納米SiO2的PVC試驗(yàn)研究

李春軍，閻 偉，王 輝

（天津渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

納米SiO2的PVC試驗(yàn)研究

李春軍，閻 偉，王 輝

（天津渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

通過(guò)在聚合體系中加入納米SiO2來(lái)提高聚氯乙烯的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。并對(duì)不同改性納米SiO2的用量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，納米SiO2能夠提高聚氯乙烯的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，并選出了最好的改性納米SiO2和最佳用量。

納米SiO2；聚氯乙烯；拉伸強(qiáng)度；沖擊強(qiáng)度

納米科學(xué)技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期誕生并迅速崛起的科技。納米粒子獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)引起了聚合物改性研究者的注意，并被應(yīng)用到聚合物的改性領(lǐng)域。目前，已經(jīng)被人們用與PVC增強(qiáng)增韌研究的無(wú)機(jī)納米粒子主要有納米SiO2和納米碳酸鈣。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料

原料名稱 規(guī)格 產(chǎn)地氯乙烯 純度大于99.9% 天化無(wú)離子水 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% 日本碳酸氫鈉 純度大于等于99.8% 天津引發(fā)劑 40%水乳液 山東

1.2 主要設(shè)備

30 L聚合設(shè)備一套，耐壓2.5 MPa，蒸汽升溫，冷卻水冷卻。

定量泵：流量（0～20 L/h），壓力（30 MPa）；離心機(jī)：三足式，轉(zhuǎn)桶內(nèi)徑（800 mm）。

1.3 試驗(yàn)方法

首先進(jìn)行SG—7基礎(chǔ)配方試驗(yàn)，檢測(cè)樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度指標(biāo)。然后在此基礎(chǔ)配方中加入納米SiO2，同時(shí)調(diào)整納米SiO2的用量，考察其對(duì)樹脂拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度指標(biāo)的影響。

1.4 試驗(yàn)工藝

先將聚合釜用無(wú)離子水沖洗干凈，再將各種助劑、引發(fā)劑、去離子水、氯乙烯單體按工藝配方要求加入聚合釜內(nèi)冷攪10 min后，升溫至規(guī)定溫度開始聚合。恒溫控制反應(yīng)，有需要二次加入的助劑在規(guī)定時(shí)間用定量泵打入聚合釜內(nèi)，待反應(yīng)壓力降到規(guī)定壓力時(shí)加終止劑，繼續(xù)攪拌5 min后出料，經(jīng)離心、干燥，最后取樣分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 空白試驗(yàn)數(shù)據(jù)

首先對(duì)SG—7樹脂進(jìn)行基礎(chǔ)配方試驗(yàn)，以確定樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以此作為基準(zhǔn)，看加入納米SiO2后樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的變化。

表2 基礎(chǔ)配方試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，在幾批次生產(chǎn)的樹脂拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均符合SG—7樹脂的要求。

2.2 將聚合基礎(chǔ)配方中加入納米SiO2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

目前，納米SiO2在塑料中的主要研究應(yīng)用情況如下：納米SiO2對(duì)塑料不僅能起到補(bǔ)強(qiáng)作用，而且具有許多新的特性。利用它透光、粒子小的特性，可使塑料變得更致密，使塑料薄膜的透明度、強(qiáng)度、韌性和防水性能大大提高。納米粒子對(duì)塑料的改性，主要有如下幾方面的作用，（1）增韌增強(qiáng)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。由所查資料可知不同改性的納米SiO2對(duì)聚氯乙烯樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度指標(biāo)影響是不一樣的，因此選擇了3種改性納米SiO2分別為DNS—2、RNS—D和DNS—4，調(diào)整DNS—2、RNS—D和DNS—4的用量看其對(duì)樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，從中選出最優(yōu)品。

2.2.1 DNS—2的試驗(yàn)部分

分別對(duì)DNS—2的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)的DNS—2是以干粉的形式存在，在加入反應(yīng)釜之前，要配制成乳液，在反應(yīng)進(jìn)行到一個(gè)小時(shí)的時(shí)候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應(yīng)釜中。

從表2的數(shù)據(jù)可以看到，在基礎(chǔ)配方中加入DNS—2所得到的樹脂沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都有提高。當(dāng)DNS—2的加入量為2.5‰和0.75‰時(shí)樹脂沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度調(diào)高幅度很高，加入量為1‰和0.5‰時(shí)提升幅度較小。

表3 樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)

2.2.2 RNS—D的試驗(yàn)部分

分別對(duì)RNS—D的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)的RNS—D是以干粉的形式存在，在加入反應(yīng)釜之前，要配制成乳液，在反應(yīng)進(jìn)行到1h的時(shí)候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應(yīng)釜中。

表4 樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉身強(qiáng)度數(shù)據(jù)

從表4的數(shù)據(jù)可以看到，在基礎(chǔ)配方中加入RNS—D所得到的樹脂沖擊強(qiáng)度都有所降低，但樹脂的拉伸強(qiáng)度都有提高。其中當(dāng)RNS—D加入量為1‰是樹脂沖擊強(qiáng)度降幅最大，加入量為0.75‰樹脂的拉伸強(qiáng)度升幅最小。

2.2.3 DNS—4的試驗(yàn)部分

分別對(duì)DNS—4的0.5‰、0.75‰、1‰、2.5‰進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)的DNS—4是以干粉的形式存在，在加入反應(yīng)釜之前，要配制成乳液，在反應(yīng)進(jìn)行到1h的時(shí)候，用定量泵將事先配制好的乳液打入反應(yīng)釜中。

從表5的數(shù)據(jù)可以看到，在基礎(chǔ)配方中加入DNS—4所得到的樹脂拉伸強(qiáng)度都有大幅度提高。在沖擊強(qiáng)度上，當(dāng)DNS—4加入量為0.75‰時(shí)基本保持不變，其他3個(gè)加入量都有所降低，其中當(dāng)加入量為2.5‰時(shí)降幅最大。

表5 樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉身強(qiáng)度數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

本次試驗(yàn)做了大量的工作，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出通過(guò)加入納米SiO2來(lái)提高聚氯乙烯樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度是可行的，但不同的改性納米SiO2對(duì)聚氯乙烯樹脂的性能影響是不一樣的，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到：

（1）在沖擊強(qiáng)度方面，在基礎(chǔ)配方中加入DNS—2條件的聚氯乙烯樹脂數(shù)據(jù)都超過(guò)了空白聚氯乙烯樹脂的數(shù)據(jù)，尤以7.5‰和2.5‰的兩個(gè)條件的數(shù)據(jù)最為理想；而在基礎(chǔ)配方中加入RNS—D和DNS—4的聚氯乙烯樹脂數(shù)據(jù)都低于空白聚氯乙烯樹脂的數(shù)據(jù)。

（2）在拉伸強(qiáng)度方面，在基礎(chǔ)配方中加入3種改性納米SiO2（DNS—2、RNS—D和DNS—4）所得到的聚氯乙烯樹脂數(shù)據(jù)都比空白聚氯乙烯樹脂的數(shù)據(jù)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

李春軍（1982—），男，2005年畢業(yè)于天津工業(yè)大學(xué)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師?，F(xiàn)就任于天津渤天化工有限責(zé)任公司技術(shù)中心，主要從事項(xiàng)目研發(fā)工作。