趙勁松，付志敏

(顧地科技股份有限公司，湖北 鄂州 436000)

高分子質(zhì)量聚氯乙烯(High molecular weight polyvinyl chloride)簡稱HPVC，外觀為白色粉末，平均聚合度在1 700以上(一般為1 700～4 000)。與平均聚合度為500～1 500的通用型PVC制品相比，HPVC制品具有更高的拉伸、彎曲、沖擊等力學性能，耐疲勞、耐磨耗、耐寒、耐熱、抗紫外線、氣密性等性能優(yōu)異，使用溫度范圍廣。HPVC吸收增塑劑的性能好，與大量增塑劑配合所得到的制品具有橡膠彈性。在世界范圍內(nèi)，HPVC的生產(chǎn)已產(chǎn)業(yè)化10多年了。近幾年，我國HPVC的產(chǎn)量在6萬t/a左右，但其加工應(yīng)用大多還停留在軟制品和半軟制品方面，如耐熱、耐磨、耐疲勞的特殊軟制品，具體制品有耐熱(105 ℃)電線電纜、全塑阻燃運輸帶、水龍帶、軟管、密封墊圈、電器護罩、防滑地板磚、門窗及電器密封條、耐輻射密封材料、隔熱手套、高強度薄膜、高級鞋底、球類保護涂層、汽車內(nèi)飾材料以及人造革等。最近，HPVC制品又在軍工用品方面嶄露頭角，用它涂覆的織物來制造氣艇、氣墊船以及載雷達用氣球等。但硬質(zhì)HPVC制品方面的應(yīng)用很少[1-9]，國內(nèi)對HPVC的研究報道也不多[10-13]。顧地科技股份有限公司院士專家工作站以及該公司與湖北工業(yè)大學共同組建的“湖北省橡塑工程及塑料機械研究中心”，決定將“高分子質(zhì)量聚氯乙烯給水管”的研制作為重大研究課題，現(xiàn)已做了一些試探性的試驗工作，簡介如下。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

HPVC，平均聚合度2 500，杭州電化集團有限公司;氯乙烯共聚樹脂，國產(chǎn);聚乳酸，優(yōu)利(蘇州)科技材料有限公司;鈣鋅穩(wěn)定劑，JX-W-01，河北精信化工集團有限公司；PE蠟，SX-105，廣州銀森企業(yè)有限公司；聚醚蠟，HY-3206，杭州海一高分子材料有限公司；固體增塑劑，S90S，深圳市三勝化工有限公司；其他助劑,市售。

1.2 試驗儀器

轉(zhuǎn)矩流變儀，XSS-300，上?？苿?chuàng)橡塑機械設(shè)備有限公司；掃描電子顯微鏡， KYKY-EM6000，北京中科科儀股份有限公司；差熱分析儀，DSC2000，美國TA儀器公司。

2 結(jié)果與討論

2.1 第1次流變試驗

2.1.1 試驗配方

第1次流變試驗的配方見表1。

表1 試驗配方Table 1 Test formula 份

2.1.2 試驗結(jié)果

第1次流變試驗的結(jié)果見表2、圖1。

表2 流變數(shù)據(jù)Table 2 Rheological data

1—No.1；3—No.3；4—No.4；5—No.5；6—No.6。

2.1.3 熔塊照片

第1次流變試驗結(jié)束后，從轉(zhuǎn)矩流變儀中取出的熔塊照片見圖2。

圖2 流變試驗的熔塊照片F(xiàn)ig.2 Images of frits formed in rheological test

2.1.4 分析與討論

(1)從表1的流變數(shù)據(jù)來看，5個樣品全都塑化，而且No.1、No.3、No.4、No.5的塑化時間均小于60 s，具有較好的塑化性能。

(2)比較No.1、No.3、No.5和No.6的流變數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隨著聚乳酸用量的降低，塑化時間呈現(xiàn)逐漸延長的趨勢。

(3)No.3所用的內(nèi)外潤滑劑為0.5份硬脂酸，NO.4則將硬脂酸替換為0.5份聚醚蠟，結(jié)果NO.4的塑化轉(zhuǎn)矩降低，塑化時間延長，平衡轉(zhuǎn)矩降低，平衡時間延長，熔塊顏色變白。這表明聚醚蠟是一種內(nèi)外潤滑劑，而且外潤滑性能比硬脂酸強。No.4的熔塊質(zhì)量是5個熔塊中最好的，這說明使用聚醚蠟后，達到了內(nèi)外潤滑平衡的狀態(tài)。

2.1.5 電鏡觀察

從圖2可以看出：No.4的熔塊質(zhì)量最好；NO.5、NO.6的熔塊質(zhì)量都很好，但NO.6的塑化時間和平衡時間都很長。因此，對No.4和No.5這2個熔塊作進一步的SEM觀察(放大3 000倍),每個熔塊觀察4個點，分別見圖3、圖4。

在放大3 000倍的SEM照片上，粒徑為1 μm的初級粒子會放大成3 mm，有綠豆那么大，是可以觀察到的。在圖3中很難觀察到初級粒子的痕跡，這說明該配方比較成功，初級粒子都已熔化，塑化效果很好，這在硬質(zhì)PVC制品的加工中是不易達到的。在圖4中能隱約觀察到初級粒子的痕跡，這說明該熔塊存在初級粒子的堆積，塑化效果不如NO.4。

圖3 No.4熔塊的SEM照片F(xiàn)ig.3 SEM images of frit No.4

圖4 No.5熔塊的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM images of frit No.5

2.2 第2次流變試驗

第1次流變試驗結(jié)果表明:No.4和No.5均具有較好的塑化性能，熔塊質(zhì)量也較好；考慮到No.5的聚乳酸用量較少，配方成本較低，因而對No.5做進一步的流變試驗，以尋找最佳配方。

2.2.1 試驗配方

第2次流變試驗配方見表3。

表3 試驗配方Table 3 Test formula 份

2.2.2 試驗結(jié)果

第2次流變試驗的結(jié)果見表4、圖5。

表4 流變數(shù)據(jù)Table 4 Rheological data

1—No.1;3—No.3;5—No.5;6—No.6;7—No.7。

2.2.3 熔塊照片

第2次流變試驗結(jié)束后，從轉(zhuǎn)矩流變儀中取出的熔塊照片見圖6。

圖6 第2次流變試驗熔塊照片F(xiàn)ig.6 Images of frits formed in second rheological test

2.2.4 分析與討論

(1)No.3比No.1具有更高的塑化轉(zhuǎn)矩和更短的塑化時間，這表明硬脂酸鈣起到了內(nèi)潤滑作用，且硬脂酸鈣的內(nèi)潤滑作用高于硬脂酸，屬典型的內(nèi)潤滑劑[14]。

(2)將No.1和No.5、No.6比較，發(fā)現(xiàn)用2、4份DOP取代3份ACR后，塑化轉(zhuǎn)矩降低，塑化時間延長，熔塊質(zhì)量變差。這表明對HPVC而言，DOP促進塑化的作用不足，不能取代ACR。這是因為HPVC的結(jié)晶度高，塑化難度大。

(3)將No.6和No.7比較，發(fā)現(xiàn)在No.6配方中加入5份活性碳酸鈣后，塑化轉(zhuǎn)矩和平衡轉(zhuǎn)矩都有所增加，塑化時間不變，熔塊質(zhì)量保持不變，這可能是少量活性碳酸鈣剛性粒子具有促進塑化的功能。

(4)綜合考慮，試驗得出的優(yōu)化配方為：PVC樹脂，50份；氯乙烯共聚樹脂，50份；聚乳酸，5份； PE蠟，0.1份；TiO2，0.4份；ACR，3份；硬脂酸鈣，0.4份；活性碳酸鈣，5份；鈣鋅穩(wěn)定劑，4.0份。后續(xù)筆者將對該配方作進一步的研究，考察其力學性能、老化性能、熱穩(wěn)定性能等，開發(fā)出硬質(zhì)HPVC給水管材。

3 結(jié)語

筆者對硬質(zhì)HPVC的流變性能和微觀形貌進行了考察，為下一步硬質(zhì)HPVC給水管材的研制打下了基礎(chǔ)。

[參考文獻]

[1] Fabrice Leray, Frederic Maitay. Multilayer hose for transporting hot fluids: US20010008150[P].2001-07-19.

[2] Brodeur Ed A, Napolitano Lou Ann. Polyvinyl chloride compositions useful as floor covering: WO9918152[P].1999-04-15.

[3] Shinada Tsunetoshi, Sano Hirotoshi. Polyvinyl chloride stretch film: WO2011021400[P].2011-02-24.

[4] Kimura Tomohiro， Hoshino Yukihisa. Vinyl chloride resin composition and its molded body: JP2009144090[P].2009-07-02.

[5] Carmen Raleigh A, Bauman Ronald H. Material for flexible medical products： US6060138[P].2000-05-09.

[6] Thompson Paul S. Nasal cannula assembly: US2005033247[P].2005-02-10.

[7] Nishiyama Takahiro. Rubber composition for fuel transportation hose for automobile: JP2001131347A[P].2001-05-15.

[8] Lee Ho Sun. Indoor type optical fiber cable: KR20020068822[P].2002-08-28.

[9] Solar Dennls M, Fenske Steve. Polyvinyl chloride-based polymer alloys: WO2009045459[P].2009-04-09.

[10] 劉光燁， 趙堯森，趙金義,等.高分子量聚氯乙烯樹脂的結(jié)構(gòu)與性能研究[J].塑料,1995(4):7-13.

[11] 華幼卿，斯欽達來，金日光.增塑高分子量樹脂的流變性能研究[J].塑料工業(yè)，1994(4)：20-24.

[12] 趙堯森，陳桂蘭，胡海青，等.高分子量聚氯乙烯(HMWPVC)樹脂電纜護層材料的研究[J].塑料科技，2002(5)：4-9.

[13] 劉容德，李靜，劉浩，等.S-1700樹脂的開發(fā)及加工應(yīng)用研究[J].聚氯乙烯,2016,44(3):21-25.

[14] 趙勁松，邴涓林，包永忠.聚氯乙烯樹脂及其應(yīng)用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2012：242.