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增韧改性剂CPE概述

2018-07-23 来源:网络
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CPE即氯化聚乙烯,由专用高密度聚乙烯(HDPE)经氯化而制得的,即用氯原子部分取代HDPE分子链上的氢原子的产物。干燥后为白色粉末,无毒。


CPE分子式:CH2-CHCl-CH2-CH2 ]n


英文简称:CPE 或CM 氯化聚乙烯(CPE)为饱和高分子材料。


特性


由于CPE分子不含双链,具有良好的耐候性,同时具有耐燃性、热稳定性优于PVC,成本低,性能优良。溶于芳烃和卤代烃,不溶于脂肪烃,在170℃以上分解,放出氯化氢气体,其具有稳定的化学结构,优良的耐老化性、耐燃性、耐寒性、耐候性、自由着色性、耐化学药品性、耐臭氧性和电绝缘性以及良好的相容性和加工性,可与PVC、PE、PS及橡胶掺混以改进其物性。


影响CPE性能的三大因素


第一:所用PE种类的-----由高分子量聚乙烯所得的CPE有较高的黏度和拉伸强度,但这种CPE与PVC树脂间的附着力低,用低分子量的聚乙烯所得的CPE的黏度和拉伸强度较低,采用高密度聚乙烯所得的CPE有良好的耐热变性能。


第二:原料粒子的大小-----粒度太小时易形成冻胶或团块状CPE,粒径过大时氯的分布不均匀,难溶于有机溶剂,粒度范围在0.1-200 μm最佳。


第三:CPE氯化程度的高低-----氯含量在25%以下时,与PVC相容性差,不能作为改性剂用;氯含量大于40%时与PVC相容性好,可作为固体增塑剂用,不适合做冲击改性剂;氯含量为36-38%的CPE具有良好的弹性及与PVC相容性,因而广泛用作PVC抗冲击改性剂。现使用最多的是含氯35%的CPE,氯含量在35%左右的CPE其结晶度和玻璃化温度均较低,具有良好的橡胶弹性,并且与PVC有适宜的相容性,被广泛作PVC硬制品的抗冲击改性剂作用。


CPE的生产技术


主要是用悬浮法生产CPE,悬浮法又分为水相法和盐酸相法。水相法氯气利用率高,产品含氯量稳定,但设备腐蚀严重,三废量大。盐酸相法是最先进的生产方法,流程知短、产品品质稳定,且三废低。


CPE抗冲改性剂的选择


1)国内CPE型号一般用如135A、135B、140B、239C等来标识,其中第一位数字1和2表示残余结晶度(TAC值)的大小,1代表TAC值在0-10%,2表示TAC值>10%,第2、3位数字表示氯含量,如35表示氯含量为35%,最后一位是字母ABC,用来表示原料PE分子量的大小,A为最大,C为最小。


2)分子量的影响:CPE的A型料分子量最大,熔融黏度也大,其黏度与PVC最匹配,在PVC中分散效果最好,可以形成理想的网络状的分散形态,所以一般选择CPE的A型料做PVC的改性剂。


3)TAC值:TAC值表示CPE分子中PE结晶和无定形态的含量,从一定程度上反映了CPE分子上氯原子的分布均匀情况,TAC值大,表示PE链段结晶多,而PE链段与PVC相容性差,TAC值小则PE与PVC相容性好,一般选TAC值小于5的CPE作为抗冲击剂。


CPE添加量对PVC的影响


加入量在10分以下时PVC的抗冲强度随CPE的加入而很快增大,但再进一步提高CPE的加入量则PVC抗冲强度提高的很少。因此,作为抗冲击剂使用,CPE的加入量以8-10份为宜,同时随着CPE的增加,PVC共混物的拉伸强度持续下降,断裂伸长率增加,如以拉伸强度与断裂伸长率的乘积表示其韧性,则很明显随着CPE加入量的增加PVC韧性明显会提高。


有文献认为在8份以上时,CPE超过在PVC中的饱和溶解度而从PVC中析出,形成PVC为海,CPE为岛的微相分离结构,从而较大幅度提高了PVC的冲击强度,也有文献认为CPE在超过6份时,能在配方中形成一个网络,从而起到冲击改性作用,但CPE在低添加量下(如1份)时,既不能在配方体系中形成一个网络,也不会超过其在PVC中的饱和溶解度而析出,它在配方中的冲击改性作用甚微。


CPE对PVC加工性能的影响


CPE添加份数低于5份时,是延迟塑化的,在5份时其对配方体系的塑化基本没有影响。在CPE超过5份时起着促进塑化的作用,随着CPE的增加,配方的塑化时间越来越短,最大塑化扭矩和平衡扭矩增高,塑化温度逐渐下降。


CPE的氯含量为35%,它的结构中存在两个链段:一种是氢原子被氯原子取代的氯化链段,此段结构性较强,与PVC相似,两相容性良好,另一种是氢原子没被氯原子取代的PE链段,此段结构极性很弱,与PVC相容性差,在PVC之间起外润滑作用,能延迟PVC的塑化。


CPE的玻璃化温度在10℃左右,而PVC为80℃,在试验条件下,CPE表现出比PVC更早变软塑化的趋势和稍高的黏度,当CPE添加量少时,CPE与PVC相容性良好的极性链段总量少,PE链段的外润滑的占主导地位,延迟体系的塑化,随着CPE的增加,大量CPE分子的提前变软塑化和更高黏度促使整个配方体系的黏度增加,此时,CPE对整体物料的黏度的影响克服了其结构中PE链段的外润滑作用,使整个配方体系在更低的温度下开始塑化,对物料塑化起促进作用。


CPE的应用


1、在防水卷材中的应用CPE增型PVC防水卷材,由于CPE的优良特性使得该新产品的拉伸强度提高了80%,撕裂强度提高了50%,其机械耐候、耐低温、耐老化等性能均有提高。深受建筑施工部门的欢迎(其中CPE添加量为10%-15%)。氯丁胶CPE防水卷材及氯丁胶CPE丁苯橡胶防水卷材等具有高强度、高弹性、高延伸性、耐腐蚀、耐高温、耐寒、耐老化、阻燃等优点,是新一代理想的防水材料,具有广阔的市场。


2、用CPE与PVC共混生产塑料门窗使其弹性、韧性和低温性能均有很大提高,耐候性、耐热性和化学稳定性好,这种塑料门窗价廉,耐腐蚀且色彩多样、鲜艳,比铝合金门窗优点突出,已在很大程度上取代了铝合门窗,且市场会越来越广阔。


3、在电线电缆护套中的应用:CPE的加入可以提高其阴燃烧性能,抗老化性能和物理机械性能,还可以CPE为主体,制成电线电缆包覆材料,其性能优良。


4、在PE中掺入CPE弹性体,可改善其印刷性、耐燃性和柔韧性。在HDPE中加入5%的CPE后,所得其混物与油墨的粘接力提高了三倍。在矿用PE软管中加入CPE后具有较好的阻燃性能。


5、CPE作主体材料的应用:可以制造耐油、耐酸、耐折、耐臭氧和耐氟里昂性能良好的胶管,适用于制造液压胶管、冷却器胶管、燃油胶管等。以CPE为主体制造的仿牛皮鞋底,其性能优异。


6、CPE在传动带中的应用:可以制造耐热传动带,同时具有良好的耐非极性溶剂膨润作用,使用CPE/NR/SBR并用胶生产的传动带各胶布层间的附着力和屈挠次数均高于纯胶制造的传动带,从而延长了使用寿命,同时也改善了纯胶胶料压延后收缩性大,压延时胶料在纺织物中的渗透性差、成型带胚易粘结等工艺性能,提高了传动带的耐候性和阻燃性。


7、CPE与其它橡胶并用:CPE与多种橡胶具有较好的相容性,CPE和NR共混,其耐磨性耐疲劳性及耐酸、碱性变好,同NBR,CR相比价格较低。CPR与NBR并用其耐油性能提高,耐热氧老化性能优越,可用于制造耐油胶管及耐油密封制品。


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