纳米SiO2的PVC试验研究

李春军，阎 伟，王 辉

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

纳米SiO2的PVC试验研究

李春军，阎 伟，王 辉

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

通过在聚合体系中加入纳米SiO2来提高聚氯乙烯的拉伸强度和冲击强度。并对不同改性纳米SiO2的用量进行了研究。结果表明，纳米SiO2能够提高聚氯乙烯的拉伸强度和冲击强度，并选出了最好的改性纳米SiO2和最佳用量。

纳米SiO2；聚氯乙烯；拉伸强度；冲击强度

纳米科学技术是20世纪80年代末期诞生并迅速崛起的科技。纳米粒子独特的物理化学性质引起了聚合物改性研究者的注意，并被应用到聚合物的改性领域。目前，已经被人们用与PVC增强增韧研究的无机纳米粒子主要有纳米SiO2和纳米碳酸钙。

1 试验部分

1.1 主要原料

原料名称 规格 产地氯乙烯 纯度大于99.9% 天化无离子水 硬度小于等于1×10-6 天化聚乙烯醇 KH20 日本L—9 醇解度69.5%～72.5% 日本碳酸氢钠 纯度大于等于99.8% 天津引发剂 40%水乳液 山东

1.2 主要设备

30 L聚合设备一套，耐压2.5 MPa，蒸汽升温，冷却水冷却。

定量泵：流量（0～20 L/h），压力（30 MPa）；离心机：三足式，转桶内径（800 mm）。

1.3 试验方法

首先进行SG—7基础配方试验，检测树脂的拉伸强度和冲击强度指标。然后在此基础配方中加入纳米SiO2，同时调整纳米SiO2的用量，考察其对树脂拉伸强度和冲击强度指标的影响。

1.4 试验工艺

先将聚合釜用无离子水冲洗干净，再将各种助剂、引发剂、去离子水、氯乙烯单体按工艺配方要求加入聚合釜内冷搅10 min后，升温至规定温度开始聚合。恒温控制反应，有需要二次加入的助剂在规定时间用定量泵打入聚合釜内，待反应压力降到规定压力时加终止剂，继续搅拌5 min后出料，经离心、干燥，最后取样分析。

2 试验结果与讨论

2.1 空白试验数据

首先对SG—7树脂进行基础配方试验，以确定树脂的拉伸强度和冲击强度，以此作为基准，看加入纳米SiO2后树脂的拉伸强度和冲击强度的变化。

表2 基础配方试验结果

从表2可以看出，在几批次生产的树脂拉伸强度和冲击强度均符合SG—7树脂的要求。

2.2 将聚合基础配方中加入纳米SiO2试验数据

目前，纳米SiO2在塑料中的主要研究应用情况如下：纳米SiO2对塑料不仅能起到补强作用，而且具有许多新的特性。利用它透光、粒子小的特性，可使塑料变得更致密，使塑料薄膜的透明度、强度、韧性和防水性能大大提高。纳米粒子对塑料的改性，主要有如下几方面的作用，（1）增韧增强作用；（2）改善塑料的抗老化性；（3）塑料功能化；（4）通用塑料工程化。由所查资料可知不同改性的纳米SiO2对聚氯乙烯树脂的冲击强度和拉伸强度指标影响是不一样的，因此选择了3种改性纳米SiO2分别为DNS—2、RNS—D和DNS—4，调整DNS—2、RNS—D和DNS—4的用量看其对树脂的冲击强度和拉伸强度，从中选出最优品。

2.2.1 DNS—2的试验部分

分别对DNS—2的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰进行了试验，试验的DNS—2是以干粉的形式存在，在加入反应釜之前，要配制成乳液，在反应进行到一个小时的时候，用定量泵将事先配制好的乳液打入反应釜中。

从表2的数据可以看到，在基础配方中加入DNS—2所得到的树脂冲击强度和拉伸强度都有提高。当DNS—2的加入量为2.5‰和0.75‰时树脂冲击强度和拉伸强度调高幅度很高，加入量为1‰和0.5‰时提升幅度较小。

表3 树脂的冲击强度和拉伸强度数据

2.2.2 RNS—D的试验部分

分别对RNS—D的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰进行了试验，试验的RNS—D是以干粉的形式存在，在加入反应釜之前，要配制成乳液，在反应进行到1h的时候，用定量泵将事先配制好的乳液打入反应釜中。

表4 树脂的冲击强度和拉身强度数据

从表4的数据可以看到，在基础配方中加入RNS—D所得到的树脂冲击强度都有所降低，但树脂的拉伸强度都有提高。其中当RNS—D加入量为1‰是树脂冲击强度降幅最大，加入量为0.75‰树脂的拉伸强度升幅最小。

2.2.3 DNS—4的试验部分

分别对DNS—4的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰进行了试验，试验的DNS—4是以干粉的形式存在，在加入反应釜之前，要配制成乳液，在反应进行到1h的时候，用定量泵将事先配制好的乳液打入反应釜中。

从表5的数据可以看到，在基础配方中加入DNS—4所得到的树脂拉伸强度都有大幅度提高。在冲击强度上，当DNS—4加入量为0.75‰时基本保持不变，其他3个加入量都有所降低，其中当加入量为2.5‰时降幅最大。

表5 树脂的冲击强度和拉身强度数据

3 结论

本次试验做了大量的工作，由试验数据可以看出通过加入纳米SiO2来提高聚氯乙烯树脂的冲击强度和拉伸强度是可行的，但不同的改性纳米SiO2对聚氯乙烯树脂的性能影响是不一样的，通过试验数据分析得到：

（1）在冲击强度方面，在基础配方中加入DNS—2条件的聚氯乙烯树脂数据都超过了空白聚氯乙烯树脂的数据，尤以7.5‰和2.5‰的两个条件的数据最为理想；而在基础配方中加入RNS—D和DNS—4的聚氯乙烯树脂数据都低于空白聚氯乙烯树脂的数据。

（2）在拉伸强度方面，在基础配方中加入3种改性纳米SiO2（DNS—2、RNS—D和DNS—4）所得到的聚氯乙烯树脂数据都比空白聚氯乙烯树脂的数据高。

Nano SiO2experimental study of PVC

LI Chun-jun，YAN Wei，WANG Hui
（Tianjin Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480.China）

By adding nano SiO2in the polymerization system to increase the tensile strength and impact strength of PVC.And the different dosage of modified nano SiO2is studied.Results show that nanometer SiO2can increase the tensile strength and impact strength of PVC，and choose the best dosage of modified nano SiO2and best.

nano SiO2；PVC；tensile strength；impact strength

TWQ325.3

B

1009－1785（2015）01-0029-03

2014-06-10

李春军（1982—），男，2005年毕业于天津工业大学，化学工程与工艺专业，本科学历，工程师。现就任于天津渤天化工有限责任公司技术中心，主要从事项目研发工作。