PVC也即聚氯乙烯是制造业中常用的材料之一, 具有优良的阻燃性与耐腐蚀性等特点。同时, 因整体力学性能较高而且价格相对较低, 使之在建材领域得到了广泛运用而且在其他领域内的运用率处于提升当中。据相关统计, U-PVC产品在欧洲发达国家PV产品的占比达到了70%以上, 然而由于其品质较硬而且强度处于3~5 k J/m2之间, 在使用过程中存在一定的性能缺陷, 通过技术处理以改提升其韧性不仅是行业需求更是产品自身发展的趋势。在以往的韧性处理中是通过增加胶类弹性体来实现的, 虽然能够提到改善韧性的目的但却损失了其刚性, 进而影响到了材料使用的稳定性也即存在一定的安全隐患。然而, 随着纳米技术的发展, 为PVC材料的改性提供了新的研究方向和方法, 但纳米粒的运用要求做到均匀分散在聚合物体中而且还要与之充分结合, 为提升其效果则需要对其进行改性。
根据实验的设计, 需要选用平均聚合度为1000PVC、ma C03、表面处理剂、ACR、KM355P。为确保实验的准确性, 上述原料可分开采购, 选购市场上主流企业生产的产品, 避免选择杂牌企业的产品, 导致影响实验的效度。
根据实验要求, 安装以下步骤准备实验所需的样品:首先, 运用高速混合机将ACR、PVC、纳米碳酸钙、辅助助剂进行捏合, 达到110℃标准之后即可停止, 得到实验所需的混合料;其次, 运用双辊塑炼机将捏合之后的混合料进行混炼, 当达到8min标准后即可, 得到实验所需的复合料;再次, 运用平板硫化机将复合料进行热压处理, 当达到7 min标准后即可, 再在20MPa环、环境进行冷却处理并最终得到成4 mm的实验样品。
力学性能测试:在Instron 4466型万能实验机上按GB/T1040-1979 (1992) 进行拉仲强度、断裂仲长率的测试。在Zwick1465万能实验机上按GB/T1043-1979 (1993) 测试简支梁 (Charily) 缺口冲击强度, 试样尺寸80 mm X 10 mm X 4~。在Instron4466型万能实验机上按ASTM D790-2007测试弯曲性能, 测试速度2 mm/min。
SEM观测:首先, 收集实验中的样品断条并在断裂面喷金;其次, 采用高分辨率SEM观测经过喷金处理后的断面情况并记录在案。
结合实验中获取到的m-Ca CO3用量对PVC力学性能的影响图像可看出, 随着m-Ca CO3用量的增加, 复合材料的冲击强度先升后降, 在m-Ca CO3用量为15 phr时达到了最大值, 是基体PVC (5.4 k J/m2) 的3倍多。从此可知, 复合材料经过处理后, 不仅其断裂伸长率在现有基础之上得到了进一步提升而且弯曲模量同样得到了扩展, 处于不断增加状态。同时, 经过ACR处理后的PVC, 在刚性方面有所下降, 但是缺口的冲击强度却得到了一定程度上的提升, 就整体性能而言是得到了改善, 利大于弊的。
在实验中因考虑到Ca CO3本身的特性, 在实验环节中选用的基本体不仅需要具备一定韧性而且其界面还需要具备一定的结合力, 才能确保应力的有效传递, 进而达到实验目的。为此, 在具体实验中采用了5phr的ACR, 结合实验数据与图像分析发现该剂量对于改善PVC材料的冲击强度具有明显的作用。同时, 结合实验获取的图像对比, 与纯PVC相比, 纳米CaCO3添加到PVC/ACR体系后, 显著提高了复合体系的缺口冲击强度, 且比PVC/纳米Ca CO3复合体系的缺口冲击强度高, 说明纳米Ca CO3和ACR具有明显的协同效应。此外, 根据实验中的图像发现, 将性能经过改变之后Ca CO3运用到复合体系材料时, 不仅能够提升材料断裂伸长率而且能够提升缺口处的冲击度, 同时并不会影响到复合体系材料其他方面的性能, 如对拉伸强度的影响可以忽略不计。同时, 根据实验数据得知, 当加大处理剂剂量但不超过5 phr时, 会进一步提升复合体系材料的冲击强度以及断裂伸长率, 当超过该剂量, 其作用出现下降也即适宜控制在2~5 phr之间。
综合以上PVC性能以及上述实验分析, 得出以下几点结论:其一, 改性纳米碳酸钙相比ACR增韧后PVC而言, 前者不仅能够起到提升PVC材缺口的冲击强度而且能够确保其刚性不受影响;其二, PVC填充拉伸断裂伸长率复合材料经过2~3.5phr剂量的处理剂的相应处理之后, 能够在一定程度上提升了其冲击性能以及拉伸断裂伸长率, 扩展了其使用范围;
摘要：本文基于改性纳米碳酸钙以及PVC材料的特性, 将两者设计一定的实验以检测前者对于后者性能改善方面的影响。通过对实验后复合材料结构的分析表明:ACR在PVC性能提升中具有重要的促进作用, 主要表现为ACR在提升复合材料缺口冲击强度的同时并不会减弱PVC材料的刚性;将两者按照一定比例混合使用后, 不仅能够提升缺口的冲击度而且能够提升断裂伸长率, 整体改善后的性能良好。
关键词：纳米碳酸钙,聚氯乙烯,丙烯酸酷橡胶,增韧
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