在汽车密封条行业中,大部分密封条产品是以软质PVC为主,硬度范围为HA50-HA85。PVC对温度的变化特别敏感,温度低时易脆裂,所以对于PVC密封条生产商而言,提升PVC密封条耐寒性是当务之急。那么,如何提高PVC密封条的耐寒性呢?
1 PVC树脂
PVC树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物,其玻璃化温度依分子量大小为75~105oC,相对分子质量越大,粘数越高,PVC大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加,PVC链段增长,材料的耐低温性愈好。在常规PVC配方中,如只需应付北方冬季寒冷气候,可采用选取粘数稍高,即平均分子量稍大的PVC树脂,可以是同一牌号中粘数值偏高的PVC或更低牌号树脂。
另外,在一些特殊要求的制品中,如可耐-30oC,可选用高聚合度聚氯乙烯树脂(平均聚合度大于2000),这是因为高聚合度PVC有着比常规PVC树脂大的结晶度和类交联结构,使大分子间滑动困难,弹性增加,同时分子量增大,分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性。
2 增塑剂
增塑剂作为PVC软制品的重要配方组分,对软制品的性能影响很大,如要求制品在低温下使用,必须选择好增塑剂的类型。目前作为耐寒性增塑剂使用的主要有脂肪酸二元酸酯、直链醇的邻苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及环氧脂肪酸单酯等。据报道,N,N-二取代脂肪酸酰胺、环烷二羧酸酯,以及氯甲氧基脂肪酸酯等,也是低温性能优良的耐寒增塑剂。
提高PVC软制品的耐寒性,一般可通过增加耐寒增塑剂的用量来获得。DOA(己二酸二辛酯)、DIDA(己二酸二异癸酯)、DOZ(壬二酸二辛酯)、DOS(癸二酸二辛酯)是作为耐寒增塑剂使用的代表性品种,由于一般耐寒增塑剂与PVC的相容性都不十分好,实际上只能作为改善耐寒性的辅助增塑剂使用,其用量通常为主增塑剂的5~20%。
3 改性剂
改进PVC低温性能差的有效办法是加入玻璃化温度较低,在室温下显示高弹性的高聚物,统称为改性剂。其中所添加的高聚物应与PVC有相近的溶解度参数,有一定互溶能力,能形成两项结构的共混物,从而改善制品的低温冲击强度。
CPE可提高制品的低温性能,冲击强度等。随着CPE用量的增加,PV C制品的冲击性能会逐渐提高。当用量增加到一定程度时,PV C制品低温冲击性能会趋于稳定,在8、9份左右达到合适的性能价格比。
粉末丁腈橡胶(NBR)随用量增加,会使硬PVC的低温冲击强度逐步提高。
EVA流动性能很好,玻璃化温度低,低温增韧效果好,但成本高。
ACR有优良的低温冲击强度及耐侯性能,并可改善制品的外观,一般加入5份就可达到很好的效果。
高冲击型MBS的玻璃化温度较低,对PVC材料的低温脆性有良好的改善作用,但耐候性差。
ABS可提高PVC材料的低温冲击强度,同时改善制品的外观。
SBS等一些含有橡胶相,且具有较低玻璃化温度的物质,也有提高PVC冲击强度和耐寒性的作用
4 填充剂
填充剂对软质PVC耐寒性的影响与其增塑剂吸收量有关,一般趋势是增塑剂吸收量小的填充剂对耐寒性影响小,而炭黑、硬质陶土等增塑剂吸收量大的填充剂,则会使PVC耐寒性有比较明显的降低。
硬质PVC中加入填充剂往往会影响冲击性能,尤其是低温脆性会随填充剂用量的增加而增大。这是因为填充剂作为无机粒子被加入PVC中时,它会填入分子链间。当用量少时,它填入一些分子链的缝隙中,起补强作用;或填入分子链间,起到增大分子间距离而使体系韧性增加的作用。但当其用量增加时,随着分子间距离的增加,分子间的作用力被破坏,加上低温时,分子链段的活动性降低,材料抵抗外界冲击力的能力剧烈下降。所以对硬PVC的低温冲击性能有不良影响。
填料经过处理后,会对材料拉伸性能有所改善,但对低温抗冲性能的改善不太明显。究其原因,与填料粒子占据了PVC分子链的活动空间有关。尽管活性填料与PVC分子链的结合力增大,但这种增大,只在分子受拉伸力时的强度有所提高,而材料的脆性只会因填料粒子加入的增多而增大。
纳米碳酸钙、超细碳酸钙添加到PVC中,由于小尺寸效应,使其具有类似改性剂的作用,在一定用量范围内可以改善PVC材料的低温性能,但由于没有低的玻璃化温度,效果没有改性剂明显,而且添加到一定量后,材料的低温脆性会上升。
总之,通过选/换用耐寒性更优的助剂,引入一些具有抗寒功能的聚合物等一系列配方调整办法,可使PVC材料的耐寒性能得以提升,达到低温使用要求。同时,也应注意到加工温度、冷却温度、牵引速率、结构设计等诸多方面,也会对PVC制品的耐寒性产生一定影响。因此,在设计PVC配方时,一定要将应用条件、制品结构、加工设备、工艺条件等各方面因素,同配方一起综合考虑,并通过试验进行相应调整,最终获得具有优良耐寒性能的PVC配方。
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