Klassifizierung und Auswahl von PVC-Modifikatoren

PVC-Modifikators können entsprechend ihrer Funktionen und Modifikationseigenschaften für glasartige amorphe PVC-Modifikatoren in 6 Gruppen unterteilt werden:

① Wirksam Schlagzähmodifikator: Wird in undurchsichtigen Schlagmischungen verwendet.

② Transparenter Schlagzähmodifikator: Wenn optische Eigenschaften und Schlagzähigkeit erforderlich sind, wird dieser Modifikator verwendet.

3. Wärmeverformungsmodifikator: Wird verwendet, um den Verarbeitungstemperaturbereich der PVC-Mischung zu verbessern.

④ Gängige Modifikatoren: werden verwendet, um die Schlagfestigkeit, die Hochtemperaturfestigkeit und die Tieftemperaturflexibilität zu verbessern.

⑤ Wetterbeständiger Modifikator: Die Verwendung dieses Modifikators bei Außenanwendungen kann eine UV-Photodegradation verhindern.

Verarbeitungshilfen: Verbessern die Schmelzleistung von PVC durch Verkürzung der Schmelzzeit.

1 Hochwirksamer Schlagzähmodifikator

Die hochwirksame Schlagzähmodifikatoren Materialien wie ABS und MBS wirken synergistisch auf die Verbesserung der Schlagzähigkeit von PVC. Daher kann durch Zugabe einer kleinen Menge eines Modifikators zu PVC eine hohe Schlagzähigkeit erzielt und die Flexibilität von PVC erhöht werden, ohne die mechanischen Eigenschaften der Mischung wesentlich zu verändern. Das Molekulargewicht von PVC bestimmt die Menge des Schlagzähmodifikators. Je höher das Molekulargewicht, desto weniger Modifikator wird benötigt. Die Endverwendung des Produkts bestimmt das für die PVC-Mischung erforderliche Molekulargewicht. Beispielsweise lässt sich PVC mit niedrigem Molekulargewicht am besten durch Lebendformen verarbeiten; und PVC mit hohem Molekulargewicht wird durch Rohrextrusionsverfahren ausgewählt. Typische Anwendungen hochwirksamer Schlagzähmodifikatoren sind PVC-Rohre, Injektionsmischungen und das Kalandrieren undurchsichtiger Folien und Platten.

2 Transparenter Schlagzähmodifikator

Transparente Schlagzähmodifikatoren in PVC-Mischungen können, wie undurchsichtige Modifikatoren, zusätzliche Eigenschaften wie Lichtausbreitung, Lichtschleier und Vergilbungsindex bieten. Optische Eigenschaften wie geringes Brechungsweiß und Verfärbung. Bei der Herstellung der Emulsion aus ABS- und MBS-Modifikatoren werden die zur Aufrechterhaltung der Transparenz erforderlichen optischen Eigenschaften dadurch erreicht, dass der Brechungsindex von PVC und Modifikator angeglichen wird. Die Schlagzähigkeit wird durch Steuerung der Partikelgröße der gummiartigen Matrix innerhalb eines engen Verteilungsbereichs von 1000–3000 A erreicht. Ein Gleichgewicht zwischen Kompatibilität/Inkompatibilität (Schlagzähigkeit) wird durch Pfropfen der Löslichkeitsparameter S/AN oder MMA/S erreicht. Typische Anwendungen dieser Modifikatoren sind transparente kalandrierte Folien, Verpackungsplatten und geblasene PVC-Flaschen.

3. Wärmeverformungsmodifikator

Der Wärmeformmodifizierer kann die effektive thermische Betriebstemperatur von PVC erhöhen. Die IT kann mit jeder Modifikatorzugabe ungefähr erhöht werden. Die Zugabe von Wärmeformmodifizierern zu PVC kann auch die Steifigkeit erhöhen, sodass der Einfluss auf die Zugfestigkeit minimal ist, schwächt aber oft die Schlagzähigkeit. Solche Modifikatoren bestehen üblicherweise aus Polyalphamethylstyrol/Acrylnitril (AMSAN) oder Glutarimid. Bei AMS-Polymeren wird die thermische Verformbarkeit von PVC aufgrund der sterischen Hinderung der an Styrol gebundenen Methylgruppe erhöht. Aufgrund seiner heterozyklischen Struktur kann Glutarimidpolymer die Steifigkeit der Polymerkette erhöhen und somit die thermische Verformbarkeit des PVC-Grundmaterials steigern. Zu den Anwendungen von Wärmeformmodifizierern gehören Vinylverkleidungen, hitzebeständige Profile und Instrumentenverkleidungen in Kraftfahrzeugen, die Formbeständigkeit erfordern.

4. Häufige Modifikatoren

Gängige Modifikatoren sind halbstarre Modifikatoren für halbstarre PVC-Mischungen, die typische ABS-Modifikatoren sind und weniger Butadien und mehr ungepfropftes, vollstarres PolyS/AN enthalten. Diese Modifikatoren haben zwei Phasen: eine starre und eine gummiartige, wodurch halbharte Mischungen vielfältige Eigenschaften aufweisen können. Die Butadien-Kautschuk-Phase kann die Rissbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen erhöhen, während hochmolekulares, starres S/AN thermisch verformbar ist und eine gute Leistungsbeständigkeit sowie weitere Verarbeitungseigenschaften aufweist. Typische Anwendungen gewöhnlicher Modifikatoren sind Armaturenbrettplatten, ABS-Abdeckplatten für Gepäckräume und Automobilprofile.

5. Wetterbeständiger Modifikator

Witterungsbeständige, schlagfeste Modifikatoren verhindern den Abbau durch UV-Licht. Wie MBS und ABS sind Butadien-Modifikatoren nicht für den Außeneinsatz geeignet, es sei denn, ihre Außenschicht ist durch eine UV-Schutzschicht geschützt. An der Doppelkettenstelle von Butadien kann ultraviolettes Licht das ungesättigte Kohlenstoffkettengerüst aufbrechen und die Modifikation durch Oxidation und andere Abbaureaktionen spröde machen. Modifikatoren mit hoher UV-Beständigkeit funktionieren ähnlich wie MBS und ABS, haben jedoch Acrylat- oder 2-Ethylhexylacrylat-Bindungsphasen. Die Polymerketten dieser Komponenten enthalten keine Doppelketten und es gibt keine Stelle, an der die Abbaureaktion beginnt. Diese Modifikatoren werden üblicherweise als Acrylmodifikatoren bezeichnet und hauptsächlich in PVC-Verkleidungen, Fensterprofilen und anderen Anwendungen verwendet, die Witterungsbeständigkeit erfordern. Sie sind bei der Verwendung im Freien etwas schlagfest, die Wirkung ist jedoch nicht so effektiv wie bei ABS oder MBS.

Ein weiterer witterungsbeständiger Modifikator, der im Außenbereich eingesetzt werden kann, ist CPE (chloriertes Polyethylen). Dieser Modifikator ist nicht sehr effektiv, der Modifikationseffekt ist nicht sehr gut. Die Zähigkeit der PVC-Matrix wird durch einen Mechanismus erhöht, der der Plastifizierung (oder einem Netzwerk der gegenseitigen Durchdringung) ähnelt.

6 Verarbeitungshilfsmittel

Durch Zugabe von Verarbeitungshilfsmitteln zur PVC-Verbindung können die Schmelz- und Schmelzeigenschaften verbessert werden. Typische Verarbeitungshilfsmittel sind Polymere mit sehr hohem Molekulargewicht, wie MMA/EA, Styrol, MMA/S/AN oder S/AN. Sie werden hauptsächlich in PVC-Mischungen verwendet und ihre Dosierung beträgt bei PVC-Trockenmischungen im Allgemeinen 1 oder weniger. Ihre Funktion besteht darin, das Schmelzen der Mischung zu fördern, indem die Reibung zwischen dem PVC und der Metallinnenfläche des Mischgeräts erhöht wird. Bei PVC-Schaum ist die Kontrolle der Schmelzviskosität aufgrund des hohen Molekulargewichts von Poly-SAN und Poly-MMA/S/AN sehr effektiv. In der Kunststoffindustrie haben diese verschiedenen Modifikatoren ihre eigenen Rollen und jedes spezifische Polymer muss schlagfest sein. Nur durch Vergleichen von Fließfähigkeit, Kosten, Stabilität und Partikelgrößenkontrolle kann der richtige Modifikator ausgewählt werden.