改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂性能的影響分析

張正輝

摘要：本文圍繞改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂性能的影響議題進(jìn)行了分析，文章首先對(duì)PVC樹脂性能的試驗(yàn)制備進(jìn)行了闡述，然后分別從改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂流變性能和樹脂光澤性能兩個(gè)方面影響進(jìn)行了論述。分析結(jié)果表明，改性納米二氧化硅與PVC樹脂的相容性較好，用量適當(dāng)?shù)母男约{米二氧化硅可以改善樹脂的消光性能。

關(guān)鍵詞：性能;改性納米二氧化硅;PVC樹脂

一、引言

我國(guó)是PVC樹脂生產(chǎn)大國(guó)，年產(chǎn)量在全球居首位。樹脂種類中以通用型樹脂為主，專用型樹脂種類和數(shù)量較少。近年來，隨著市場(chǎng)對(duì)PVC樹脂需求量的整體提升，越來越多專用型樹脂成為企業(yè)關(guān)注和研究的重點(diǎn)。消光PVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)需要攻克的難題之一是消除PVC產(chǎn)品表面對(duì)光纖的反射和散射，降低光澤度。業(yè)內(nèi)采用的處理方法有：物理法去除產(chǎn)品表面的微小凹凸，提高產(chǎn)品表面平整度，實(shí)現(xiàn)消光效果;在PVC產(chǎn)品表面進(jìn)行涂覆處理，用消光涂料實(shí)現(xiàn)消光效果;添加消光劑降低產(chǎn)品光澤度。納米二氧化硅是一種具有良好物理化學(xué)性能的材料，經(jīng)過改性后可以加入到PVC生產(chǎn)物料中，以改善PVC樹脂的綜合性能。

二、檢測(cè)PVC樹脂性能的試樣制備

試驗(yàn)儀器：開煉機(jī)、混料機(jī)、哈克轉(zhuǎn)矩流變儀、硫化機(jī)、光澤度測(cè)試儀、電子顯微鏡、能譜分析儀試驗(yàn)總共分7個(gè)配方，具體的配方如表1所示。

根據(jù)試驗(yàn)不同組別的配方分別稱量原料，分別將原料在混合機(jī)中混合，當(dāng)溫度達(dá)到110℃時(shí)候出料，然后轉(zhuǎn)移到低速混合機(jī)中攪拌，溫度冷卻到50℃時(shí)候得到干混料。

不同配方下得到的干混料分別進(jìn)行樹脂流變性能和光澤性能測(cè)試。流變性能采用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀試驗(yàn)，設(shè)置加熱區(qū)溫度180℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速35r/min，加入干混料的重量為70g。光澤性能根據(jù)國(guó)標(biāo)中塑料鏡面光澤試驗(yàn)的方法和要求進(jìn)行測(cè)試。稱取150g干混料在開煉機(jī)上，160℃初步塑化，然后將試驗(yàn)樣品裁好置于模具內(nèi)翻入平板硫化機(jī)制板，溫度設(shè)置為175℃，塑化10min后熱壓5min，冷卻3min后取出，制成樣板，測(cè)試入射角為60°條件下的光澤度。

三、改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂流變性能的影響

對(duì)不同配方下的PVC樹脂樣品流變曲線進(jìn)行分析，觀察添加納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂流變性能是否有影響。1#和2#的配方區(qū)別僅僅是添加納米二氧化硅和未添加納米二氧化硅。1#配方的干混料扭矩曲線先是出現(xiàn)塑化峰，之后逐漸降低，平衡扭矩為12.13N·m。2#配方是添加了0.5份納米二氧化硅得到的干混料，流變曲線中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的塑化峰，而且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，扭矩呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)。雖然2#配方下的樣品流變曲線扭矩上升，但是平衡扭矩為7.58N·m，仍然低于1#配方下樣品的平衡扭矩。由此可見，再加入0.5份納米二氧化硅后，PVC樹脂的流變性能得到較明顯改善。2#、3#、4#、5#、6#配方的區(qū)別是納米二氧化硅加入量不同。從2#到6#，加入納米二氧化硅的量逐漸增多。通過2#、3#、4#、5#、6#配方下的干混料扭矩曲線，觀察納米二氧化硅加入量對(duì)PVC樹脂流變性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2#、3#配方下的干混料塑化速度明顯比4#、5#、6#配方下的干混料塑化速度快，說明當(dāng)納米二氧化硅的用量較少時(shí)，干混料的塑化速度更快，更有益于改善PVC樹脂產(chǎn)品流變性能。當(dāng)納米二氧化硅加入量超過1.0份后，從4#配方開始，5#配方、6#配方條件下的干混料初期的塑化速度慢，不利于改善PVC樹脂產(chǎn)品流變性能。分析原因可能是與納米二氧化硅離子在PVC樹脂基體中分散性和相容性有關(guān)，納米二氧化硅加入量過多會(huì)導(dǎo)致納米二氧化硅在PVC樹脂基體中的分散性差，不利于改善PVC樹脂流變性能。7#與其他配方的區(qū)別是加入了消光PVC樹脂。對(duì)比7#和4#、5#、6#配方下的干混料流變性能，發(fā)現(xiàn)7#配方下的干混料平衡扭矩比4#、5#、6#配方下的干混料平衡扭矩明顯要高，說明加入消光PVC樹脂的干混料塑化性較差。

四、改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂光澤性能的影響

對(duì)不同配方下的干混料樣品進(jìn)行光澤度測(cè)試，得到結(jié)果如表2所示。

當(dāng)納米二氧化硅的加入量不超過1.5份時(shí)，干混料樣板的光澤度變化不明顯，說明少量的納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂的光澤性能影響不大。當(dāng)納米二氧化硅加入量超過1.5份時(shí)，樣板的光澤度變化更加明顯，說明加入納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂光澤性能影響較大，可以產(chǎn)生較好的消光效果?？赡艿脑蚴羌尤爰{米二氧化硅后，少量的量無法在樣板表面形成凹凸不平，不能產(chǎn)生消光效果，隨著納米二氧化硅加入量增加，表面形成不平整的凹凸，產(chǎn)生了較好的消光效果。

五、結(jié)語

本文對(duì)改性納米二氧化硅對(duì)PVC樹脂性能的影響進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，加入適量的納米二氧化硅可以改善PVC樹脂產(chǎn)品流變性能，降低產(chǎn)品消光性，有益于提升PVC樹脂產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏慶渤.納米二氧化硅改性聚氯乙烯的研究[D].河南大學(xué)，2019