PVC-Modifizierungsadditive

1. PVC-Verarbeitungsmodifizierungshilfen

1.1 Prinzip der Verarbeitungsmodifikationshilfen

Aufgrund der geringen Duktilität der PVC-Schmelze kann diese leicht brechen. Die PVC-Schmelze entspannt sich langsam, was leicht zu rauen oder stumpfen Produktoberflächen führen kann. Daher ist es bei der Verarbeitung von PVC oft notwendig, Verarbeitungshilfsmittel zuzusetzen, um die oben genannten Mängel in der Schmelze zu beheben.

PVC-Verarbeitungshilfsmittel sind Hilfsmittel, die die Verarbeitungsleistung von Harz verbessern können. Sie haben drei Hauptwirkungsweisen: Sie fördern das Schmelzen des Harzes, verbessern die rheologischen Eigenschaften der Schmelze und sorgen für eine Schmierfunktion. Fördert das Schmelzen des Harzes: Wenn PVC-Harz erhitzt und einer bestimmten Scherkraft ausgesetzt wird, schmilzt zunächst der Verarbeitungsmodifikator und haftet an der Oberfläche der PVC-Harzpartikel. Aufgrund seiner Kompatibilität mit dem Harz und seines hohen Molekulargewichts erhöhen sich die Viskosität und Reibung des PVC, wodurch Scherspannung und Wärmeübertragung auf das gesamte PVC-Harz effektiv gesteigert und das Schmelzen des PVC beschleunigt wird. Verbessern die rheologischen Eigenschaften der Schmelze: PVC-Schmelze weist Nachteile wie geringe Festigkeit, geringe Duktilität und Schmelzbruch auf. Verarbeitungsmodifikatoren können die rheologischen Eigenschaften der Schmelze verbessern. Der Wirkungsmechanismus ist folgender: Er erhöht die Viskoelastizität der VC-Schmelze, wodurch die Formausdehnung verbessert und die Festigkeit der Schmelze erhöht wird. Schafft Schmierfähigkeit: Um das Schmelzen zu fördern, wird zunächst der mit dem Verarbeitungsmodifikator kompatible Teil geschmolzen. Die mit PVC unverträglichen Teile wandern aus dem geschmolzenen Harzsystem heraus, wodurch die Trenneigenschaft verbessert wird.

1.2 Häufig verwendeter Verarbeitungsmodifikator ACR

Acryl-Verarbeitungshilfen sind ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Acrylat-Styrol-Monomeren. Kann als Verarbeitungshilfe verwendet werden, kann auch als Schlagzähmodifikator. ACR kann in ACR201, ACR301, ACR401, ACR402 unterteilt werden, und ausländische Marken sind: K120N, Kl25, Kl75P530, P501, P551, P700, PA100 und so weiter.

Die wichtige Rolle des ACR-Verarbeitungsmodifikators besteht darin, die Plastifizierung von PVC zu fördern, die Plastifizierungszeit zu verkürzen, die Gleichmäßigkeit der Schmelzplastifizierung zu verbessern und die Plastifizierungstemperatur zu senken. In Tür- und Fensterprofilen aus PVC-Kunststoff wird im Allgemeinen ACR201 oder ACR401 verwendet, und die Dosierung beträgt 1,5-3 Dosen.

2. PVC-Schlagzähmodifikator

Ein wichtiger Bestandteil der Modifizierung von Polymermaterialien ist die Verbesserung der Schlagzähigkeit. PVC-Harz ist ein polares, nichtkristallines Polymer. Zwischen den Molekülen wirken starke Kräfte, weshalb es hart und spröde ist und eine geringe Schlagzähigkeit aufweist. Nach Zugabe des Schlagzähmodifikators können die Elastomerpartikel des Schlagzähmodifikators die durch den Silberstreifen induzierte Gesamtspannung reduzieren und durch die Verformung und Scherzone der Partikel selbst die Ausdehnung und das Wachstum des Silberstreifens verhindern. Außerdem absorbieren sie die Aufprallenergie des eindringenden Materials, um die Schlagzähigkeit zu verbessern. Die Partikel des Modifikators sind klein, wodurch die Anzahl der Modifikatoren pro Gewichts- oder Volumeneinheit erhöht wird. Dadurch erhöht sich die Anzahl der effektiven Volumina und damit die Fähigkeit zur Spannungsverteilung. Organische Schlagzähmodifikatoren werden derzeit häufig verwendet. Je nach ihrer inneren Struktur lassen sich organische Schlagzähmodifikatoren in die folgenden Kategorien einteilen.

2.1 Schlagzähmodifikator vom Typ „Vorbestimmtes Elastomer“ (PDE)

Es gehört zur Kern-Schale-Struktur des Polymers. Der Kern ist ein weiches Elastomer, das den Produkten eine hohe Schlagfestigkeit verleiht. Die Schale ist ein Polymer mit hoher Glasübergangstemperatur. Die Hauptfunktion besteht darin, die Modifikatorpartikel voneinander zu isolieren, den freien Fluss der Komponentenpartikel zu ermöglichen, ihre gleichmäßige Dispersion im Polymer zu fördern und die Wechselwirkung und Kompatibilität zwischen Modifikator und Polymer zu verbessern. Modifikatoren mit solchen Strukturen sind: MBS, ACR, MABS und MAC R usw., die hervorragende Schlagzähmodifikatoren sind.

2.2 Schlagzähmodifikator mit nicht vorbestimmter elastischer Form (NPDE)

Der Schlagzähmodifikator mit nicht vorgegebener elastischer Form gehört zu den Netzwerkpolymeren und sein Modifizierungsmechanismus besteht in der Modifizierung von Kunststoffen durch Solvatation (Plastifizierung). Daher muss das NPDE ein Netzwerk aus harzbeschichteten Strukturen bilden, die mit dem Harz nicht sehr kompatibel sind. Modifikatoren für solche Strukturen sind: chloriertes Polyethylen (CPE, EVA usw.).

2.3 Übermäßiger PVC-Schlagmodifikator

Seine Struktur liegt zwischen zwei Strukturen, wie beispielsweise ABS. Die spezifischen Sorten von PVC-Harz sind:

(1) Chloriertes Polyethylen (CPE). CPE ist der dominierende Schlagzähmodifikator in China, insbesondere bei der Herstellung von PVC-Rohren und -Profilen, und wird von den meisten Fabriken verwendet. Die Portionsgröße beträgt üblicherweise 5–15 Dosen. CPE kann in Verbindung mit anderen Härtemitteln wie Gummi, EVA usw. verwendet werden. Die Wirkung ist besser, aber die Gummiadditive sind nicht alterungsbeständig.

(2) Acryl-Verarbeitungshilfsmittel. ACR ist ein Schlagzähmodifikator mit Kern-Schale-Struktur. Die Schale besteht aus Methylmethacrylat und Ethylacrylatpolymer, während die durch Butylacrylatvernetzung gebildeten Kettensegmente des Kautschukelastomers in der inneren Partikelschicht verteilt sind. ACR eignet sich besonders zur Schlagzähmodifizierung von PVC-Kunststoffprodukten im Außenbereich. Die Verwendung von ACR als Schlagzähmodifikator in PVC-Tür- und Fensterprofilen zeichnet sich im Vergleich zu anderen Modifikatoren durch gute Verarbeitungseigenschaften, glatte Oberflächen, gute Alterungsbeständigkeit und hohe Schweißwinkelfestigkeit aus. Der Preis ist jedoch etwa ein Drittel höher als bei CPE.

(3) MBS ist ein Copolymer aus Methylmethacrylat, Butadien und Styrol. Der Löslichkeitsparameter von MBS liegt zwischen 9,4 und 9,5 und liegt damit nahe am Löslichkeitsparameter von PVC. Daher ist es gut mit PVC kompatibel. Sein größtes Merkmal ist, dass es nach Zugabe von PVC zu transparenten Produkten verarbeitet werden kann.

(4) SBS ist ein ternäres Blockcopolymer aus Styrol, Butadien und Styrol, auch als thermoplastischer Styrol-Butadien-Kautschuk bekannt, ein thermoplastisches Elastomer, dessen Struktur in zwei Typen unterteilt werden kann: sternförmig und linear.

(5) ABS ist ein Terpolymer aus Styrol (40–50 %), Butadien (25–30 %) und Acrylnitril (25–30 %), das hauptsächlich als technischer Kunststoff verwendet wird, aber auch als schlagzähmodifiziertes PVC verwendet wird. Die Wirkung der Schlagzähmodifizierung bei niedrigen Temperaturen ist ebenfalls sehr gut.

(6) EVA ist ein Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat. Die Einführung von Vinylacetat hat die Kristallinität von Polyethylen verändert, der Vinylacetatgehalt ist viel geringer und der Brechungsindex von EVA und PVC ist unterschiedlich. Es ist schwierig, transparente Produkte zu erhalten. Daher wird EVA häufig mit anderen schlagfesten Harzen verwendet. Die zugesetzte EVA-Menge beträgt weniger als 10 Dosen.

2.4 Schlagzähmodifizierer aus Kautschuk

Es ist ein ausgezeichnetes Härtungsmittel. Die wichtigsten Sorten sind: Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), EPDM (EPDM), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und Styrol-Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Butadien-Kautschuk, Neopren-Kautschuk, Polyisobuten, Butadien-Kautschuk usw., von denen EPR, EPDM und NBR am häufigsten verwendet werden. Dies verbessert die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen, ist jedoch nicht alterungsbeständig. Tür- und Fensterprofile aus PVC-Kunststoff verwenden im Allgemeinen keine solchen Schlagzähmodifikatoren.