添加剂对PVC/ABS合金力学性能的影响

(成都工业学院机械工程学院，四川成都，611730)

添加剂对PVC/ABS合金力学性能的影响

李静黄静高荣

(成都工业学院机械工程学院，四川成都，611730)

向PVC/ABS合金体系中分别加入AS树脂、MBS树脂、EP和DOP，实验结果发现，加入适量的AS、EP，体系韧性明显下降，弯曲强度、弯曲模量有所提高，MBS的加入提高了PVC/ABS合金的冲击强度，但是弯曲强度和弯曲模量下降明显，DOP的加入使得PVC/ABS合金体系的冲击强度、弯曲强度及弯曲模量都有明显下降，降低了体系的力学性能。

PVC/ABS合金 弯曲强度 冲击强度 性能

PVC/ABS塑料合金是以ABS作为PVC的冲击改性剂,提高PVC的冲击韧性, 同时改善PVC的加工流动性[1]。PVC/ABS共混物兼具了良好的耐候性和综合物理性能、优异的阻燃性能，较高的性价比，已经广泛用于注射、挤出、压延等塑料成型工艺中[2]。近年来，由于各行各业对塑料产品的使用要求不断提高，为了让PVC/ABS合金综合性能更加优异，应用更加广泛，人们对其弯曲强度、加工流动性等方面进行不断的研究[3]和改善。

1 实验部分

1.1 主要原料

PVC，SG5，宜宾天原股份有限公司；ABS树脂，美国GE公司；AS树脂, 台湾奇美有限公司；MBS树脂,四川华塑化工有限公司；EP，EP903，双酚A型，环氧值为0.125～0.143mol/100g,深圳佳迪达公司；DOP，分析纯，宁波东来化工有限公司。

1.2 主要设备和仪器

高速混合机：SHR-10A,张家港市宏碁机械有限公司；双螺杆挤出机：SJSZ，南京广达化工装备有限公司；万能试验机：DW-100，上海华光有限公司；冲击试验机：ZBC-4，深圳市新三思材料检测有限公司；哑铃型制样机：XYZ-12，承德市金建检测仪器有限公司。

1.3 试样制备

1.3.1 PVC基础料

PVC 100份，有机锡2.5份，硬脂酸钙1.0份，聚乙烯蜡1.0份，三氧化二锑6.0份，活性碳酸钙12.0份，相容剂0～20份，抗氧剂适量。

1.3.2 PVC/ABS合金

按照上述配方将PVC和其他助剂一起放入高速混合机中进行搅拌，开始加热升温，当温度达到100～110℃时，进行低速搅拌混合，温度降至40～50℃时，加入ABS混合5min后出料。将制得的PVC、ABS混合料放置于双螺杆挤出机中，在120～150℃挤出，利用塑料切粒机切制成厚度2mm样条。

1.4 力学性能测试

冲击强度按GB/T1843-2008测试；弯曲性能按GB/T9341-2000测试。

2 结果与讨论

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[3-4]。共混体系的相容性对合金的力学性能有着重要的影响[5]。向体系中加入一定量的相容剂可以改善PVC和ABS共混时的相容性,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(MBS)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)[3]等。本次试验选用AS树脂、MBS树脂、EP和增塑剂DOP分别加入到PVC/ABS共混体系，对PVC/ABS合金进行力学性能测试。

2.1 AS树脂对PVC/ABS合金力学性能影响

AS树脂是由丙烯腈与苯乙烯共聚制得，具有刚性大、脆性大的特点，优良的机械性能、耐热性及耐溶剂性。添加AS树脂旨在提高材料的综合性能。

表1 AS树脂对PVC/ABS合金体系力学性能的影响

从表1中可以发现，随着AS树脂用量的增加，PVC/ABS合金的弯曲强度、弯曲模量随之提高，但增加幅度较小；合金的冲击强度随之降低。当AS树脂质量份为12，PVC/ABS合金的冲击强度降低了49.7%，弯曲强度、弯曲模量分别提高了3.8%和3.2%。这是因为AS树脂作为一种有机刚性粒子，加入体系后刚性粒子之间存在一定距离，基体对刚性粒子的静压力大于刚性粒子的屈服应力，共混物吸收能量较大。但是，由于其界面的粘接力小于屈服应力，导致在分散相AS粒子的两极首先发生脱粘，因而合金的韧性降低。

2.2 MBS树脂对PVC/ABS合金力学性能影响

MBS树脂是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物，具有良好的冲击强度。与PVC具有较好的相容性。这是由于MBS树脂具有特殊的夹层结构，聚丁二烯作为内部层，甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯作为外部层，外部层和PVC具有良好的相容性，使得内部层橡胶相分布在PVC的连续介质中。

从表2中看出，PVC/ABS合金的冲击强度随着MBS树脂用量的增加而提高，由18.7kJ/m2提高到42.1kJ/m2，提高了23.4 kJ/m2。合金的弯曲强度由68.5MPa下降至62.1MPa，弯曲模量由2569MPa下降至2197MPa，下降明显。出现上述情况，是同MBS树脂特有的夹层结构分不开的，由于MBS树脂的外部层含有甲基丙烯酸甲酯，它起到了一定的增容作用，合金中的橡胶相可以分布在PVC的连续介质中，因此，PVC/ABS合金的冲击强度得到提高。

表2 MBS树脂对PVC/ABS合金体系力学性能的影响

2.3 EP对PVC/ABS合金力学性能影响

环氧树脂EP具有优异的粘接性能[6]、耐温性能以及收缩率低、易加工成型等优点，适用于制备性能更好的PVC/ABS合金以满足更多行业的需求。

表3 EP对PVC/ABS合金体系力学性能的影响

表3是EP用量对PVC/ABS合金冲击强度、弯曲强度及弯曲模量的影响，可以看出，随着EP用量的增加，合金的冲击强度随之降低，当EP用量为12，合金的冲击强度为11.9 kJ/m2，相比未加入EP时合金的冲击强度下降了36.4%，降低幅度较大。这是因为，EP作为交联度高的热固性树脂，其固化后存在着较大的内应力，韧性不足，导致合金的冲击强度大幅度降低。而随着EP用量的增加， PVC/ABS合金的弯曲强度、弯曲模量呈上升趋势。这是由于，PVC/ABS合金共混体系粘度较高，两相之间的界面张力大，导致两相之间粘合力较小，而EP可以与ABS中丁二烯的双键和PVC上的氯原子发生反应, 相当于EP作为粘接剂提高了两相的粘合力, 使得两相间的相容性提高[7]，因而弯曲强度、弯曲模量有所增加。

2.4 增塑剂DOP对PVC/ABS合金力学性能影响

在PVC/ABS 合金中,加入适量增塑剂DOP 可提高其流动性，降低加工温度。但是，由于体系中PVC的反增塑作用，而使得体系的力学性能有所降低。

表4 DOP对PVC/ABS合金体系力学性能的影响

表4是DOP用量对PVC/ABS合金冲击强度、弯曲强度及弯曲模量的影响，可以看出,随着DOP用量的增加，PVC/ABS合金的冲击强度随之降低，最大降低幅度为22.5%。同时，合金的弯曲强度、弯曲模量随着DOP用量的增加也呈现下降趋势，当DOP用量为12时，合金的弯曲强度、弯曲模量分别下降了10%和2.4%，降低幅度较小。这是因为，DOP的加入降低了分子间作用力[8]而使PVC/ABS的力学性能下降。增加DOP的用量，有利于提高合金的热稳定性，而其力学性能呈现下降趋势。

3 结论

(1)PVC/ABS合金中加入适量的AS树脂，体系韧性明显下降，弯曲强度、弯曲模量略有提高。

(2)MBS树脂的加入提高了PVC/ABS合金的冲击强度，但是弯曲强度和弯曲模量下降明显。

(3)EP树脂对提高PVC/ABS合金的弯曲强度、弯曲模量有所帮助，但是降低了体系的韧性。

(4)增塑剂DOP的加入，使得PVC/ABS合金体系的冲击强度、弯曲强度及弯曲模量都有明显下降，降低了体系的力学性能。

[1] 孔秀丽，张新华，王晶，等.几种相容剂对PVC/ABS合金注塑性能影响[J].现代塑料加工应用，2012，24(5)：35-38.

[2] 陈际帆，周少奇.ABS/PVC合金国内研究现状[J].塑料工业，2008,36(12)：1-4.

[3] 李静.PVC/ABS塑料合金性能研究[J].塑料制造，2015，(7)：67-69.

[4] 乔巍巍，王国英，黄燕.PVC/ABS共混体系力学性能的研究[J].塑料，2004,33(6)：71-73.

[5] 赵伟，王丽.PVC/ABS合金的研究[J].塑料助剂，2010,82(4)：44-47.

[6] 梁威，杨青芳，马爱洁.环氧树脂增韧改性新技术[J].工程塑料应用，2004,32(8):68-71.

[7] 高灵强，刘小林，黄亚江，等.环氧树脂对PVC/ABS共混物性能的影响[J].塑料科技，2009,37(4)：39-42.

[8] 王福成，白鸿博.动态硫化EPDM/高聚合度PVC热塑性弹性体力学性能的研究[J].当代化工，2010,39(2):138-140.

EffectofAdditivesonMechanicalPropertiesofPVC/ABSAlloy

LiJing,HuangJing,GaoRong

(MechanicalEngineeringDepartment,ChengduTechnologicalUniversity,Chengdu611730,Sichuan,China)

The AS resin, MBS resin, EP and DOP were added into the PVC / ABS alloy system. The results showed that the addition of the appropriate amount of AS resin, EP, the toughness of the system decreased obviously, the flexural strength and flexural modulus increased. MBS resin to improve the PVC / ABS alloy impact strength, but the bending strength and bending modulus decreased significantly, The impact strength, flexural strength and flexural modulus of PVC / ABS alloy system are obviously decreased by the addition of DOP, which reduces the mechanical properties of the system.

PVC/ABS alloy; bending strength; impact strength; performance