PVC/膠粉熱塑性彈性體的制備與性能研究*

臧亞南，范昊展，王艷秋，徐冬梅

PVC/膠粉熱塑性彈性體的制備與性能研究*

臧亞南，范昊展，王艷秋，徐冬梅

（徐州工業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇徐州 221140）

以聚氯乙烯（PVC）和膠粉為主要原料，采用共混的方法制備了PVC/膠粉熱塑性彈性體，研究了膠粉的改性劑、PVC的改性劑和膠粉的用量等對PVC/膠粉熱塑性彈性體性能的影響，并與國標GB/T 18173.1-2012所要求的性能進行比對。研究結果表明，使用橡膠再生劑RV改性膠粉所制得的PVC/膠粉熱塑性彈性體綜合性能最優(yōu)；使用乙烯-乙酸乙烯酯塑料（EVAC）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料（SBS）改性PVC時，EVAC的改性效果優(yōu)于SBS，使用15份EVAC所制得的PVC/膠粉熱塑性彈性體具有更佳的力學性能、耐老化性能，且滿足國標要求；隨著膠粉用量的增加，PVC/膠粉熱塑性彈性體的綜合力學性能下降，耐老化性能提高，使用30份改性膠粉時性價比最高，同時滿足國標GB/T 18173.1-2012要求。

膠粉；聚氯乙烯；熱塑性彈性體；防水卷材

隨著我國城市化進程的推動和農業(yè)、水利、交通設施的建設，為防水卷材的發(fā)展提供了巨大的市場空間以及更高的性能要求［1］。防水卷材按照材料種類不同可分為瀝青類防水卷材［2-5］、高分子類防水卷材［6-8］等，高分子防水卷材因其具有良好的力學性能、低溫柔性、伸縮變形性、耐腐蝕性及冷施工等優(yōu)點成為發(fā)展較快的品種。聚氯乙烯（PVC）類防水卷材［9-12］是高分子類防水卷材中具有代表性的一類，除了具有高分子類防水卷材的常規(guī)優(yōu)點外，還具有工藝簡便、耐候、阻燃等性能。

由于PVC本身存在脆性大、熔體黏度大、耐老化性能較差等缺點，因而添加了氯化聚乙烯（PE-C）對其進行改性［13］。另外為了降低成本，在PVC中加入一定量的膠粉［14-15］。但加入膠粉后會形成膠粉相、基質材料相以及兩者間的界面，未改性的膠粉與PVC界面的結合能力弱，所以對膠粉進行改性以提高與PVC的界面結合能力［16］。筆者主要研究膠粉的改性劑、PVC的改性劑和膠粉的用量等對PVC /膠粉熱塑性彈性體性能的影響。

1　實驗部分

1.1原材料

PVC：SG-3，中國石化青島煉油化工有限責任公司；

PE-C：135A，濰坊亞星化工廠；

乙烯-乙酸乙烯酯塑料（EVAC）：220，美國杜邦公司；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塑料（SBS）：1301，巴陵石化有限責任公司；

膠粉：焦作市弘瑞橡膠有限責任公司；

鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）：東營市魯化化工有限公司；

201樹脂（溴化對-特辛基酚醛硫化樹脂）：山西省化工研究所（有限公司）；

橡膠再生劑RV：河北瑞威科技有限公司；

活化劑450/松香：安徽金馬橡膠助劑有限公司；

過氧化二異丙苯（DCP）/古馬?。ū讲⑦秽?茚樹脂）：山東兆邦化工有限公司；

其他配合劑均為市售工業(yè)品。

1.2儀器與設備

開煉機：XK-160型，無錫第一橡塑機械有限公司；

高速混合機：SHR-50 型，張家港市億利機械有限公司；

平板硫化機：QLB-50D/Q型，無錫第一橡塑機械有限公司；

電子拉力機：JDL-2500N型，新真威實驗機械有限責任公司；

耐老化實驗箱：PHL-225型，南京五和實驗設備有限公司。

1.3試樣制備

先將膠粉在100℃的烘箱中干燥4 h，然后在開煉機中塑煉2 min后再添加一定量改性劑在開煉機中混煉10 min，待用。

根據(jù)基本配方稱量所需各種配合劑的用量，在高速混合機中將PVC，PE-C，熱穩(wěn)定劑，增塑劑，潤滑劑等混合均勻，將混合好的材料置于高溫開煉機上于130℃下混煉7 min。再加入膠粉，至混煉均勻下片。

將所得PVC/膠粉熱塑性彈性體稱重并置于模板中，在平板硫化機上進行模壓，先在150℃下預熱5 min，模壓5 min，而后保壓冷卻至室溫。在室溫下放置24 h后制成試樣。

1.4性能測試及防水卷材的相關指標

硬度按GB/T 531.1-2008測試，拉伸性能按GB/T 528-2009測試，撕裂性能按GB/T 529-2008測試。防水卷材的性能指標按GB/T 18173.1-2012要求，見表1。

表1　PVC類均質片防水卷材部分性能指標

2　結果與討論

2.1膠粉改性劑對熱塑性彈性體性能的影響

實驗采用的膠粉改性劑包括201樹脂、活化劑450/松香、橡膠再生劑RV、DCP/古馬隆，其對PVC/膠粉熱塑性彈性體性能的影響見表2，其中試樣配方為PVC 90份，PE-C 10份，DOP 35份，熱穩(wěn)定劑6.5份，改性膠粉30份，潤滑劑2.5份。

表2　膠粉改性劑對PVC/膠粉熱塑性彈性體的性能影響

從表2可以看出，采用四種改性劑對膠粉改性后所制得的熱塑性彈性體的邵氏A硬度差別較??；采用201樹脂改性膠粉后制得熱塑性彈性體的拉伸強度最大，采用DCP與古馬隆樹脂并用改性膠粉后制得彈性體的拉伸強度最?。挥孟鹉z再生劑RV改性膠粉后制得彈性體的最大伸長率最大，用活化劑450與松香并用改性膠粉后制得彈性體的最大伸長率最小；采用201樹脂改性膠粉后制得彈性體的撕裂強度最大，采用橡膠再生劑RV改性膠粉后制得彈性體的撕裂強度最小。按照GB/T 18173.1-2012中的性能要求，使用橡膠再生劑RV改性膠粉后制備的熱塑性彈性體的性能能夠滿足國標的要求。橡膠再生劑RV在常溫常壓下短時間內可以使硫磺硫化的廢舊橡膠或焦燒膠料再生還原，其再生還原工藝簡便、無毒、能耗較低，經過此方法改性的膠粉與PVC共混制得的熱塑性彈性體具有較好的綜合性能，因而采用橡膠再生劑RV改性膠粉所制得的彈性體性能最優(yōu)。

2.2PVC改性劑對熱塑性彈性體性能的影響

為進一步改善PVC的性能，分別添加EVAC或SBS以提高熱塑性彈性體的性能，固定PVC為80份，PE-C為20份，201樹脂改性膠粉30份，其他助劑用量同2. 1部分，考察EVAC或SBS用量對PVC/膠粉熱塑性彈性體性能的影響，結果見圖1。其中老化條件為80℃老化168 h。

圖1　EVAC或SBS用量對PVC/膠粉熱塑性彈性體的性能影響

從圖1可以看出，當PVC改性劑EVAC與SBS的用量相同時，使用EVAC改性的PVC/膠粉熱塑性彈性體在老化前、后的拉伸強度和最大伸長率均比使用SBS改性的彈性體大；使用EVAC改性的PVC/膠粉熱塑性彈性體的撕裂強度也較大。當采用同種改性劑時，隨著改性劑用量的增加，所制備的PVC/膠粉熱塑性彈性體的拉伸強度、撕裂強度呈下降趨勢，最大伸長率呈上升趨勢。使用兩種PVC改性劑制備的PVC/膠粉熱塑性彈性體老化后拉伸強度、最大伸長率保持率均能滿足GB/T 18173.1-2012要求。綜合考慮各方面性價比及GB /T 18173.1-2012要求，當EVAC的用量為15份時，PVC/膠粉熱塑性彈性體的性能最優(yōu)。

2.3膠粉用量對熱塑性彈性體性能的影響

在PVC中添加膠粉，可充分利用膠粉的彈性、降低成本，但過量的膠粉會使得彈性體的性能下降，固定EVAC 15份，其他助劑用量同2. 2部分，考察膠粉用量對PVC/膠粉熱塑性彈性體性能的影響，結果見圖2。

從圖2可以看出，隨著膠粉用量的增加，PVC/膠粉熱塑性彈性體在老化前后的拉伸強度、最大伸長率呈下降趨勢；撕裂強度先上升后下降；老化后拉伸強度、最大伸長率的保持率有上升趨勢。PVC耐老化性較差，膠粉的加入有助于提高彈性體材料的耐老化性能，同時降低成本，結合GB/T 18173.1-2012要求，使用30份膠粉性價比最佳，繼續(xù)增加膠粉的用量則彈性體的拉伸強度等性能會進一步下降難以達到國標要求。

3　結論

（1）使用橡膠再生劑RV改性膠粉所制得的PVC/膠粉熱塑性彈性體綜合性能最優(yōu)。

（2）使用EVAC，SBS改性PVC時，EVAC的改性效果優(yōu)于SBS，使用15份EVAC所制得的PVC /膠粉熱塑性彈性體具有更佳的力學性能、耐老化性能，且滿足GB/T 18173.1-2012的要求。

（3）隨著膠粉用量的增加，PVC/膠粉熱塑性彈性體的綜合力學性能下降，耐老化性能提高，使用30份膠粉時性價比最高，同時滿足GB/T 18173.1-2012的要求。

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圖2　膠粉用量對PVC/膠粉熱塑性彈性體的性能影響

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Preparation and Properties of PVC/Waste Rubber Powder Thermoplastic Elastomer

Zang Yanan， Fan Haozhan， Wang Yanqiu， Xu Dongmei
（Xuzhou College of Industial Technology， Xuzhou 221140， China）

The thermoplastic elastomer was prepared by blending method with PVC and waste rubber powder as main materials. The influences of modifiers of waste rubber powder，modifiers of PVC，the amount of waste rubber powder were discussed. The properties of PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer were investigated in comparison with GB/T 18173.1-2012. The results showed that PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer had the best comprehensive properties by using rubber regeneration agent RV. EVAC had a better modifying effect on PVC than SBS. PVC/waste rubber powder thermoplastic elastomer had better mechanical properties and aging properties，the properties met the requirements of GB/T 18173.1-2012 when 15 phr EVAC modified PVC. With the increase of waste rubber powder amount，the comprehensive mechanical properties of elastomer were gradually reduced，but the aging properties of elastomer were gradually increased. The modified waste rubber powder of 30 phr had the highest performance-price ratio，which met the requirements of GB/T 18173.1-2012.

rubber powder；PVC；thermoplastic elastomer；waterproofing membrane

TQ32

A

1001-3539（2016）06-0041-05

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.06.009

*徐州市社會發(fā)展計劃面上項目（KC14GX084）

聯(lián)系人：臧亞南，副教授，主要研究方向為高分子材料加工和改性

2016-03-11