吳波震  夏琳  邱桂學（青島科技大學橡塑科學与工程教育部重點實驗室，青島，２６６０４２）
    摘要：研究了增塑劑ＤＯＰ對聚氯乙烯（商品牌號ＳＧ－３，ＳＧ－５） 及ＰＶＣ／ＡＢＳ 共混物力學和硬度等性質的影響及其机理。結果表明﹕由于 ＤＯＰ小分子對高分子鏈的物理隔离作用，當ＤＯＰ含量高于３０％時，隨ＤＯＰ用量的增加，ＰＶＣ樹脂及ＰＶＣ／ＡＢＳ的斷裂伸長率明顯增大，体系的拉伸強度、撕裂強度和硬度等略微下降。
    關鍵詞：增塑劑  鄰苯二甲酸二辛酯  ＰＶＣ／ＡＢＳ  共混物  聚氯乙烯  改性塑料
    聚氯乙烯具有難燃、耐磨和耐化學腐蝕等优點。聚氯乙烯及其合金制品根据增塑劑的加入量的多少，可分為硬質制品和軟質制品。軟質制品是在聚合物中加入一定量的增塑劑，降低聚合物分子間的作用力，增加分子鏈的移動性，以降低玻璃化轉變溫度，改善低溫加工性能。ＤＯＰ是軟ＰＶＣ制品的主要增塑劑之一[１]。
     由于ＡＢＳ具有抗沖擊性能高、耐熱性好、尺寸穩定及易于加工成型等ＰＶＣ所欠缺的优良特點，將ＡＢＳ用于ＰＶＣ的共混改性，不僅能改善ＰＶＣ的加工性能，而且還能顯著提高ＰＶＣ的力學性能，使ＡＢＳ／ＰＶＣ 共混物的沖擊強度超過純ＡＢＳ和ＰＶＣ[２，４]。ＰＶＣ／ＡＢＳ 共混物是一种重要的改性塑料。本實驗全面分析了ＤＯＰ對純ＰＶＣ和ＰＶＣ／ＡＢＳ共混物力學性能、硬度等性能的影響。
    １ 實驗部分
    １﹒１ 實驗原料
    聚氯乙烯（ＰＶＣ），ＳＧ－３，ＳＧ－５，新疆石化公司﹔丙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物（ＡＢＳ），ＰＡ－７４７Ｓ，台灣奇美化學公司﹔ 鄰苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ），工業級， 市售﹔ 穩定劑、加工助劑等均為國產工業級。
    １﹒２ 實驗儀器和設備
    雙輥煉塑机，ＳＫ－１６０Ｂ，上海橡膠机械厂﹔電子拉力試驗机，ＡＩ－－７０００Ｍ， 高鐵科技股份有限公司橡膠硬度計，邵氏 Ａ，上海險峰電影机械厂。
    １﹒３ 實驗工藝与方法
    １﹒３﹒１ 原料預混
    按照分段、分次原則先加入 ＰＶＣ 樹脂、增塑劑、穩定劑等， 在充分捏合和增塑劑被完全吸收后， 加入烘干的 ＡＢＳ（１２０ ℃烘 ５ ｈ）， 進行捏合， 使物料完全混勻。
    １﹒３﹒２ 成型及制樣
    雙輥開煉机溫度升至１７０-１７５ ℃，加入混合好的原料，混煉３-４ｍｉｎ， 使薄通（薄通是指將輥間距調到很小情況下混煉，以保証共混分布均勻）均勻，再加寬試片混煉１-２ｍｉｎ，再薄通１-２ｍｉｎ，最后加寬物料寬度至色澤均勻并表面有光澤時下片，整個過程大約６-１０ｍｉｎ。
    裁好的塑料片放入模具（模溫１８５℃，模壓１０ＭＰａ）加壓預熱，排气三次，熱壓１０ｍｉｎ，冷壓１０ｍｉｎ，制得試片后裁成標准樣。
    １﹒４ 性能測試標准
    拉伸試驗按 ＧＢ／Ｔ５２８－９２標准進行﹔撕裂試驗按 ＧＢ／Ｔ５２９－９１ 標准進行﹔硬度測試按 ＧＢ５３１－９２標准進行。
    ２ 結果与討論
    ２﹒１  ＤＯＰ 含量對純 ＰＶＣ 性能的影響
    ＤＯＰ常用于ＰＶＣ軟制品，因此先分析ＤＯＰ在單純 ＰＶＣ樹脂中的作用。懸浮法生產的疏松型ＰＶＣ顆粒大，表面不規則，容易吸收增塑劑，易塑化，成型加工性良好[３]﹔所以選擇 ＳＧ－３、ＳＧ－５兩种型號的疏松型ＰＶＣ作為實驗對象。ＤＯＰ含量對ＰＶＣ拉伸強度及撕裂強度的影響見圖１及圖 ２。
    
    由圖１、圖２ 中可以看出﹕隨著ＤＯＰ含量的增加，体系的拉伸強度、撕裂強度均呈下降趨勢。原因為ＤＯＰ是一种中等粘度的液体增塑劑，与ＰＶＣ 相容性較好，其增塑ＰＶＣ樹脂具有較好的粘度穩定性。從結构上看，ＤＯＰ 含有苯環，在高溫下与ＰＶＣ混煉時ＤＯＰ分子插入到ＰＶＣ分子鏈間，ＤＯＰ的酯基偶极与ＰＶＣ的偶极相互作用并使ＤＯＰ的苯環极化，于是ＤＯＰ与ＰＶＣ分子鏈很好地結合在一起[１]。由于ＤＯＰ的非极化部分的亞甲基鏈不极化，它夾在ＰＶＣ分子鏈間，增大了氯原子間的距离，削弱了ＰＶＣ分子中鏈段間作用力， 相當于增大了ＰＶＣ鏈段的長度，降低了ＰＶＣ鏈段移動所需能量。因此隨著ＤＯＰ用量增多， 這种隔离作用也越大，從而使高聚物拉伸強度、撕裂強度均下降。
    
    從圖３來看，隨ＤＯＰ用量的增加， 体系的斷裂伸長率變化趨勢与圖１、圖２強度的變化趨勢不同。在２０％-３０％范圍內隨著ＤＯＰ用量增加， 材料
的斷裂伸長率降低﹔而大于３０％后斷裂伸長率隨ＤＯＰ 含量的增加而提高。這是由于ＤＯＰ 在体系中達到一定濃度后增加了高分子鏈間的相對運動能力， 降低了高分子鏈的結晶性， 提高了高分子材料的塑性， 從而致使斷裂伸長率增加[５]。
    從圖１、圖２、圖３ 同時可以看到，ＳＧ－３型ＰＶＣ 樹脂無論在拉伸強度、撕裂強度還是斷裂伸長率方面均大于ＳＧ－５ 型ＰＶＣ樹脂。原因在于﹕ 在一般情況下， 聚合度越大， 其拉伸強度、壓縮強度，彈性模量、抗撕裂、耐彎曲、低溫脆性、熱老化、耐磨、耐溶劑等性能越好，而且具有壓縮永久形變及回彈性好、強度高等一般橡膠所具備的特性，因此， 聚合度大的ＰＶＣ可制備熱塑性彈性体以代替一般橡膠制品，其耐磨性、著色性比橡膠好，且价格低[５]。
    
    由圖 ４可以看出，隨著ＤＯＰ用量的增加，ＰＶＣ樹脂的硬度呈下降趨勢， 加ＤＯＰ ＳＧ－３ 型ＰＶＣ樹脂硬度高于加ＤＯＰ ＳＧ－５型ＰＶＣ 樹脂，這是 ＳＧ－３型ＰＶＣ樹脂的粘度和聚合度較大的緣故，也正体現了上述關于ＰＶＣ聚合度和性能關系的原理。
    ２﹒２ ＤＯＰ、ＡＢＳ 含量對 ＰＶＣ／ＡＢＳ 共混物性能的影響
     總之，加入４０份或 ５０ 份ＤＯＰ時 ＰＶＣ／ＡＢＳ 共混物已基本滿足性能指標[６]的要求。在以下試驗中，我們比較了４０份和５０份兩种用量的ＤＯＰ對共混物性能的影響趨勢，從而選出性能最佳的ＤＯＰ用量，并討論了ＡＢＳ用量對材料性能的影響。
    
    由圖５、圖６可以看出，ＤＯＰ用量對共混物性能的影響趨勢与圖 １-３ 相似，即加４０份ＤＯＰ的体系与ＤＯＰ為 ５０份的体系相比，其拉伸和撕裂
 強度都高。另外，加入ＤＯＰ后，部分ＤＯＰ分散在ＰＶＣ／ＡＢＳ 兩相界面上， 阻礙了相容劑的相容作用，降低了兩相界面的結合強度，這也是降低了共混物的強度的一個原因。ＡＢＳ含量少時（０-５０ 份），ＡＢＳ中拉伸強度較小的橡膠相丁二烯對材料拉伸強度的負面作用是主要的， 因此可以看到，隨著 ＡＢＳ的增加，丁二烯的含量增加，共混物拉伸強度、撕裂強度總体呈下降趨勢。      
    
    如表１所示，ＤＯＰ從４０份增加到５０份時，材料的硬度降低、斷裂伸長率增加。原因在于隨著ＤＯＰ的增加，其在破坏界面相容性和增大高分子鏈間距方面的作用都在增大。另外由于ＡＢＳ材料本身斷裂伸長率小，硬度較高， 隨著ＡＢＳ用量增加，共混物斷裂伸長率和硬度都會如表１所示呈現相應的變化。
    ＰＶＣ／ＡＢＳ共混材料用于生產汽車儀表板用表皮時，考慮到表皮真空吸附成型工藝要求拉伸不破裂（斷裂伸長率＞１５０％），而使用環境要求較高的拉伸性能等力學性能（拉伸強度１２-２５ ＭＰａ）[６]。結合２﹒１和２﹒２實驗的分析，選用綜合性能較好的４０ 份 ＤＯＰ 作為實驗的基本配方，選兼具流動性較好和力學性能較強的ＳＧ－３型ＰＶＣ作為實驗用原料。

    ３ 結論
    當ＤＯＰ用量大于３０％時，隨著ＤＯＰ用量的增加，在單純的ＰＶＣ 体系中，材料的加工性、斷裂伸長率都有了明顯的改善。這是由于當ＤＯＰ的含量較高時，高分子鏈間的相對運動能力增加，高分子鏈的結晶性降低，高分子材料的塑性提高，從而致使斷裂伸長率增加。但同時由于ＤＯＰ的加入，增大了高分子鏈間的距离，削弱了它們之間的范德華力，從而使高聚物拉伸強度、撕裂強度和硬度明顯下降。
    在ＰＶＣ／ＡＢＳ共混物中，當ＡＢＳ含量低（０-５０份）時，ＡＢＳ材料本身的一些性能會對 ＰＶＣ／ＡＢＳ共混物的相應性能造成一定的負面響。主要表現為， 隨著 ＡＢＳ 的含量增加， 共混物拉伸強度、撕裂強度、斷裂伸長率總体趨勢下降， 硬度略微上升。

    參考文獻
    １ 張勇，張軍﹒軟質聚氯乙烯中增塑劑含量的定量分析研究Ｊ﹒塑料科技，２００６，（２）﹕４５-４８
    ２ 洪重奎，金敏善﹒ＰＶＣ／ＡＢＳ 共混合金的研究Ｊ﹒現代塑料加工應用，２００２，１４（４）﹕２５-３０
    ３ 段予忠，徐凌秀﹒塑料配方設計及應用９００ 例Ｍ﹒北京﹕中國石化社，１９９７﹒１１-１５
    ４ 洪重奎﹒ＰＶＣ ／ＡＢＳ 合金最新研究進展Ｊ﹒彈性体，１９９９，９（２）﹕５３-５７
    ５ Ｙ﹒Ｎ﹒Ｓｈａｒｍａ，Ｊ﹒Ｓ﹒ＤｅｖｅｌｏｐｅｍｅｎｔａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆＰＶＣ／ＡＢＳ Ｐｏｌｙｍｌｅｎｄ Ｊ﹒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｌｏｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，１９９８，１２（２）﹕１６５
    ６ 周達飛，吳張永，王婷蘭﹒汽車用塑料－塑料在汽車中的應用Ｍ﹒北京﹕化學工業出版社