直接添加型改質劑在PVC異型材中的應用
黃艷1,2,朱宗奎1
（1.南京協和化學有限公司，江蘇 南京 210024；
2.南京協和工程塑料應用研究所，江蘇 南京 210024）
摘要：本文提出了一種直接添加型環(huán)保改質劑XH-CR55，并通過工業(yè)生產試驗證實了使用該改質劑可將非活化碳酸鈣直接加入到PVC異型材體系中，從而將碳酸鈣的表面處理跟聚氯乙烯加工配方的混料過程有機結合起來，應用技術簡單，提質降本效果顯著。該產品解決了目前活性碳酸鈣行業(yè)制備技術落后、產品質量不穩(wěn)定以及聚氯乙烯加工行業(yè)特別是鈣、鋅穩(wěn)定劑體系加工范圍窄、成本高等問題。更為重要的是產品可改善PVC熔體的流動性、熱變形性，促進塑化，使體系加工寬容性有一定提升。
關鍵字：直接添加 改質劑 PVC 型材 非活化碳酸鈣
1 前言
碳酸鈣作為PVC型材制品的填料是PVC型材改性的重要手段之一[1,2]，在PVC型材加工中加入各種適合的填料，可以提高制品的剛性、耐磨性、硬度、耐候性、尺寸穩(wěn)定性等性能，并可降低制品的成本[3]。但PVC塑料與填料的極性差異大，親和性差，在混料的過程中造成有機相與無機相力學失衡，使高聚物內部分散不均勻，造成制品內部應力集中，界面粘結力下降，直接造成制品的物理機械性能（如：拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率等）下降[4,5]。因而碳酸鈣和PVC塑料之間表面能的差異帶來的分散問題成為了在PVC型材加工中的熱點和難點，據統(tǒng)計在PVC加工過程中近三分之一的事故都與填料碳酸鈣有關。
使用改質劑通過干法、濕法或干法、濕法結合的方法對碳酸鈣（一般是輕鈣）表面進行活化處理（簡稱活化輕鈣），將活化處理后的碳酸鈣作為配方的填充料直接加入到PVC型材配方體系中進行加工，能有效的解決體系分散和界面相的問題[6,7]，但受各種因素的影響，輕鈣的活化改性存在以下問題：
（1）活化輕鈣與同等條件下未活化的輕鈣相比蓬松質輕，裝卸、加料、下料時存在著較大的粉塵污染。
（2）目前表征輕鈣活化程度的指標活化度，僅代表活化輕鈣在水中的溶解程度，不能很好的衡量輕鈣的活化程度。
（3）活化輕鈣批次間穩(wěn)定性差?；罨p鈣多為間歇式過程，批生產量低，大批量生產活化效果差，因批次間的活化差異大，從而給PVC配方和型材加工帶來潛在的不穩(wěn)定因素和風險。
2 生產試驗配方
表1 XH-CR55在陜西某型材公司試驗配方（20份碳酸鈣）
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原料
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原樣1
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試樣1
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PVC樹脂（SG-5）
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100.0
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100.0
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CPE
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9.0
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7.5
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ACR401
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1.0
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0.5
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鈦白粉（金紅石）
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4.5
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4.5
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活性輕鈣
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20.0
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——
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輕鈣
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——
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20.0
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復合穩(wěn)定劑CH505C（協和化學）
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3.8
|
3.8
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改質劑XH-CR55（協和化學）
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——
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0.5
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潤滑劑
|
適量
|
適量
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色母料
|
適量
|
適量
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表2 XH-CR55在黑龍江某型材公司試驗配方（30份碳酸鈣）
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原料
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原樣2
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試樣2
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PVC樹脂（SG-5）
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100.0
|
100.0
|
|
CPE
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10.0
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8.0
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|
ACR401
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1.2
|
1.0
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鈦白粉（金紅石）
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4.5
|
4.5
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活化輕鈣
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30.0
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——
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輕鈣
|
——
|
30.0
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復合穩(wěn)定劑
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4.0
|
4.0
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改質劑XH-CR55（協和化學）
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——
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0.6
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潤滑劑
|
適量
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適量
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色母料
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適量
|
適量
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表3 XH-CR55在河北某型材公司試驗配方（40份碳酸鈣）
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原料
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原樣3
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試樣3
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PVC樹脂（SG-5）
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100.0
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100.0
|
|
CPE
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12.0
|
10.0
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ACR401
|
1.8
|
1.0
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|
鈦白粉（金紅石）
|
4.5
|
4.5
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|
活化輕鈣
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40.0
|
——
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|
輕鈣
|
——
|
40.0
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復合穩(wěn)定劑CH505C（協和化學）
|
4.5
|
4.5
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改質劑XH-CR55（協和化學）
|
——
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0.8
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潤滑劑
|
適量
|
適量
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色母料
|
適量
|
適量
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表1、表2、表3為輕鈣和活化輕鈣體系使用XH-CR55分別在陜西、黑龍江和河北型材公司試驗配方，根據不同配方體系進行生產，并對生產工藝參數和材料主要力學性能進行測試。
為保持原配方體系的各項性能指標的平衡，根據對比測試和相關生產經驗，建議選用沉降體積略低于原配方體系中的活化輕鈣的輕鈣。
3 結論
使用直接添加型改質劑可用輕鈣直接代替活化輕鈣，并可改善PVC熔體的流動性、熱變形性，促進塑化，對整個PVC配方體系加工成型溫度降低3~10℃，使加工寬容性有較為明顯的提升，因而可在一度程度上部分取代或減少抗沖擊改良劑CPE和加工改性劑ACR的用量，優(yōu)化了PVC異型材的配方體系，有效降低了PVC材料加工難度和風險。適當調配直接添加型改質劑的用量在加工材料機械力學性能基本不變的前提下可增加碳酸鈣的用量或降低加工助劑ACR和CPE的用量。
直接添加型改質劑XH-CR55改善了PVC異型材改性中無機粉體必須預先活化處理的現狀，糾正了用活化度的高低來判斷活性無機粉體質量好壞的誤區(qū)，改變了增加無機粉體必須以降低產品質量為代價的意識，解決了偶聯劑易水解、使用繁瑣、功能單一的問題，突破了無機粉體在進行表面活化處理前都需要干燥的常規(guī)，打破了只有橡膠、彈性體才能增強、增韌的神話，引導了改性助劑復合化、專用化、功能化的發(fā)展方向，實現了提質降本、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目的。
