消光PVC樹脂聚合及加工性能研究

劉中海，尹建平，汪海位

（天偉化工有限公司，新疆 石河子832000）

消光PVC 樹脂是一種化學(xué)微交聯(lián)結(jié)構(gòu)聚氯乙烯樹脂，是在氯乙烯聚合過程中加入可與氯烯共聚、并能使聚氯乙烯分子鏈交聯(lián)的化合物，使聚氯乙烯形成部分交聯(lián)。采用這種部分交聯(lián)的聚氯乙烯樹脂加工制品，由于微凝膠存在，凝膠和溶膠組分的粘彈性不同，會(huì)在制品表面形成微小的凹凸，單光線照射到制品表面時(shí)，發(fā)生漫反射，表現(xiàn)出消光性能。

天偉化工有限公司進(jìn)行消光樹脂生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)情況如下。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

所有原料及試劑均為工業(yè)級(jí)。鄰苯二甲酸二烯丙酯；馬來酸二烯丙酯；聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯；TYXG－1300、TYXG－1000 天偉化工有限公司；三鹽基硫酸鉛；硬脂酸；輕質(zhì)碳酸鈣；鄰苯二甲酸二辛脂；有機(jī)錫。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

哈克流變儀，HAAKE RC 9000，德國HAAKE 公司；電子天平，ME403，梅特勒托利多集團(tuán)；雙輥筒煉塑機(jī)；光電光澤計(jì)，GZ－11 型，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠。

1.3 產(chǎn)物性能表征

（1）凝膠含量測定

稱取一恒重的濾紙筒，稱取適量樣品于濾紙筒，然后放入脂肪抽出器中，加入THF 溶劑，在抽提溫度為（80±2）℃抽提24 h，直至可溶分完全溶解。將THF 不溶物在通風(fēng)櫥內(nèi)自然揮發(fā)掉殘留溶劑，于烘箱中干燥至恒重。

式中：m0—濾紙筒質(zhì)量，g；

m1—樣品質(zhì)量，g；

m2—恒重后不溶物加濾紙筒的質(zhì)量，g。

（2）消光性能表征

消光樹脂加工配方：消光PVC 樹脂粉100 份；鄰苯二甲酸二辛脂15 份；三鹽基硫酸鉛5 份；有機(jī)錫0.1 份；硬脂酸0.1 份。

在雙輥煉塑機(jī)上將消光樹脂加工為0.5 mm 厚的片材，前輥溫度180 ℃，后輥溫度175 ℃，混煉時(shí)間6 min。用光澤度計(jì)測量片材的表面光澤度。測量角度為60°，標(biāo)準(zhǔn)板為黑玻璃。

（3）凝膠膨潤度測定

以凝膠膨潤度來表征凝膠的交聯(lián)密度。稱取一定量的消光聚氯乙烯樹脂，在55～60 ℃的水浴中用10 mL 四氫呋喃中溶脹1 h，再在室溫下繼續(xù)溶脹23 h， 在高速離心機(jī)上以1 000 r/min 的轉(zhuǎn)速分離10 min，脫去溶脹后凝膠顆粒間的可溶分，使凝膠與溶劑分層，取出后靜止24 h，測定凝膠相的體積即為凝膠的平衡溶脹體積。按下式計(jì)算膨潤度：

Q＝VT/V0=ρVt/MG

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑品種對(duì)PVC 樹脂消光性能的影響

分別利用鄰苯二甲酸二烯丙酯；馬來酸二烯丙酯；聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯。作為交聯(lián)劑與氯乙烯交聯(lián)共聚，聚合成消光樹脂凝膠含量見表1。

表1 相同用量交聯(lián)劑生產(chǎn)的消光樹脂

與聚合度1000 的普通PVC 樹脂共混，配成凝膠含量分別為1%、5%、10%、15%、20%共混物加工成片材測試其消光性能，結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，不同品種的交聯(lián)劑當(dāng)凝膠含量相同時(shí)，其消光性能之間的差異可以忽略。消光性能隨凝膠含量的增加而增強(qiáng)。

圖1 3種交聯(lián)劑生產(chǎn)消光制品的光澤度對(duì)比

2.2 交聯(lián)劑用量對(duì)PVC 樹脂消光性能的影響

在同一聚合溫度下試驗(yàn)不同交聯(lián)劑用量對(duì)PVC 樹脂消光性的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 交聯(lián)劑加入量與制品光澤度的關(guān)系

由圖2 可知，隨著交聯(lián)劑用量的增加，凝膠含量隨之增加，PVC 樹脂光澤度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這樣會(huì)直接導(dǎo)致PVC 樹脂加工難度增加。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把交膠聯(lián)劑用量控制在0.3 份以內(nèi)比較合適 （以氯乙烯單體用量為100 份計(jì)），0.3 以上則曲線基本變化不大，造成后加工困難[1]。

2.3 交聯(lián)劑加入方式對(duì)PVC 樹脂消光性能的影響

試驗(yàn)了不同時(shí)間、不同加入方式加入同樣份數(shù)的交聯(lián)劑對(duì)PVC 樹脂消光性的影響，結(jié)果見表2。

表2 交聯(lián)劑加入方式對(duì)PVC樹脂消光性能的影響

由表2 可知，在聚合過程中以連續(xù)加入交聯(lián)劑的方式制得的PVC 樹脂消光性能各項(xiàng)指標(biāo)較好，聚合過程穩(wěn)定，所得PVC 樹脂凝膠含量均一。

2.4 加工溫度對(duì)PVC 樹脂消光性能的影響[2]

通過對(duì)消光樹脂加工段隨擠出機(jī)溫度的變化過程，得出加工溫度對(duì)PVC 樹脂消光性的影響，見表3。由表3 可知，在加工成型過程中，配方相同的情況下，加工溫度對(duì)PVC 制品的消光性能影響很大，當(dāng)擠出機(jī)各段溫度為155 ℃、162 ℃、168 ℃，模頭溫度為170 ℃，時(shí)PVC 制品的消光性能最好。

表3 加工溫度對(duì)PVC樹脂消光性的影響

2.5 增塑劑用量對(duì)消光性能的影響

在加工配方中，加入量最大的是增塑劑，為探究增塑劑的用量對(duì)消光性能影響，把以聚乙二醇二（甲基）丙烯酸脂為交聯(lián)劑的聚合所得的樹脂在170 ℃溫度下，加入同一種不同用量的增塑劑加工成型，測得光澤度見表4。

表4 增塑劑用量對(duì)消光性能的影響

從上表可知，隨增塑劑的用量增加，消光性能逐步下降。

3 結(jié)論

（1）聚合溫度根據(jù)PVC 制品凝膠含量的需求進(jìn)行設(shè)定，在聚合開始反應(yīng)時(shí)開始連續(xù)加入，至到聚合反應(yīng)出現(xiàn)壓力降為止； 交聯(lián)劑用量確保不超過0.3 份。

（2）在加工成型PVC 消光制品時(shí)，增塑劑適宜的加工溫度可獲得消光性能良好的制品，加工溫度過高或過低均會(huì)影響制品的消光性能。

［1］李 勝，黃志明，翁志學(xué)，等.含凝膠消光PVC樹脂的消光性能研究.化工生產(chǎn)與技術(shù)，2003，10（4）：7-10.

［2］陳俊杰，呂穎琦.消光PVC樹脂合成與加工成型的研究.聚氯乙烯，2011，39（12）：25-27.