CPE白炭黑共混改性研究

CPE/白炭黑共混改性研究 氯化聚乙烯具有不错的物理与化学性能，因此作为塑料与橡胶的改性剂被广泛应用，也可以被当作特种橡胶来使用; CPE还是一些新型材料与涂料的生产原料。 氯化聚乙烯和各种高分子材料具有良好的相容性，可做为应用到高分子材料。CPE作为改性剂改性PVC，可改善PVC的一些物理力学性能，如抗冲击性能。改性软质或半硬质PVC时，可改善PVC的另一些物理性能，如耐湿性等。CPE与PE的分子结构相似，具有很好的相容性。在聚乙烯中掺入CPE弹性体，可以改善它的印刷性、耐燃性和柔韧性。ABS是一种通用工程塑料，在汽车与电器领域有广泛应用，用量很大。被应用在电子领域就需要ABS有良好阻燃性，ABS中加入CPE，可以提高它的阻燃性，并改善抗冲击性和加工性。EVA有不错的柔软性，可代替软质的PVC，但它硬度低、手感较硬。于EVA中添加氯化聚乙烯，改善EVA表面硬度的同时还可提高其印刷性与可焊接的加工性，被用于设备的外壳和水糟、罐的内层材料等。 CPE作为改性剂改性橡胶时，可改善其耐火性、抗氧化性等性能，可改善橡胶性能来制造橡胶制品。CPE弹性体也可以当作一种特种橡胶来单独使用，硫化后的CPE与非硫化的CPE都可以投入使用来生产产品。没有经过硫化的CPE性能比通用型的橡胶好，容易成型。可以制成磁性橡胶或电线的包皮绝缘层。当在CPE中加入防老剂、填料、抗氧化剂、增塑剂等助剂，再经硫化后可制成特种橡胶。如传送带和一些特制的软管。 CPE被广泛应用于涂料，分子量从几千（含氯60%）到数百万（含氯30%-50%）的CPE都可用被用于涂料，也可以制成涂料。 CPE可用于防水卷材，性能与CSM、EPDM、防水卷材的性能相似，在-30~20℃的低温下仍有良好的弹性。 1.1.1原料配方的确定 表1-1  组分配比表 项目 质量份 CPE 100 DBP 10 稀土复合稳定剂 7 白炭黑 0；5；10；15；20 硬脂酸 0.3 PE蜡 0.4     1.1.2 CPE混炼及制备试样条 1.将开炼机温度设定为110℃、平板热压机温度设定为150℃进行加热，将模具置于平板热压机的平板上预热。 2.用电子天平按照表2-3称取药品。 3.将CPE和白炭黑及所需助剂在钢盆内混合均匀，需保证混合物均一。 4.将塑料开炼机辊间距调制最小，将混匀料倒在辊上，启动电机开始塑炼。 5.塑料过程中要带线手套，用金属铲不断混匀塑化料，树脂塑化抱辊后适当调节辊间距。用打三角包、打卷及走刀的方式混合塑炼8-10mim。 a.打三角包法。将包辊的料割开用右手捏住割下的左上角，将胶片翻至有右下角；开用左手捏住割下的右上角，将胶片翻至有左下角，以此动作反复至料全部通过辊筒。（2次） b.打卷法。将包辊的料割开，顺势向下翻卷成圆筒状至料全部卷起，然后将卷筒料垂直插入辊筒间隙，这样反复至规定次数。（3次） c.走刀法。用割刀在包辊料上交叉割刀，连续走刀，但不割断料，使料改变受剪切力的方向，更新堆积料。 6.调节辊间距，混合塑炼8-10mim，若观察物料色泽已均匀，截面上无明显毛粒，表面已光泽且有一定强度时，结束辊压，迅速将塑化料成整片剥下，折叠好转移至预先放置于平板热压机的模具上，模具放在平板热压机中央位置，逐步升压至10Mpa，保持压力热压5-8min。 7.带隔热手套，从平板热压机上取下模具，并用重物压在模具上进行冷却。 8.冷却至室温后打开模具取出CPE试样板材。 9.在压片机制备性能测试所需样条。 1.2 改性CPE的性能测试 1.2.1 CPE拉伸性能测试 拉伸试验是确定测试材料拉伸性能的指标。按国标(GB/T528-1998)执行。 定伸应力是拉伸试样在一定的变形下工作部分单位面积上所承受的负荷，一般是测定伸长100%，200%，300%，500%时的定伸应力。其和单位与拉伸强度相同[15]。 1.2.12CPE硬度的测试 硬度是材料具有的一种抵抗外界物体压入的能力，本实验采用邵氏硬度计作为实验仪器来测量。按国准(GB/T531-1999)执行，在每个试样上取三个不同位置的实验点进行测试，取平三个测量值的均值为最终数据。 1.2.3 改性CPE回弹性测试 硫化橡胶试样受到摆锤冲击会发生形变，使高分子链由卷曲状态变成直链状，当外力去掉后，由于内应力的作用，分子链要恢复原状，即产生回弹。回弹的大小是以摆锤冲击试样后弹回功与摆锤落下时所做功之百分比表示，故又称为回弹性。 摆臂处于水平位置时，摆锤所具有的位能为Ph1。当其下落时，所具有的位能逐渐减小，动能逐渐增加，到与试样接触时所具有的位能全部变为动能，摆锤冲击试样，其中一部分动能消耗在橡胶内部（分子链的运动、生热等），另一部分使摆锤回跳至h2高度，变成位能Ph2。 若摆锤回跳至原位置（极端位置）时，因高度h2=h1，所以此时的弹性值=100%。当摆锤接触试样时，由于h2=0，所以弹性值=0。该仪器刻度盘上的指针读数，就是根据这个原理刻制的。弹性值可直接读出。  2实验结果与讨论 2.1拉伸性能测试 对不同份数白炭黑填充的CPE试样条，使用WSM—20KN型计算机控制电子万能实验机进行拉伸强度测试，结果如表3-1所示： 表2-1  不同组分数的白炭黑改性后CPE的拉伸强度 样条编号 0 1 2 3 4 拉伸强度 7.81 10.82 11.12 10.78 10.1             其折线图如图2-1： 图2-1  白炭黑含量对CPE拉伸性能的影响 结果分析：由图3-1可知随着白炭黑用量的增加，CPE的拉伸强度先增大后减小的趋势。当白炭黑用量为10份时，效果最好。 2.2硬度测试 对不同份数白炭黑填充的CPE试样条，使用邵氏硬度计进行硬度测试，结果如表3-2所示： 表2-2  不同组分数的白炭黑改性后CPE的硬度 样条编号 0 1 2 3 4 硬度 57 58 59 60 61             其折线图如图2-2：  图2-2  白炭黑含量对CPE硬度的影响 结果表明：由图3-2可知随着白炭黑用量的增加，CPE的硬度呈增大的趋势。 2.3回弹性测试 对不同份数白炭黑填充的CPE试样条，使用冲击弹性试验机进行回弹性测试，结果如表3-3所示： 表3-3  不同组分数的白炭黑改性后CPE的回弹性 样条编号 0 1 2 3 4 回弹性 34 30 26 24 21             其折线图如图2-3：  图2-3  白炭黑含量对CPE回弹性的影响 结果表明：由图2-3可知随着白炭黑用量的增加，CPE的回弹性呈逐渐减小的趋势。  结  语 本文以白炭黑为填料对氯化聚乙烯（CPE）进行力学方面的改性，把CPE和白炭黑与其它助剂按配方在双辊开炼机上、平板硫化机、压片机上制成样条。并对样条的拉伸强度，回弹性，硬度进行测试。结果表明：随着白炭黑用量的增加，CPE的拉伸强度呈先增大后减小的趋势，并当白炭黑用量为10份时效果达到最佳；随着白炭黑用量的增加，CPE的硬度呈增大的趋势；随着白炭黑用量的增加，CPE的回弹性呈减小的趋势。综上为了确保改性后的CPE有更好的力学性能，白炭黑用量为10份时，综合性能最。