高强度高韧性PVC复合材料的研究

·86· 文章编号：1002—6886(2007)06一0086一02 高强度高韧性PVC复合材料的研究 洪升，钱志军．姜岩世。慕雪鹏 (贵州大学材料科学与冶金工程学院，贵州 贵阳 550014) }|；=!：蒲粪薯黼≯进囊。劳德藩鬻|||i；鞣罐鬻帮鹧瓣瓣赫两；麟i鞣l瓣撼I{辅箍缝；糖i麓誉糍：系!鞴糍翱谶糍；囊l黼l皴ii毒纂；莹!囊猫；麟簿蓦瓣耱蓦 _体uPO骖鞘焱Hi瓣舞；满耩髓劈。攀槭镞糊鬻螨瓣寨搠；j鬻晒黔粼巍瓣j’城辚蟛鞭：藉!翼鼙ej冀撇藏槭冁鬻溪l鬻；德糍嚣糍黼暑蘩糕糖糯曩j i魔的礴峨熏麟：糕耩糍蠢蔓}撙篝i臻蔗ij撼臻鬻i糠；篱囊：攀螨鹈缡!筹酌!缝罐差||I!囊}=辩錾耩l戮瓣瓣薰囊|||||垂薰|{|||薰||||{；||i；蒸薰垂i||i|i{；{；誊|{i||{{||{蓦 ：兼羹谰翻瓯赢!蟊i糍㈦j藏；璃；野缎量{羹|褥．：耀嘲j：{蒜满獠幢；：掣㈠j!：：；量※未蓦誊垂薰囊蠹誊熏誊鬻瓣鬻薰垂蓦熏熏薰薰燮纂糍熏誊誊 TouglIened蛐dReinforcedPVCPIastic HoNGShe雌，QIANzhH呻．JIANGYa十shi，MUXⅡe．pe鸣 Abst憎ct：ToimprovebrittlenessofPVC／glass—f．bercompositesreinforcingandtougheningtechnologiesforPVC／glasPfiber compositeswerestudied．Influencesofglass_fiberandmodifiedpolymersparticlesontheirmechanicalpropertieswereobserved． Compositeswithwellgeneralmechanicalproperties，suchasunchangedtensilestrengthandhigherimpactstrengthwereob— tainedbyadoptingtechnologiesofpolyolefinandglass一“ber． Keywords：polyvinylchlo“de}glass—fiber；reinforcement；toughening；blendingmodification 1 前言 聚氯乙烯(PVC)具有阻燃、绝缘、耐腐蚀和价格低廉 等优良的综合性能，被广泛用于建筑塑料管材、门窗异型 材、汽车和冰箱用型材及密封条等。但与工程塑料相比 较，PVC存在缺口冲击强度低、加工性能差、耐热性差的 缺陷¨]。脆性是PVC的主要弱点之一，对纯PVC树脂的 增韧改性工作，文献上已经作了很多叙述。例如，弹性体 能显著提高PVc的韧性，改善了低温冲击性能，但又使 PVC的刚性大大下降阻。3]。PVc经玻纤增强改性后n]，其 强度、刚度、模量、抗疲劳性、耐蠕变、耐化学腐蚀性和耐热 性都有较大程度的提高，但玻璃纤维增强的复合材料只有 纤维和基体的界面粘结性好时才能同时起到增强增韧的 目的，同时玻纤增强的PVC复合材料的韧性还有待提高， 如能基本保持PVC材料的强度、刚度、耐热性能的同时进 一步提高PVC材料的韧性、将对进一步扩大PVC塑料的 使用范围起到积极推动作用。本文选用胺基较多的硅烷 偶联剂和聚醚型成膜剂处理玻璃纤维，增加纤维和基体的 粘结性，发挥玻纤增强增韧的目的，在此基础上添加弹性 体POE_MAH，分别制备玻纤增强PVC复合材料和玻纤 增强PoE—MAH增韧PVC复合材料，研究弹性体对玻纤 增强PVC复合材料性能的影响规律，制备具有较高的刚 性、较高的韧性综合性能优越的复合材料。 2 实验部分 2．1主要原料 聚氯乙烯(PVc)，上海氯碱申峰；POE—MAH，市售； 玻璃纤维，市售；聚醚型成膜剂，市售； KH一792偶联剂，市售； 2．2主要设备 挤出机：sJ一45X25F上海轻工机械股份有限公司 注塑机：CJ80MZ—NC：广东震德塑料机械有限公司； 电液伺服材料实验机：INSTR()N8501：英国I 塑料切粒机：PQloo／200化工部晨光塑料机械研究 所； 摆锤冲击实验机：zBC一4深圳市新三思计量计量技 术有限公司； 维卡软化点测试仪：RRHDv4英国RAY_RAN公司。 2．3主要性能测试 拉伸强度 GBl040一92弯曲强度 GB9341—88 冲击强度 GB／T1043—93 维卡软化点 GB／T1634—2 3实验制备 3．1玻璃纤维的面处理 玻璃纤维按下列步骤处理： 将短切玻璃纤维置 于马弗炉中，450℃烘 O．5h，彻底去除表面有 机物，再在水溶液中浸 泡1h，取出，放入鼓风 图1玻璃纤维表面处理过程示意图 烘箱内，nO℃烘干10h，备用。 3．2PVC／玻纤复合材料的制备 带有处理剂的玻璃纤维和PVC等原料在高速混合机 作者简介：洪升(1979一)，女，硕士，贵州大学材料冶金学院研究生，研究方向：高强度、高耐热PVC／PA6共混物的制备、性能及应用研究。 收稿日期：2007—6—4 万方数据 ·87· 中混合，经单螺杆挤出机挤出注塑机注塑成样条。 4结果与讨论 4．1玻璃纤维的加入对PVC及增韧PVC复合材料性能的影响 基于玻璃纤维加入量过低对复合材料性能的改善甚 微，而含量过高给制备工艺带来较大的困难，玻璃纤维含 量控制在10％、20％、30％。我们制备了玻纤增强PVC复 合材料和玻纤增强POE—MAH增韧PVc复合材料，表1 是GFPVC(玻纤含量为10％～30％)与PVC及玻纤含量 为10％～30％时的POE—MAH增韧PVC复合材料的拉 伸、弯曲、冲击性能及耐热性能的比较。 表1 不同组分增强增韧的PVC复合材料力学性能 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 PVC(％) 10090 80 70 90 80 70 60 POE—g—MAH。 O O O O 10 10 lO lO (％) GF(％) O lO 20 30 O 10 20 30 拉伸强度(MPa)60 67 8l 92 46 54 69 84 弯曲强度(GPa)90．810213515272．385 121144 缺口冲击强度 2．4 3．5 5．3 7．2 6．3 8．4 10．213．52．4 3．5 5．3 7．2 6．3 8．4 10．213．5 (kJ／m1) 维卡软化温度(℃)7579 80 82 69 74 77 78 在制备玻纤复合材料时，界面的粘结强度是影响复合 材料性能的重要因数，大量研究口3发现含胺较多的硅烷偶 联剂它的烷氧基水解后产生的羟基与玻璃表面的吸附水 或硅醇反应形成氢键或化学键而覆盖在玻璃纤维表面，而 它的活性胺部分对高温加工时PVc树脂脱HCl，产生烯 丙基氯原子的过程具有催化作用，且可与其发生反应生成 共价键，从而形成玻璃纤维与树脂界面的良好粘结，但由 于氨基硅烷产生的烯丙基氯的量不够。引入聚醚型的成 膜剂对烯丙基氯的生成有极好的催化作用。我们添加 1％的含胺基较多的硅烷偶联剂KH792，同时添加o．5％ 的聚醚型成膜剂。由表1可见玻纤增强的PVC复合材料 和玻纤增强的PoE-MAH增韧的PVC复合材料，随着玻 纤含量的增加复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击 强度和维卡软化温度逐渐增大，说明聚醚型成膜剂和 KH一792偶联剂的共同作用使玻纤和基体之间具有很好 的界面粘结性，材料的力学性能明显提高，达到了增强增 韧的目的。 4．2GF／PVC及GF／P()BMAlI／P、，C复合材料性能比较 图2表明添加POE—MAH后在同样玻纤含量下复合 材料的拉伸强度降低，但随着玻纤含量的增加强度逐渐增 大，当玻纤含量达到30％时，GF／POE-MAH／PVC比 GF／PVC的拉伸强度降低8．7％。 图3表明添加PoBMAH后在同样玻纤含量下复合 材料的弯曲强度降低，但随着玻纤含量的增加弯曲强度 增大，当玻纤含量达到30％ 时， GF／POE-MAH／PVC 比GF／PVC的拉伸强度降 低5．3％。 图4表明添加POE— MAH后在同样玻纤含量 下复合材料的缺口冲击强 度升高，但随着玻纤含量的 增加缺口冲击强度逐渐增 大，当玻纤含量达到30％ 时， GF／POE—MAH／PVC 比GF／PVC的缺口冲击强 度升高87．5％。 因此POE．MAH和 GF增强增韧的PVc复合 材料其综合性能要比30％ GF增强PVC复合材料理 想，在保持了GF增强PVC 复合材料相当刚性的同时， 缺口冲击强度提高了85％ 以上，而拉伸强度、弯曲强 度、维卡软化温度下降均不 到10％。 5 结论 t奸舍■㈣ 图2 GFyIWC和CfyPOE— MAH，PVC的拉伸性能 图4 GF，PVC和CF／POE—MA H伊vC的缺口冲击性能 1)胺基较多的硅烷偶 联剂KH一792和聚醚型成膜剂处理的玻璃纤维与PVC的 界面粘结性好，玻纤起到了增强增韧的目的。 2)添加弹性体POE-MAH增韧PVC，再采用GF增 强时，共混物的拉伸强度、弯曲强度略低于GF增强的 PVC，但缺口冲击强度明显高于GF增强的PVC，在添加 30％GF时，GF／POE_MAH／PVC复合材料与GF／PVc 复合材料相比拉伸强度、弯曲强度下降不到10％，但缺口 冲击强度提高87．5％。GF／PoE—MAH／PVC增强增韧的 复合材料具有很高的刚性和较高的韧性，耐热性等综合性 能优越，其力学性能均衡的特点。 参考文献 1朱丹．聚氯乙烯共混改性研究进展[J]．上海塑料．2002，12(4)：3—4 2张桂云．CPE对PVc／sBR共混体系增容作用的研究口]．现代塑料 加工应用，1997，9(3)16—9 3赵磊．我国聚氯乙烯增韧改性研究的最新进展[J]．中国塑料， 2000，14(1)：8—17 4胡廷永．玻璃纤维增强聚氯乙烯(GFRPVc)复合材料的研究[J]． 复合材料学报，1996，13(2)：22—28 5顾庆根．玻璃纤维增强聚氯乙烯界面结构优化及性能研究[J]．华 东理工大学学报，1995，219(5)：590一594 万方数据 高强度高韧性PVC复合材料的研究 作者： 洪升， 钱志军， 姜岩世， 慕雪鹏， HONG Sheng， QIAN Zhi-jun， JIANG Yan-shi， MU Xue-peng 作者单位： 贵州大学,材料科学与冶金工程学院,贵州,贵阳,550014 刊名： 现代机械 英文刊名： MODERN MACHINERY 年，卷(期)： 2007，(6) 引用次数： 0次 参考文献(5条) 1.朱丹 聚氯乙烯共混改性研究进展[期刊论文]-上海塑料 2002(4) 2.张桂云 CPE对PVC/SBR共混体系增容作用的研究 1997(3) 3.赵磊.梁国正.秦华宇.孟季茹 我国聚氯乙烯增韧改性研究的最新进展[期刊论文]-中国塑料 2000(1) 4.胡廷永 玻璃纤维增强聚氯乙烯(GFRPVC)复合材料的研究 1996(2) 5.顾庆根 玻璃纤维增强聚氯乙烯界面结构优化及性能研究 1995(5) 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xdjx200706033.aspx 下载时间：2010年2月8日