PVC/ABS塑料合金性能研究

李静（成都工业学院机械工程学院，四川成都，611730）

PVC/ABS塑料合金性能研究

李静（成都工业学院机械工程学院，四川成都，611730）

分别从加工工艺、不同的添加剂及共混组分含量对PVC/ABS塑料合金的性能影响进行了分析。其中，不同因素主要是对PVC/ABS塑料合金的冲击强度、拉伸性能及热稳定性影响较大。

PVC/ABS；合金；性能；影响

1 引言

PVC是由单体氯乙烯聚合得到的无定形热塑性聚合物，具有优良的综合力学性能，而且具有一定的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性。因而，PVC成为了性价比较高的通用型塑料，应用领域广泛, 主要应用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等领域。但是，由于PVC的热稳定性差，不易加工，且抗冲击性差，因而限制了其应用范围。

ABS是由单体丙烯腈、丁二烯和苯乙烯聚合而成的三元共聚物，是苯乙烯-丙烯腈共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝聚丁二烯橡胶的混合物，它是一种热塑性工程塑料。具有优良的力学性能，其韧性、硬度及刚性相均衡。ABS还具有良好的耐低温性、电性能及耐化学药品性，其本身不能阻燃。在ABS树脂中，由于存在着分散颗粒的聚丁二烯橡胶，因而，随着聚丁二烯含量的增加,ABS的冲击强度提高, 但刚性以及制品光泽性都会有所下降[1]。ABS广泛应用于机械、电子电器、汽车及仪表等领域，其缺点是耐热性及耐候性差。

PVC/ABS塑料合金是以ABS作为PVC的冲击改性剂,不仅可以很好地提高PVC的冲击韧性, 而且还可以较好地改善PVC的加工流动性[2]。PVC/ABS合金有多种成型方法，分别是挤出、压延和注塑,得到的共混物广泛应用于具有较好阻燃性和较好耐冲击性的硬质塑料制品。近几年, 随着电视机等家用电器及汽车、电子产品使用需求不断增加, ABS工程塑料的需求也随之增大, PVC/ABS合金的研究有利于改善ABS的耐燃性及PVC的抗冲击性，而且可以降低ABS原料的使用量、进一步降低成本。

PVC/ABS共混物具备了PVC塑料和ABS塑料的综合性能优点，具有较好的耐候性和综合物理性能、阻燃性以及理想的性价比。已经广泛用于注射、挤出、压延等塑料成型工艺中[3]，随着社会的不断进步，人们对材料的要求也随之增加，对于PVC/ABS合金的性能缺陷，例如弯曲强度不够高、加工流动性差等方面还在进行不断的研究，从而使得其综合性能更加优异，应用更加广泛。但是，其相关性能受到不同因素的影响会产生不同的变化，因此，研究不同因素对PVC/ABS合金性能的影响对于其应用具有重要意义。

2 不同因素对PVC/ABS合金性能的影响

2.1 加工工艺对PVC/ABS合金性能的影响

张新华[4]11等研究了加工工艺对PVC/ABS合金热稳定性能影响，认为PVC/ABS合金中PVC 树脂和ABS树脂属于半相容结构, 而且PVC树脂的加工温度与ABS树脂相差较大, 因此PVC/ABS合金的注塑加工工艺对合金的性能会产生较大影响。其通过注塑试验证明了, 当注塑温度低于170℃时, 物料熔体粘度大, 注塑压力高；当注塑温度超过190℃时, 注塑样条表面出现明显的局部泛黄现象, 甚至发黑，这是由于PVC本身热稳定性较差在高剪切注射速率下发生部分分解导致的。因而文章中提出，PVC/ABS合金注塑加工时，注射速率应控制在中低速。另外，ABS 树脂可以促进PVC树脂的塑化,所以合金的加工温度应略低于PVC树脂的注塑加工温度, 即控制在170～190℃；对于注塑大型PVC/ABS合金制品，最好选用多级注塑机使得注塑过程顺利，并使制品的综合性能较好。

严一丰[5]等研究了加工工艺对PVC/ABS合金缺口冲击强度的影响，实验证明，使用直接共混法,PVC/ABS合金性能不佳, 多相体系分散不均匀。采用二段操作法, 同时采用具有强烈混炼效果的双螺杆挤出机或者密炼机, 在合适的工艺路线配合下, 由于较强的剪切作用, 导致一部分聚合物分子形成活性基团,进而形成一定数量的接枝和嵌段共聚物, 得到的PVC/ABS合金缺口冲击强度较高，其性能较好。文章中提出建议，在PVC/ABS塑料合金批量生产中常采用双螺杆挤出机和密炼塑化工艺路线。

许国杨[6]等研究了制备工艺对PVC/ABS合金力学性能和耐热性能的影响，得出结论为，影响PVC/ABS合金的力学性能和耐热性能的主要因素是冷却温度, 次要因素是开炼时间, 然后是平板硫化机压力和开炼温度。其综合考虑PVC/ABS合金的力学性能和耐热性能,得出最佳工艺为:开炼时间7m in、开炼温度180℃、平板硫化机压力15M Pa、冷却温度100℃。

2.2 不同的添加剂对PVC/ABS合金性能的影响

实验证明，添加剂可以改善PVC/ABS合金性能，不同的添加剂对其性能有着不同的影响。近年来，添加相容剂对PVC/ABS合金进行改性成为其重要研究内容之一。由于ABS树脂具有橡胶相和塑料相两相结构，在PVC/ABS共混体系中橡胶相与PVC是不相容体系,塑料相与PVC是相容体系，因而PVC/ABS共混体系属于半相容体系。为了改善PVC和ABS共混时的相容性,需要加入一定的相容剂，常用的相容剂有氯化聚乙烯（CPE）、丙烯腈－苯乙烯共聚物（AS）、甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（M BS）、乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）等。另外，丁腈橡胶（N BR）、纳米碳酸钙等可作为合金的增强增韧组分，它们与ABS和PVC的高分子链段相互渗透，提高两相界面的黏接力，改善PVC/ABS合金的力学和加工性能。

高灵强[7]等研究了固体环氧树脂(EP)和固化剂(DDM)对PVC/ABS合金性能的影响，结果表明:PVC/ABS/ EP共混物的拉伸强度随着EP含量的增加先升高再下降,DDM的加入进一步提高了共混物的拉伸强度；当EP的环氧值为6%, 共混物的拉伸强度提高幅度最大；EP的环氧值为2%,共混物的冲击强度达到最大值, 但是EP的加入降低了合金的热稳定性, 而低环氧值的PVC/ABS/ EP/DDM共混物的热稳定性相对较好。

吴波震[8]等研究了增塑剂DOP对聚氯乙烯(商品牌号SG-3, SG-5)及PVC/ABS共混物力学和硬度等性能的影响及其机理, 结果表明:由于DO P小分子对高分子链的物理隔离作用, 当DO P质量分数高于30%时, 随DO P用量的增加, PVC树脂及PVC/ABS的断裂伸长率明显增大,体系的拉伸强度、撕裂强度和硬度等略微下降。

陈弦[9]等研究了ABS、增塑剂(DOP、DAP、M 80)用量及第三组分刚性粒子SAN用量对PVC/ABS合金热性能的影响, 结果表明:未加增塑剂的PVC/ABS共混合金的维卡耐热性主要依赖于ABS的用量, 当加入增塑剂(DO P、DAP)后DO P、DAP对PVC/ABS共混合金的维卡耐热有较大的影响, 而对静态热稳定性影响不大。许国杨[10]等研究了无机填料针状硫酸镁晶须(M SW)和片状滑石粉(TAL) 对PVC/ABS合金性能的影响，结果表明:单独加入M SW和TAL 时,两种填料都能降低合金的冲击强度, 且TAL的加入使合金冲击强度的下降更剧烈。郑祥[11]等人在PVC/ ABS合金中加入玻璃纤维，结果表明不论是低速混合还是高速混合，加入玻纤后的PVC/ABS合金拉伸性能都会好于之前未加入玻纤的。

2.3 共混组分含量对PVC/ABS合金性能的影响

梁娜[12]等研究了PVC用量对PVC/ABS的拉伸性能、弯曲性能及冲击强度的影响，结果表明，合金的拉伸强度随着PVC用量的降低整体呈下降的趋势, 合金中ABS的用量大于40份之后合金制品的拉伸强度急剧下降, 直至单体ABS的拉伸强度。PVC/ABS合金的拉伸强度随着PVC和ABS含量不同而发生一定的变化，其中当ABS用量较少时, PVC的刚性决定合金制品的拉伸强度；当ABS用量较大时，ABS树脂的韧性决定合金的拉伸强度,此时合金的拉伸强度急剧下降。ABS用量适中时, PVC和ABS中的SAN树脂溶解度参数相近,两者具有一定的相容性, 可以互相渗透, 形成网络结构。由于SAN树脂具有较好刚性, 因此PVC/ABS合金的拉伸强度变化不大。文章还指出PVC用量对PVC/ABS合金的弯曲性能有一定的影响，随着PVC/ABS合金中ABS用量的提高, 其弯曲强度和模量降低。在ABS用量小于40份时的弯曲强度和模量随着ABS用量的提高缓慢下降, 但在ABS用量大于40份后, 合金的弯曲强度和模量开始有较大程度的下降。这是由于PVC树脂聚合度较低时刚性大, 而有较高的弯曲强度。

乔巍巍[13]等研究ABS用量对PVC/ABS合金力学性能的影响，研究发现，在PVC/ABS合金体系中的ABS含量较少时,ABS中的橡胶粒子对材料的冲击强度影响较小；随着ABS含量的增多, PVC与ABS的相容性逐步提高, PVC/ABS合金的冲击强度随之不断提高；当ABS含量增加到60份时, PVC/ABS合金冲击强度出现了极大值。当ABS含量继续增加, PVC/ABS合金冲击强度又随ABS含量的增加而下降,直到接近于单体ABS的冲击强度。

张新华[4]10等研究了ABS用量对PVC/ABS合金热稳定性能影响，随着ABS用量的增加,PVC/ABS合金的动态热稳定时间急剧缩短, 说明ABS的加入促进了PVC树脂的分解。当ABS 质量分数为10%时, 合金的动态热稳定时间便降为700s左右, 远低于PVC的动态热稳定时间(1100s)；当ABS质量分数在20%～80%时, 合金的动态热稳定时间变化不大, 大约在540～580s, ABS质量分数为50%时出现最低点。

3 结论

本文分别从加工工艺、不同的添加剂及共混组分含量等方面对PVC/ABS性能的影响进行了讨论分析。综上所述，PVC/ABS合金的性能受多种因素的影响, 但其中最重要的因素应该是PVC、ABS二者的相容性。共混组分影响方面，ABS的用量对PVC/ABS合金的热稳定性及力学性能有着明显的影响，ABS含量的增加提高了合金的冲击强度，达到一定程度后随着ABS含量的增加合金的冲击强度有所下降；添加剂影响方面，主要是添加相容剂改善PVC、ABS二者的相容性，以及添加增塑剂改善合金的力学性能；加工工艺方面影响合金性能的因素主要是成型方法、成型温度。

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[13]乔巍巍，韩轶俠.PVC/ABS复合材料的力学性能研究[J].工程与试验,2009, 49(2):15～18.

Study on the properties of PVC/ABS plastic alloy

LI Jing （Mechanical Engineering Department, Chengdu Technological University, Chengdu 611730,China）

From processing technology, additive and blending of different components in effect on the performance of PVC/ABS alloy was analyzed.The influence of each factor is mainly on the impact strength, tensile property and thermal stability.

PVC/ABS ；alloy；property；effect

李静（1979－），女，讲师，硕士学位，研究方向：材料学。