pvc管材抗冲改性及高抗冲pvc管材的评价方法

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1、滕谋勇，等：PVC管材抗冲改性及高抗冲PVC管材的评价方法153PVC管材抗冲改性及高抗冲PVC管材的评价方法滕谋勇王艳芳邵鑫(聊城大学材料科学与工程学院，聊城2s2059)侯典军刘建龙(山东华信塑胶工业股份公司，阳谷252323)摘要简述了PVC．U管材存在的问题、PVC增韧改性原理。综述了高抗冲PVC管材抗冲性能的检测项目和测试方法。对高抗冲PVC管材的开发提出了建议。关键词高抗冲聚氯乙烯管材改性聚氯乙烯聚氯乙烯合金增韧我国聚氯乙烯(PVC)管道系统起步于20世纪50年代，但是在改革开放前一直和国际上有很大差距。20世纪80年代以后开始引进国外先进技术，逐步建立起硬质聚氯

2、乙烯(PVC—U)管道系统的完整体系。由于PVC材料具有高强度、良好的阻燃性能、高环刚度、优异的耐候性能及价格低等特点，因此，PVC管道在我国得到了迅速的发展。据统计，2004年国内管材的产量为200万t，而PVC管道产量达到120万t，占各类塑料管道的首位，是市场的主流产品⋯。但是，近年来随着聚合技术的发展，聚乙烯(PE)管材的耐压等级逐渐提高，其增长速度较快。面对这样的形势，PVC管材行业如何发展成为业内关心的重要问题，首先应该分析普通PVC—U管材的缺点，通过改善PVC-U管材的韧性开发高抗冲PVC耐压管材。lPVC—U管材存在的问题随着PVC管道的发展，它的缺点也暴露

3、出来。主要表现在：PVC—U是一种脆性材料，容易发生快速开裂。研究发现，PVC-U管材的快速开裂绝大多数发生在试压初期，且压力并不高(只有O．2一O．3MPa)，裂纹长度0．4一1．6m，部分断裂裂纹局部伴有鱼刺状裂纹出现，破裂的管材均无明显的变形。造成快速开裂的原因主要有3方面因素：材料本身的不均匀性、材料的连接造成的缺陷、某些偶然发生的事故引发裂纹，如地层下陷、第三方施工、蠕变开裂裂纹演化到一定程度后转入快速开裂等。其中材料的不均匀性主要是由制造过程造成的，材料的连接问题主要出现在施工过程中，偶然因素则是由施工、不可预测因素和材料本身造成的。其中最重要的因素，也是生产厂家

4、应该十分注意的就是管材组织不均匀性。所谓管材的不均匀性主要是指生产的管材内部存在与PVC树脂不相容的大颗粒。这些大颗粒是诱发管材破裂的重要原因，主要包括：与管材基质材料有显著差异的棕黄色或棕色颗粒，经分析确认为分解的PVC。其来源可能是原料中加入的部分回收料，料筒、螺杆及模具中局部位置的少量分解料，团聚的碳酸钙粒子等。这些缺陷粒子夹杂在管材内部，成为材质中的裂缝和缺陷。断裂的裂缝理论认为，这些裂缝和缺陷会使应力集中于裂缝的尖端处，远高于管材材质受到的平均应力【2】。当它达到和超过某一临界条件时，裂缝就会失去稳定性而扩展，最终在最低的名义应力下引起材料的断裂，造成裂缝的扩展。综

5、上所述，PVC—U管道是脆性材料，生产过程中往往会引入造成应力集中的缺陷，使得PVC·U管材受到作用力的时候出现快速开裂破坏现象。针对PVC—U管材韧性差的缺点，近年来国内外在PVC管材增韧改性方面做了大量的工作。主要从两个方面人手：在PVC—U配方中加入增韧剂或采用共聚PVC树脂生产高抗冲PVC管材；通过双向拉伸方法生产双向拉伸PVC管材，同时提高管材的强度和韧性。2PVC增韧改性原理PVC的增韧改性可分为化学改性和物理改性。化学改性就是通过接枝、共交联等反应方法对PVC进行改性，常用的PVC化学增韧改性方法有：(1)乙烯基单体与氯乙烯的共聚，如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚；(

6、2)弹性体与氯乙烯的接枝共聚，如乙丙橡胶与氯乙烯的接枝共聚；(乙娟沙乙酸乙烯酯)共聚物(E／VAC)与氯乙烯的接枝共聚。化学改性的优点是增韧改性效果显著，不足之处是要经过复杂的化学反应，对工艺、设备有更多要求，一般在树脂合成厂中方可实现，因此对大多数PvC加工用户而言一般不易实现。物理改性则是将改性剂与PVC共混，使其均匀地分散到PVC中，从而起到增韧改性的作用，该法简单易行，是被广泛采用且最有发展前途的增韧方法。PVC-U的增韧改性剂很多，大体可分为弹性体增韧改性剂和非弹性体增韧改性剂，效1542009年中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集果较好的有E／VAC、NBR、SB

7、R、ABS、MBS、ACR、CPE、AS、碳酸钙纳米粒子等。弹性体的增韧机理【3一。主要包括：(1)剪切屈服一银纹化理论。弹性体粒子以颗粒状均匀地分散于基体连续相中，形成宏观均相、微观分相(海一岛相结构)。弹性体粒子充当应力集中体，谚发基体产生大量的剪切带和银纹；大量剪切带和银纹的产生和发展要消耗大量的能量，从而使材料的冲击强度大幅度提高。粒子又可终止银纹和剪切带的发展，使其不致发展成为破坏性的裂纹；此外，剪切带也可阻滞、转向并终止银纹或已存在的小裂纹的发展，促使基体发生脆一韧转变，同样提高材料的韧性。