PVC聚氯乙烯发泡浮力材料的制备

微孔发泡

所谓微孔泡沫材料是指气泡直径为1~10pm,泡孔密度为109~1015个cm3的新型泡沫材料。此类材料是20世纪80年代初期在美国麻省理工学院实验室研制成功的。此后,对微孔发泡材料的研究愈来愈受到重视, Maturana研究了微孔PⅤC泡沫塑料的泡体形貌以及拉伸性能对微孔PVC泡沫塑料孔隙度的依赖关系。

①微孔PVC泡沫的孔隙度随着发泡时间或发泡温度的增加而增加。

②微发泡PVC的拉伸断裂强度随孔隙度的增加而线性地减少,但比拉伸强度却基本上保持与孔隙度无关。

③当孔隙度增加时拉伸模量也减少。

④微发泡过程降低了材料的断裂伸长量,但断裂的比伸长却随孔隙度的增加而增加。

Kumar讨论了材料制备过程中所用添加剂对微孔PVC泡沫塑料拉伸力学行为的影响,实验结果表明,各种配方得到的微孔泡沫塑料的拉伸性质没有明显的差异,因此,添加剂的存在对PVC微孔泡沫塑料的拉伸性能没有不利的影响。Vanyuchelen利用微孔发泡技术制备了PvC塑料的薄壁型材,结果表明,泡沫塑料的拉伸模量低于线型模型,而高于二次模型的预测结果。

模压发泡

模压发泡制备PVC泡沫材料通常采用无交联的模压二步法工艺,即把发泡过程分为预发泡和模压发泡两个阶段。因为在高温下PVC的熔融黏度低,泡孔易被冲破,所以高温下采用模压一步法制备无交联PVC泡沫塑料很困难。采用化学交联模压一步法制备改性PVC泡沫材料,在泡沫材料的物理性能和力学性能方面都取得了较好的效果。采用的具体工艺是:首先把PVC盐盐稳定剂等混合后放入100~120℃干燥箱内进行预塑化,且每3~5min搅拌次,使DOP完全被PVC树脂吸收。预塑化后混合料呈松软状,有弹性且没有湿感,冷却后备用。控制炼塑机前后辊温度150℃左右,加人预塑化过的PVC混料,待其完全包辊塑化后加NBR进行共混。共混时薄通5次,待共混物混合分散均匀,下片。然后,控制炼塑机前后辊温度在80℃以下,加入PⅤC/NBR共混胶料,包辊压成膜状后,再加入DCP、AC/H、填料等,待物料混合好后打3次薄通,并迅速将料片取下。最后准确称量低温混炼后的物料,置于160℃加热的模具中,在10.0MPa×10min条件下压制发泡。

挤出发泡

模压发泡工艺比较成熟,所得制品性能优异已广泛地应用于各个领域,但是模压也存在着生产效率低,产品质量不稳定等缺点。随着化工原料、机械设备的不断发展,挤出连续硫化发泡也逐渐获得广泛应用。采用挤出发泡工艺制备出了vC/NBR泡沫材料,最佳工艺条件为:螺杆转速设定为35~45r/min,螺杆三区的温度设定50℃、120℃、160℃,口模温度为170℃,硫化通道的温度为180℃。

聚氯乙烯泡沭材料的改性

对PVC(改性聚氯乙烯)的改性,常用的方法有共聚、交联、接枝、填充及共混改性。较早的改性研究工作以提高其韧性和热稳定性为目的,除了在加工过程中添加增塑剂,使其在较低温下具有良好的流动性而避免高温分解这一方法外,还可通过化学共聚的方法,如与乙烯酯类单体和氯化聚乙烯共聚。20世纪中期以后,研究者受金属合金思想的启发,利用物理共混改性的方法对PVC树脂进行改性。

弹性体改性

①丁腈橡胶(NBR)改性,NBR与PVC的溶解度参数极为相近,又都是非结晶性聚合物,具有较好的相容性。NBR和PVC并用,NBR基本上能弥补述性能的不足,共混物综合了NBR的弹性、耐油性和PⅤC的耐臭氧性、抗化学药品性、阻燃性等优点,具有良好的综合性能。

②乙丙橡胶(EPR)改性,EPR可显着改善PVC泡沫材料吸声性能,性能得到显着提高,而高频吸声性能略有下降。

③三元乙丙橡胶(EPDM)改性,以乙烯-醋酸乙烯共聚物作为相容剂,通过交联、发泡之间的匹配,优化混炼及发泡的设备、工艺,从而生产出力学性能良好的EPDM改性PVC的微孔软质泡沫体。

无机填料增强改性

在泡沫材料中加入无机粒子及轻质填料主要是为了改变其性能和降低成本由于无机粒子和树脂间存在界面粘接,当黏附力足够大时,粒子对泡沫材料就能起到增强的作用。此外,由于粒子在泡沫塑料中往往能够起到热点成核剂的作用,使硬质泡沫材料的泡孔更加细密均匀,从而提高泡沫材料性能。

改性聚氯乙烯泡沫材料的性能

泡沫材料的力学性能主要由基体聚合物的性质、聚合物的体积比和泡体结构的几何性质决定。泡沫材料的密度是影响力学性能的一个重要的因素,它与发泡倍数有直接的关系。发泡倍数越高,泡沫材料中气体所占的比例就越大,泡沫材料的密度就越低。普通泡沫材料的力学性能都是随着发泡倍数的增加而下降的此外,改性剂、发泡剂、填料等的用量和种类以及硫化体系都影响改性PVC泡。