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[组图]填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊性能影响研究 |
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| 填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊性能影响研究 |
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| 作者：佚名 文章来源：- 点击数： |
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俞丽珍(常熟理工学院化学与材料工程系，江苏常熟，215500)作者简介：俞丽珍，工程师，1988年毕业于江苏化工学院有机化工系高分子材料专业，从事化学教学及科研工作。
摘要：考察了填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊流变性能、存放性能及其力学性能的影响。结果表明，加入纳米TiO2，PVC糊的粘度在剪切速率变化时，粘度变化很大，存放10 d后粘度下降很少，仅下降0．3 Pa·s。玻璃微珠和滑石粉对PVC糊的硬度影响较为明显；添加硬脂酸钡，PVC糊存放10 d后粘度仅下降0．4 Pa·s，存放性能较好；碳黑用量为0．5 g时，PVC糊流动性能基本不变。
关键词：填充剂;稳定剂;碳黑;聚氯乙烯;流变性能;存放性能;力学性能
在聚氯乙烯(PVC)糊的加工中，添加剂的选用很重要，重要的添加剂有填充剂、稳定剂、增粘剂、着色剂[1]。加入填充剂等，不仅能够降低成本，而且可以调节PVC糊的流动性，还可以控制制品的强度、伸长率等机械性能。由于纯
PVC分解温度较低，因此在加工过程中需加入热稳定剂。着色剂可使塑料制品获得美丽的外观。本研究主要讨论了填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊性能的影响。
1 试验部分
1．1 主要原料
PVC糊料，牌号125A，合肥王辰塑料有限公司；玻璃微珠，球形固体颗粒，粒径125 nm，广西水电科学研究所；滑石粉，粒径44／μm，合山化工(辽宁)有限公司；纳米钛白粉(TiO。)，粒径55 nm，泰兴纳米材料厂；碳黑，天津碳黑厂；Ca—Zn复合稳定剂，勤业塑料厂；轻质碳酸钙、硬脂酸钡、二盐(二盐基亚磷酸铅)、三盐(三盐基硫酸铅)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，工业级，市售。
1．2 主要设备
NDJ一97型旋转粘度计，同济大学机械厂；CF104A 型高速分散机，上海涂料机械厂；HG101型电热鼓风干燥箱，南京实验仪器厂；501型超级恒温槽，上海市上海县实验仪器厂；LX—A型橡胶硬度计，上海市六中量仪厂；CP一25型冲片机，上海化工机械厂；LJ 500型拉力试验机，广州试验仪器厂。
1．3 试验方法
按配方称量PVC，DOP及其他各种助剂(未作任何处理)，在装有DOP的烧杯中依次加入助剂及PVC糊，使用高速分散机将各物料搅拌均匀。
在PVC糊放置48．0 h后，用旋转粘度计测试各PVC糊的粘度，测试温度为25℃(恒温)，从而分析填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊性能的影响。
将PVC糊放入170℃ 的电热鼓风干燥箱中，放置0．5 h后取出，再使用冲片机将其截成哑铃形片材，使用橡胶硬度计测试其硬度，在拉力试验机上测试其拉伸强度及断裂伸长率。试验样品配方详见表1。
2 结果与讨论
2．1 填充剂对PVO糊性能的影响
2．1．1 对流变性能的影响
旋转粘度计不同转速下PVC糊的粘度见表2。
由表1和表2可以看出，加入填充剂后，PVC糊的粘度有了不同程度的增加。加入纳米TiO2(配方3)，PVC糊的粘度在高剪切速率变为低剪切速率时粘度发生突增，反之则粘度下降，即表现为明显的切力变稀性能。加入玻璃微珠(配方2)，PVC糊的粘度在高剪切速率变为低剪切速率时粘度也发生较为明显的变化，也表现较为明显的切力变稀性能。加入滑石粉(配方4)，PVC糊的粘度最小，切力变稀性能最差。
2．1．2 对存放性能的影响
PVC糊存放10 d后，测定各PVC糊的粘度，旋转粘度计转速为750 r／min，测试温度恒定为25。C，结果如表3。
由表3看出，在存放10 d后，各PVC糊的粘度都有着不同程度的下降。添加纳米TiO2的PVC糊的粘度下降很少，仅下降了0．3 Pa·S；添加玻璃微珠PVC 糊下降最多，下降了3．1 Pa·S；添加滑石粉的PVC糊的粘度也有所下降，下降了1．8 Pa·S；无添加剂的PVC糊下降了0．8 Pa·S。由此分析可知，纳米TiO。不仅
赋予了PVC糊明显的切力变稀性能，而且此性能能够持久保持；玻璃微珠虽然也能赋予PVC糊较为明显的切力变稀性能，但此性能不能够持久保持，存放性能很差。
2．1．3 对力学性能的影响
填充剂对PVC糊力学性能的影响见表4。
由表4可以看出，当填充剂用量相同时，添加滑石粉的PVC糊的断裂伸长率最大，添加玻璃微珠的PVC糊的断裂伸长率最小。对同一填充剂来讲，随着用量的增加，PVC糊的断裂伸长率降低，添加轻质碳酸钙的PVC糊的断裂伸长率随着填充剂用量增加而下降的幅度最大，由添加5 g时的392 至添加30 g时的259 ，共下降了133 9／6；而添加玻璃微珠的PVC糊共下降了92 ，添加滑石粉的PVC糊共下降了95 。总之，随着填充剂用量的增加，PVC糊的断裂伸长率随之下降。
由表4可以看出，当轻质碳酸钙的用量低于10 g时，PVC糊的拉伸强度随用量的增加而增高，但是当其用量高于10 g后，PVC糊的拉伸强度则随用量的增加而降低；添加玻璃微珠和滑石粉的PVC糊则随用量的增加而降低，没有转折点。当填充剂用量相同时，添加玻璃微珠的PVC糊的拉伸强度最小，而添加滑石粉的PVC糊的拉伸强度最大。
由表4可以看出，填充剂用量越多，PVC糊的硬度也随之增加。玻璃微珠对PVC糊硬度的影响较为明显，滑石粉次之，轻质碳酸钙对PVC糊的硬度影响较小。
2．2 热稳定剂对PVC糊性能的影响
2．2．1 对流变性能的影响
按表1所示配方配制PVC糊，放置48．0 h后，测定各PVC糊的粘度，旋转粘度计转速为750 r／min，测试温度恒定为25℃ ，试验结果见表5。由表5可以看出，添加硬脂酸钡的PVC糊的粘度(即初始粘度)比无热稳定剂的PVC糊的粘度大，大了0．3 Pa·S；添加二盐和三盐的PVC糊的粘度下降了，且添加二盐的PVC糊的粘度下降的幅度较大，也就是说，二盐和三盐的加入能够改善PVC糊的流动能，而且二盐的效果比三盐好。
2．2．2 对存放性能的影响
存放10 d后，测定各PVC糊的粘度，旋转粘度计转速为750 r／min，测试温度恒定为25℃ ，结果见表5。由表5中可以看出，在存放10 d后，各PVC糊的粘度都有着不同程度的下降。添加硬脂酸钡PVC糊的粘度下降最小，仅下降了0．4 Pa·S，说明存放性能最好；添加二盐的PVC糊的粘度下降较多，也就是说二盐和三盐降低了PVC糊的存放性能。由以上分析可以得出，硬脂酸钡能保持PVC糊的存放性能。
2．3 碳黑对PVC糊流变性能的影响
按表1所示配方配制PVC糊，放置48．0 h后，测定各PVC糊的粘度，旋转粘度计转速为750 r／min，测试温度恒定为25℃ ，结果如表6。
由表6中可以看出，添加0．5 g碳黑时粘度上升很少，添加1．0 g碳黑后粘度增加明显，即当碳黑用量高于某一值时，碳黑的加入能使PVC糊的粘度增幅明显，降低其流动性能。
3 结论
a) 纳米TiO 填充到PVC糊中，可赋予PVC糊以明显的切力变稀性能，并且此性能可持久地保持。玻璃微珠填充到PVC糊中，也能赋予PVC糊以明显的切力变稀性能，但此性能不能持久地保持。滑石粉的切力变稀性能不如玻璃微珠，但存放性能比玻璃微珠好。
b) 玻璃微珠能增加PVC糊的硬度，并随其用量的增加而增加，但玻璃微珠不能提高PVC糊的拉伸强度。滑石粉也能增加PVC糊的硬度，效果比玻璃微珠略差。
c) 二盐和三盐能改善PVC糊的流动性能，但影响了PVC糊的存放性能。硬脂酸钡能保持PVC糊的存放性能。
d) 碳黑使PVC糊的粘度升高，当用量适量时，其流动性能基本保持不变。
参考文献
1 司业光，韩光信，吴国贞．聚氯乙烯糊料及其加工应用．北京：化学工l 出版社，2000．293～318
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