機：CMT5254；萬能材料實驗機：DLY一6；沖擊實驗機：xJJ一50；烘箱：DGF30/7一Ⅱ；掃描電子顯微鏡：sx 一40，工作電壓20kV。
1.3 試樣制備與測試
1.3.1 試樣制備
按配方要求準確稱量原材料、加工助劑和填料，用高速混合機混合均勻。控制開放式煉塑機前輥筒的溫度為180℃ ，后輥筒的溫度為170℃ ，輥筒間隙為1～2 mm，將混合均勻的粉料加入到已預熱的煉塑機中。待PVC/CPVC塑化包輥后，再將輥筒間隙調整為0.3 mm左右打三角包3次，共混均勻后出0.5～1.0 mm 的薄片待用。控制25 t平板硫化機的溫度為180℃ ，模具預熱后，將PVC/CPVC共混片料放入其中，然后放到平板硫化機中。在5～6MPa加熱10 rain，再在12～13 MPa加熱10 min后迅速取出，移至另一臺不加熱的平板硫化機中，保壓冷卻至室溫。壓制的試樣放置24 h后，按國家標準制樣并測試。
1.3.2 性能測試
拉伸性能測試按GB/T 1040—92進行，彎曲性能測試按GB/T 9341—88進行，懸臂梁沖擊性能測試按GB/T 9432—88進行，熱變形溫度(HDT)測試按GB/T 1634—89進行。

1.3.3 合金體系的微觀結構表征
選取PVC/CPVC合金的沖擊試樣斷面，用掃描電鏡(SEM)觀察其微觀結構，SEM 的加速電壓為20 kV。

2. 結果與討論
2.1 含鉛鹽穩定劑時共混比對PVC/CPVC二元合金性能的影響
實驗中較早先選擇鉛鹽穩定劑，探討共混比對PVC/CPVC二元合金性能的影響，結果見表1。

實驗結果表明，當 (PVC)：m(CPVC)從100：0向70：30變化時，隨著CPVC 含量的增多，PVC/CPVC二元合金體系的拉伸強度、彎曲強度、熱變形溫度(較大彎曲正應力分別為1.82 MPa和0.45MPa)等均呈遞增趨勢。其中拉伸強度和彎曲強度的增幅分別為7％和18％，熱變形溫度的增幅小于5％ ；而同樣隨著CPVC 含量的增多，體系沖擊強度、斷裂伸長率卻表現出遞減趨勢。 (PVC)：(CPVC)=70：30時，體系的沖擊強度只是單用PVC時的66.67％ ，斷裂伸長率下降幅度更大，此時只有原來的45％。這是由于體系中的CPVC含量增加，CPVC的剛性和耐熱性導致合金的剛性和耐熱性提高所致。

表1 含鉛鹽穩定劑時不同共混比對PVC/CPVC二元合金性能的影響

基本配方(質量份數，F l司)：PVC/CPVC 1O0，3PbO 3，2PbO3，BaSt：1 5 KM355P 8，KI25P 2，填料9，潤滑劑(1 7。

圖1是 (PVC)： (CPVC)=1O0：0、90：10、80：20、70：30時，合金沖擊試樣斷面放大1 500倍的SEM 照片。由圖1可以看出，PVC/CPVC合金的相容性較好，這與文獻報道的相同。相比較而言，(PVC)： (CPVC)=90：10、80：20時，體系的分散效果稍差.合金體系中出現了顆粒的大小和分散不均勻的現象。但隨著CPVC用量的增加，合金體系均一性大大改善，尤其是當 (PVC)： (CPVC)=70：30時，兩者的分散性更加均勻。



圖1 不同共混比的PVC/CPVC合金沖擊試樣斷面的SEM 照片(1 500倍)


2.2 含有機錫穩定劑時共混比對PVC/CPVC二元合金性能的影響使用有機錫穩定劑時，PVC/CPVC合金的配方和力學性能實驗結果見表2。

結果表明，在有機錫穩定劑的作用下，當 (PVC)： (CPVC)從1O0：0向70：30變化時，隨著CPVC含量的增多，pvc/CPVC二元合金體系的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率均呈現先下降后上升的趨勢；而彎曲強度卻與之相反，出現先上升后下降的趨勢。兩種趨勢在(PVC)：(CPVC)=80：20時出現拐點，此時體系的沖擊強度和斷裂伸長率都下降到單用PVC時的50％ ，拉伸強度也只有原來的93％，而彎曲強度卻提高了5％。除此之外，隨著共混比中CPVC含量的增加，體系的熱變形溫度不斷升高，(PVC)：(CPVC)=70：30時，在不同彎曲正應力(1.82MPa和0.45 MPa)下，熱變形溫度較PVC分別增加1.3 ℃ 和5.6℃。

表2 含有機錫穩定劑時不同共混比對PVC/CPVC合金的力學性能的影響

基本配方：PVC/CPVC 1O0，有機錫 T一137 2 .5，KM355P 8 , k125P 2，填料9，潤滑劑1.2。

通過以上兩組實驗數據的對比分析，發現在有機錫穩定劑的作用下，合金的屈服強度、拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率和彎曲強度無明顯變化。有機錫穩定劑雖然對熱變形溫度有較大的作用，但不如鉛鹽穩定劑對二元合金體系的效果大。采用有機錫穩定劑的二元合金體系的斷裂伸長率也要低于采用鉛鹽穩定劑的二元合金體系。從總體上看，鉛鹽穩定劑的改性效果要優于有機錫穩定劑。因此，筆者主要研究在鉛鹽穩定劑穩定作用下PVC/CPVC合金的相關力學性能。

2.3 不同填料對PVC/CPVC二元合金性能的影響
在(PVC)：(CPVC)=70：30的體系中分別加入滑石粉、陶土、絹云母、硅藻土和活性CaCO3各5份，不同填料對PVC/CPVC二元合金性能的影響見表3。

從表3可以看出：PVC/CPVC合金體系的拉伸強度以選用硅藻土和活性CaCO3時較大，分別為47.9MPa和47.7 MPa，沖擊強度則是選用活性CaCO~和陶土時較大，分別為14.4 kJ/m2和12.2 kJ/m2。在采用活性CaCO3時，試樣的斷裂伸長率也達到較大,為46.7％。由于填料的使用量小，填料品種對PVC/CPVC合金體系的彎曲強度和熱變形溫度影響不大。
綜合分析實驗結果可以看出：在PVC/CPVC合金體系中，填料選用活性CaCO3 時較好。

2.4 不同填料品種的PVC/CPVC合金沖擊試樣斷面的形貌在鉛鹽穩定劑的作用下，m(PVC)：m(CPVC)=70：30選用B一564為沖擊改性劑，觀察加入滑石粉、陶土、云母、硅土、CaCO，等不同填料的PVC/CPVC合金體系在電子掃描電鏡下的微觀結構。





圖2列出了放大1 500倍和10 000倍的SEM 照片。

比較圖2中放大1 500倍后a～e的SEM 照片，活性CaCO3和硅土與有機體系相容性較好，分散均勻；而滑石粉、陶土、云母在體系中的分散不均勻，與有機體系的相容性不好，有顆粒脫落和空洞。圖2中放大10 000倍的a ～e 的SEM 照片可以更清楚地觀察到上述情況。由于硅土屬于有機填料，對材料的屈服強度、拉伸強度、彎曲強度和斷裂強度的提高是有幫助的，但不能改善材料的沖擊性能；CaCO3填料卻能很好地發揮其增韌效果，大大地改善材料的沖擊性能。

2.5 填料用量對PVC/CPVC合金性能的影響
在PVC/CPVC的合金體系中，分別添加5～20份活性CaCO3，考查其用量對PVC/CPVC合金性能的影響，結果見表4。

隨著CaCO。用量的增加，PVC/CPVC合金的拉伸強度、彎曲強度、斷裂伸長率總體上來講均呈先上升后下降的趨勢。三者在添加5份活性CaCO3后，達到較大值，然后隨著活性CaCO3用量的繼續增加，開始下降。當活性CaCO3用量達到20份時，三者分別為較大值時的81％ 、84％和69％。體系的沖擊強度隨著活性CaCO3用量的增大出現了上下波動，但基本維持在13 kJ/m2左右。熱變形溫度在活性CaCO3用量為5～1 5份時變化不大，但當活性CaCO3用量超過10份時，熱變形溫度上升。

表4 CaCO 用量對PVC/CPVC合金性能的影響

基本配方：PVC/CPVC 1O0，3PbO 3，2PbO 3，BaSt2 1.5，KM355P 8，K1 25P 2，填料9，潤滑劑0 7。

3 結 論
(1)CPVC在加工過程中易發生脫HCL反應，PVC常用的鉛鹽穩定劑、有機錫類穩定劑均適用于CPVC體系，且鉛鹽穩定劑的穩定效果要優于有機錫類穩定劑。
(2)當m(PVC):m(CPVC)從1O0:0向70:30變化時，隨著CPVC用量的增多，PVC/CPVC二元合金體系的屈服強度、拉伸強度、彎曲強度、熱變形溫度(較大彎曲正應力分別為1.82 MPa和0.45MPa)等均呈遞增趨勢，而沖擊強度、斷裂伸長率出現遞減趨勢，尤其是隨著CPVC含量的增多，PVC/CPVC二元合金體系的斷裂伸長率降幅較大。
(3)在填料用量為5份時，PVC/CPVC合金體系的拉伸強度以選用硅藻土和活性CaCO3時較大，沖擊強度則是選用活性CaCO3和陶土時較大。由于填料的用量小，填料對PVC/CPVC合金體系的彎曲強度和熱變形溫度影響不大。
(4)隨著CaCO3用量的增加，PVC/CPVC合金的拉伸強度、彎曲強度 斷裂伸長率總體上均呈先上升后下降的趨勢。活性CaCO3用量的變化對沖擊強度幾乎無影響。熱變形溫度在活性CaCO3用量為5～15份時變化不大，但當活性CaCO3用量超過10份時，熱變形溫度上升。

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