徐　明1,2,于　杰2,鲁圣军1,2,宫耀华1,王丽娥1,谢　普1

(1.贵州大学材料与冶金学院,贵州贵阳550003;?2.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州贵阳550014)

[关键词]PVC;环氧树脂;力学性能;维卡软化温度

[摘　要]采用模压法制备了PVC/环氧树脂E51合金,研究了环氧树脂E51用量对合金力学性能及维卡软化?温度的影响。结果表明:当环氧树脂E51用量为1~5份时,随着环氧树脂E51用量的增加,试样的缺口冲击强度、?拉伸强度、断裂伸长率、维卡软化温度先增加后减小。当环氧树脂E51用量为3份时,试样的缺口冲击强度、拉伸?强度、维卡软化温度出现{zd0}值;当环氧树脂E51用量为4份时,试样的断裂伸长率出现{zd0}值;当环氧树脂E51?用量为5份时,试样的缺口冲击强度、拉伸强度、维卡软化温度虽有所降低,但仍比原始PVC试样(指未添加环氧?树脂E51的试样)高,而试样的断裂伸长率则骤降,比原始PVC试样还低。在试验条件下,环氧树脂E51的{zj0}用?量为3份。试样冲击断面SEM照片的分析结果与缺口冲击强度的测试结果相符。

[中图分类号]TQ325.3　[文献标志码]A　[文章编号]1009-7937(2009)09-0018-04

PVC具有阻燃、绝缘、耐油、耐酸碱、电气性能?优良等优点,其用途广泛、价格低廉,在国民经济中?起着重要的作用。但PVC也有很多缺点,如热稳定?性较差,硬而脆,缺口冲击强度较低,耐老化性、耐寒?性较差,加工困难等;因此,有必要对PVC进行改?性,其改性方法很多[1-5]。Pittman?Jrcu[6-7]研究发?现,少量的热固性材料与PVC形成半互穿网络结?构,可明显提高PVC的力学性能。例如,在PVC中?加入质量分数5%的PAPI后,拉伸强度从纯PVC?的15.9?MPa提高到25.2?MPa;缺口冲击强度则从?纯PVC的21.9?J/m提高到32.1?J/m。笔者采用模?压法制备了PVC/环氧树脂E51合金,研究了环氧树脂E51用量对合金的力学性能及维卡软化温度的影响。

1　试验

1·1　原料

PVC,S-1000,中国石油化工股份有限公司齐?鲁分公司;邻苯二甲酸二辛酯(DOP),工业品,金陵?石油化工有限责任公司化工一厂;钙锌稳定剂,工业?品,南京金陵化工厂;环氧树脂E51,上海树脂厂;固?化剂,504,上海树脂厂。

1·2　仪器与设备

SHR-10A型高速混合搅拌机,张家港市宏基?机械有限公司;25?t平板硫化机,江都市明珠试验机?械厂;SK-100型开放式炼胶机,上海科创橡塑机?械设备有限公司;ZBC-4B型液晶式摆锤冲击试验?机,深圳市新三思计量技术有限公司;WDW-100?型微机控制电子{wn}试验机,上海华龙测试仪器公?司;KYKY-2800B型扫描电子显微镜,北京中科科?仪技术发展有限责任公司。

1·3　试样制备

1.3.1　试验配方

PVC?S-1000,100份;环氧树脂E51,0~5份;?固化剂为环氧树脂E51用量的80%;DOP,10份;?钙锌稳定剂,1份;有机锡稳定剂,5份。

1.3.2　制备工艺

按试验配方配料,放入高速混合机中于100℃?混合10?min,取出,放入开放式炼胶机在140℃下?塑炼,然后在平板硫化机上于190℃、15?MPa下压?制5?min,冷却2?min后,取样,{zh1}放入烘箱于135?℃固化3?h。

1·4　性能测试

拉伸性能按照GB/T?1040—2006《塑料拉伸性?能的试验方法》测试,试样为哑铃形,拉伸速度为50?mm/min。

缺口冲击强度按照GB/T?1843—1996《塑料悬?臂梁冲击试验方法》测试,V形缺口,试样尺寸为80?mm×10?mm×4?mm,缺口深度为2?mm。

维卡软化温度按照GB/T?1633—2000《热塑性?塑料维卡软化温度(VST)的测定》测试,砝码质量为?5?kg,升温速率为50℃/h。

扫描电子显微镜测试(SEM):将常温冲击试样?的断面喷金处理后,在KYKY-2800B型扫描电子?显微镜上观察,加速电压为25?kV。

2　结果与讨论

2.1　力学性能分析

图1是环氧树脂E51用量对试样缺口冲击强?度的影响。从图1可知,环氧树脂E51有助于提高?PVC的缺口冲击强度。当环氧树脂E51用量小于?3份时,随着环氧树脂E51用量的增加,试样的缺口?冲击强度增加;当环氧树脂E51用量继续增大时,?试样的缺口冲击强度反而下降,但仍比原始PVC试?样(指未添加环氧树脂E51的试样)高。当环氧树?脂E51用量在3份时,试样的缺口冲击强度{zg}?(5.0?kJ/m2),韧性{zh0}。

图2是环氧树脂E51的用量对试样拉伸强度?的影响。从图2可知,试样的拉伸强度均比原始?PVC试样高。在环氧树脂E51用量小于3份时,随?着环氧树脂E51用量的增加,试样的拉伸强度增?加;环氧树脂E51用量超过3份以后,随着环氧树?脂E51用量的继续增加,试样的拉伸强度呈下降趋?势,但变化不大。由此可知,环氧树脂E51在PVC?基体中固化后有助于提高PVC的拉伸强度,且环氧?树脂E51用量在3份时,试样的拉伸强度{zd0}?(67.0?MPa)。

图3是环氧树脂E51用量对试样断裂伸长率?的影响。从图3可知,环氧树脂E51用量小于4份?时,随着环氧树脂E51用量的增加,试样的断裂伸?长率增加;当环氧树脂E51用量为4份时,试样的?断裂伸长率达到{zd0}值(22%);当环氧树脂E51用?量为5份时,试样的断裂伸长率骤减。其原因可能?是环氧树脂E51用量过多后,脆性的固化物含量过?多,使PVC/环氧树脂E51共混物变脆。

2.2　维卡软化温度

图4为环氧树脂E51用量对试样维卡软化温?度的影响。

由图4可知,环氧树脂E51有利于提高PVC的?维卡软化温度。在环氧树脂E51用量小于3份时,?随着环氧树脂E51用量的增加,试样的维卡软化温?度升高;当环氧树脂E51用量大于3份时,试样的?维卡软化温度有所降低,但仍比原始PVC试样的维?卡软化温度高。环氧树脂E51用量为3份时,试样?的维卡软化温度达到{zd0}值(57.9℃)。

综合分析试样的力学性能与维卡软化温度的变?化。当环氧树脂E51用量小于3份时,随着E51用?量的增加,各项性能均提高;当环氧树脂E51用量?超过3份以后,试样的缺口冲击强度、拉伸强度、维?卡软化温度则有所下降;断裂伸长率则在环氧树脂?E51用量为5份时,出现骤降。这是由于环氧树脂?E51在固化过程中会放出热量,随着环氧树脂E51?用量的增加,固化物增加,固化过程中放出的热量增?加,促进基体PVC的分解,不利于共混物综合性能?的提高。当少量的环氧树脂E51(小于3份)加入并?固化后,其与基体PVC形成半互穿网络结构,且放?出热量较少,对基体PVC影响较小,使各项性能均?有所提高。当E51用量过多(超过3份)时,由于脆?性的固化物较多,且固化物放出的热量较多,使基体?PVC有所分解,反而使各项性能下降。

2.3　SEM

图5是试样冲击断面的SEM照片。

从图5可以看出,原始PVC试样的断面极为平?坦,加入环氧树脂E51后断面相对原始PVC试样粗糙。断面越为平坦,说明冲击时阻力就越小,冲击?过程中吸收的外界能量就越少,表现为缺口冲击强度低,韧性差;反之,断面越粗糙,冲击时阻力就越?大,冲击过程中吸收的外界能量就越多,表现为缺口?冲击强度较高,韧性相对较好。图5验证了原始?PVC试样脆、韧性差,加入环氧树脂E51后韧性提?高的现象。图5(c)中断面最不平整,且有基体被撕出时的裂痕出现,说明冲击过程中阻力较大,吸收的冲击功较多,表明E51用量为3份时试样的韧性{zh0}。这与环氧树脂E51用量为3份时试样缺口冲击强度{zg}的试验结果是一致的。图5(d)中断面?又变得平坦,说明环氧树脂E51用量过多时,试样变脆,韧性反而下降。这与环氧树脂E51用量过多?时试样缺口冲击强度反而下降的试验结果也是一致的。

3　结论

(1)环氧树脂E51用量小于3份时,随环氧树脂E51用量增加,试样的缺口冲击强度、拉伸强度?均增大;环氧树脂E51用量超过3份时,随环氧树脂E51用量增加,试样的缺口冲击强度、拉伸强度降低;在环氧树脂E51用量为4份时,试样的断裂伸长率达到{zd0},超过4份则骤降。

(2)环氧树脂E51有助于提高PVC的维卡软化温度。环氧树脂E51用量小于3份时,随环氧树脂E51用量的增加,试样的维卡软化温度升高,环氧树脂E51用量超过3份,试样的维卡软化温度略有降低,但均比原始PVC试样高。

(3)在试验条件下,环氧树脂E51的{zj0}用量为3份。

(4)试样冲击断面SEM照片的分析结果与缺口冲击强度的测试结果相符。

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