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洪匯新材“新”科技:新型功能改性劑及其在PVC型材中的應用

引言:PVC樹脂是我國常用的五大塑料原料之一,因其價格低廉、綜合性能優異,獲得了世人的青睞,年產量達1900萬噸以上(見圖1)。其中60%-70%的PVC樹脂用于生產PVC硬制品,使其在門窗異型材、管材、建筑防水、裝飾裝修等領域獲得了廣泛應用,而隨著新基建和新型城鎮化建設步伐加快,PVC的應用領域將越加廣泛(見圖2)。

圖1. 2018-2020年PVC產量統計(數據來自“買化塑•研究院”)

圖2. PVC下游應用領域統計(數據來自“買化塑•研究院”)

PVC是一種極為特殊的熱塑性材料,為了克服PVC自身加工流動性差、沖擊強度低的缺陷,在加工時必須加入PVC用量1%-2%的加工改性劑和5%-12%的抗沖擊改性劑才能獲得性能良好的PVC制品。常用PVC加工改性劑有加工型ACR(聚丙烯酸酯類);抗沖擊改性劑則包括抗沖型ACR(核殼結構聚丙烯酸酯類)、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、CPE(氯化聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯)等。但上述改性劑均存在不同的缺點,比如ACR價格昂貴、CPE和EVA不透明、MBS價高不耐候等。此外,受制于國外技術壁壘,國內ACR和MBS改性劑的合成技術水平較低,每年仍需大量進口。因此,面對百萬噸級持續增長的PVC改性劑市場,制備一款技術成熟、性價比高、透明性好、耐候性佳、兼具優異加工性和抗沖擊性特點的改性劑就顯得特別重要,洪匯公司研發團隊經過不懈努力,開發的VCE樹脂填補了市場空白,充實了市場需求。

功能改性劑VCE樹脂簡介

VCE樹脂是一種由氯乙烯和多種丙烯酸酯類單體經多段聚合工藝共聚而成的新型PVC功能改性劑。其與PVC相容性好,兼具加工型改性劑和抗沖擊型改性劑的特點,與主流抗沖改性劑有良好的協同效應,可替代加工型改性劑并顯著降低抗沖改性劑的用量??捎糜谟操|PVC型材、管材制品當中,可使制品的拉伸屈服強度、維卡軟化點顯著提高,制品尺寸變化率及口模析出得到明顯改善,抗沖改性劑和外潤滑劑用量減少,用戶的生產成本得到有效降低。

相比傳統的加工型改性劑ACR和抗沖擊改性劑CPE,VCE樹脂與PVC樹脂之間由于存在相同的氯乙烯基團以及相近溶度參數的丙烯酸酯類基團(甲基丙烯酸甲酯),因此其與PVC樹脂的結合力更強,相間相容性更好。其次,VCE樹脂中接枝的低玻璃化溫度酯類(丙烯酸丁酯、異辛酯),起到了內增塑作用,提高了加工和制品的應用性能。

在PVC/CPE共混體系中,VCE樹脂中丙烯酸酯類的柔性支鏈一方面改善了橡膠相的分散均勻度,極大地提高了彈性利用率,另一方面,VCE樹脂通過與PVC樹脂間形成的分子纏結,最大限度地保持了PVC原有的高硬度等力學性能,第三,VCE樹脂中不含有雙鍵,因此可以用于有耐候要求的戶外制品,最后,VCE樹脂還具有阻燃、絕緣、耐腐蝕等優良性能。

表1 VCE樹脂與傳統改性劑的對比

通過表1可以看到,VCE樹脂比MBS耐候、比ACR阻燃、比CPE透明,同時還具備絕緣、耐腐蝕的特性,因此綜合性能更加優越。

功能改性劑VCE樹脂在PVC型材中的應用

PVC型材是由PVC樹脂、穩定劑、潤滑劑、加工助劑,抗沖改性劑和填充物經混料、擠出、牽引、冷卻定型、裁切等設備生產制得。

目前國內常見的PVC型材配方大多采用CPE體系,碳酸鈣填充量在10-40份,CPE用量8-10份。由于VCE樹脂的結構特點,因此應用于PVC型材中可以替代配方里的加工型ACR并顯著降低CPE的使用量,生產工藝參數與原有CPE體系基本保持一致。

表2 常見PVC型材VCE體系和CPE體系配方表

通過表2可以看到,對比兩種體系的PVC型材配方,VCE體系中由于CPE用量減少,加之VCE結構特性的影響,因此外潤滑PE蠟的用量要適度降低,否則會嚴重影響產品的性能。

表3 VCE體系和CPE體系PVC型材性能對比

使用表2配方生產的PVC型材制品,按照GB/T8814-2017進行檢測其力學數據如表3所示??梢钥闯?,采用VCE樹脂后,PVC型材的剛性顯著提高,尺寸變化率有所降低,表明PVC型材的抗變形能力增強、耐溫性提升,實用效果更好。

結論

VCE樹脂作為一種新型PVC功能改性劑,通過分子結構設計,賦予了它更多的功能性。它改善了PVC樹脂和各填充助劑之間的相容性,優化了塑化均勻度和橡膠相的分散度,提高了制品的力學性能,為PVC型材加工行業提供了一個新的選擇。洪匯新材所生產的VCE產品已進入蕪湖海螺型材科技股份有限公司的采購體系并已正常供貨,海內外市場拓展正有序推進中。

關于洪匯新材:

無錫洪匯新材料科技股份有限公司成立于2001年,主要從事氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂和氯乙烯共聚乳液及其改性水性系列產品的研發、制造和銷售;依托強大的研發能力和生產經營能力,已形成了高性能的氯醋二元系列、羧基三元系列、羥基三元系列及氯乙烯共聚乳液及其改性水性系列等數十個牌號產品,公司現有氯醋樹脂設計年產能10萬噸、水性工業涂料基料設計年產能6萬噸,系國內行業領先企業。公司于2016年6月在深圳證券交易所(股票代碼:002802)成功上市。

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