氯化芳烃油增塑剂在ＰＶＣ中的应用

相关专题： 塑料助剂

聚氯乙烯制品从硬质、半硬质到软质，品种繁多，而ＰＶＣ所用的稳定剂、润滑剂、增塑剂和填充剂等更是多种多样。近年来，一些工业废物经适当处理后填充ＰＶＣ的研究正方兴未艾，如炼铝工业废渣赤泥（也称红泥）填充ＰＶＣ、氯碱工业废渣盐泥填充ＰＶＣ的研究相继获得成功，这既消除了环境污染，又可变废为宝创造可观的经济效益。重芳烃是乙烯配套芳烃装置生产的工业废油，其主要成分为无分离价值的Ｃ10芳烃混合物，经氯化后，由于氯原子的介入，分子极性变大，使氯化芳烃成为一种和ＰＶＣ相容性较好的深黄色液体。本文研究了氯化芳烃油增塑ＰＶＣ的一些特点，并和ＤＯＰ增塑的ＰＶＣ进行了性能比较，发现氯化芳烃油可以作为一种辅助增塑剂取代部分ＤＯＰ使用，用于开发一些低档的软质ＰＶＣ制品。

1　试验部分

1. 1　主要原料及基本配方　　Ｓ-1300聚氯乙烯，齐鲁石油化工股份有限公司氯碱厂生产；三盐基硫酸铅、二盐基亚硫酸铅、硬脂酸钙均为工业级；邻苯二甲酸二辛酯，淄博增塑剂厂生产；重质碳酸钙，淄博华信化学工业公司生产；氯化石蜡（含氯52%）；氯化芳烃油，齐鲁石化齐发工贸公司生产。ＰＶＣ基本配方：ＰＶＣ100份，稳定剂3 5份，其它组分为变量。

1 2　测试条件及仪器型号　　

（1）用北京塑料机械厂制造的ＧＨ-10型高速搅拌混合机混料，混料温度控制在90～110℃，时间8～10分钟。（2）用上海橡塑机械厂制造的ＳＢ 160Ｂ型双辊开炼机在150～180℃条件下塑炼5～7分钟，剪成规整样片备用。（3）用日本东测精密株式会制造的ＬＤＴ-5-537型热模压机在165℃条件下压片。（4）用意大利ＣＥＡＳＴ公司制造的6495／000型冲模机冲模。（5）用日本岛津公司制造的ＡＧ-5000Ａ型万能拉力机拉伸试样，拉伸测试按ＧＢ1040-92标准进行，拉伸速率为50ｍｍ／ｍｉｎ。硬度测试按ＧＢ2411-80标准进行。

2　结果与讨论

2.1　氯化芳烃油增塑ＰＶＣ的力学性能　　考查材料的力学性能是评价氯化芳烃油增塑剂有无使用价值最直观的方法，试验结果如图1、图2所示。从图1、图2中可以看出，氯化芳烃油增塑剂增塑ＰＶＣ的力学性能与增塑剂用量的关系和ＤＯＰ增塑ＰＶＣ的规律相似，即随着增塑剂用量的增加，ＰＶＣ的硬度和拉伸强度减小，而断裂伸长率增大。相同增塑剂用量相比，氯化芳烃油增塑的ＰＶＣ的硬度、拉伸强度和断裂伸长率都高于ＤＯＰ增塑的效果。也就是说，氯化芳烃油增塑剂表现出类似于高分子聚酯增塑剂的特性。从其分子结构特征分析解释，可以这样认为：氯化芳烃油和ＤＯＰ相比，由于它的分子上不含有长的酯基链，当它被ＰＶＣ吸收后，苯环密度大，由于大量的苯环结构充斥在ＰＶＣ分子间，使ＰＶＣ分子间和氯化芳烃油间位阻效应提高，分子间作用力变大，因此宏观力学性能不仅表现为硬度和拉伸强度较ＤＯＰ增塑的ＰＶＣ高，而且断裂伸长率也增大。从混料试验过程中也可以观察到氯化芳烃油被ＰＶＣ吸收速度较ＤＯＰ快，由此可以看出氯化芳烃油是一种性能较好的增塑剂。然而ＰＶＣ和氯化芳烃油的混合物用热模压机压出板材试样后发现，当氯化芳烃油用量超过40份时，有氯化芳烃油析出现象。这一现象表明，氯化芳烃油与ＰＶＣ的相容性比ＤＯＰ差，所以它只能作为ＰＶＣ的一种辅助增塑剂代替部分性能优良的主增塑剂（ＤＯＰ）使用。

2.2　氯化芳烃油和ＤＯＰ的复合应用　　固定增塑剂的总用量为100份，改变氯化芳烃油和ＤＯＰ的混合比例测软质ＰＶＣ的邵氏硬度（Ａ），试验结果如表1所示。从表1中看出，随着氯化芳烃油用量增加，ＤＯＰ用量减小，ＰＶＣ硬度呈下降趋势。在30份氯化芳烃油和70份ＤＯＰ用量复用时，ＰＶＣ硬度达到最低值为59，而后，随着得氯化芳烃油用量增加，ＤＯＰ用量减小，硬度又呈上升趋势。这一趋势表明，氯化芳烃油和ＤＯＰ之间彼此具有协同增塑效应。当氯化芳烃油与ＤＯＰ用量为30／70时，协同增塑效率最高。按上述配方压出的板材试样可看出，1-3号试样放置一段时间后皆无氯化芳烃油析出，4号试样有微量析出，而5号试样析出较多。这说明当ＤＯＰ和氯化芳烃油复用比例为70／30时，两种增塑剂分子彼此能相互容纳共存于ＰＶＣ分子之间形成稳定的增塑体系，其增塑效率优于氯化芳烃油和ＤＯＰ单独使用的效果。图3显示了表1中1-5号试样的ＰＶＣ板材常温下放置8个月时间邵氏硬度的变化规律。从图3中可以看出，1-3号试样的硬度基本不随放置时间延长而变化，4号和5号试样开始放置一段时间后，硬度具有明显的增大，10周后硬度的变化开始趋于稳定。这表明含有30份氯化芳烃油和70份ＤＯＰ的3号试样具有和100份ＤＯＰ相似的耐久性，也就是说，氯化芳烃油和ＤＯＰ复合使用在3／7的比例时两者相容性好，而当用量超过这一比例时，由于两种增塑剂相容性变差，使氯化芳烃油从ＰＶＣ中部分析出。

2.3　氯化芳烃油增塑剂在ＰＶＣ图章料中的应用　　氯化芳烃油是石油裂解的废液经简单氯化而得，作为一种廉价的增塑剂应用于ＰＶＣ中，其售价为2500元／吨左右，因此可用于低档的软ＰＶＣ制品，如易撕护套电缆、低档ＰＶＣ塑料凉鞋等。本文研究了氯化芳烃油在ＰＶＣ图章专用料配方中的应用，配方中添加一定量的氯化石蜡起到改善样品表面的作用，试验配方见表2，ＰＶＣ图章料力学性能如表3所示，该料经混合后，用55单螺杆挤出机挤出的ＰＶＣ图章板材表面光滑，色泽鲜艳，无增塑剂析出现象。图章专用料成本在4000元／吨左右，具有可观的经济效益，用户愿意接受。

3　结论　　

（1）氯化芳烃油是一种石油化工废液，经简单氯化处理后，可作ＰＶＣ的辅助增塑剂使用，和ＤＯＰ复合使用时配比以3／7为佳，此时增塑效率最高，且无从软质ＰＶＣ中析出现象。（2）氯化芳烃油与ＤＯＰ复合使用，氯化芳烃油含量在30%以下时，制品在长期放置试验中的邵氏硬度随时间的变化较小，说明此配比下对ＰＶＣ增塑效果的耐久性与纯ＤＯＰ增塑的效果相当。（3）氯化芳烃油价格为2500元／吨左右，因此可作为廉价增塑剂用于一些低档软质ＰＶＣ制品，从而降低ＰＶＣ制品的成本，用它和ＤＯＰ、氯化石蜡增塑的ＰＶＣ制成的图章专用料，成本在4000元／吨左右，经济效益较好。（4）氯化芳烃油是一种混合增塑剂，其中含有的低分子芳烃易挥发，使氯化芳烃油稍具有难闻的芳烃气味，因此其应用受到限制。