CPE这类增韧材料,属于无定型烯烃改性材料,作用机理是海岛增韧,或非预定弹性体类增韧。
海岛结构,是指PVC作为连续相,像大海一样,而分布在PVC中的CPE,就像岛屿。
具体作用过程可能是如下:
非连续橡胶体CPE作为岛状结构,分散在海相PVC连续相中。二者较好的溶解度参数表明,二者在界面有较好的相容性。
直径较小的岛状CPE中颗粒,与周围PVC树脂,形成曲率较大的弧形空间结构。直径较大的CPE颗粒,形成曲率较大的弧形空间结构。
非预定弹性体,是因为二者相容性较好,尽管解决界面相容性问题,却在连续相熔融过程,在界面处不可避免的造成二者相互熔融,使得橡胶体颗粒整体变小,这样弹性体的颗粒粒径是与加工过程相关的,无法预定的。
当材料受到外力作用时,作用力在硬质连续中以极快速度传导,直到遇到以颗粒态分布在PVC连续海相中的岛屿橡胶体。作用力或作用波,参考物质波概念,在较在曲率的岛屿界面或表面,由于内外两相较大的形变差,形成较大的应力区域,在连续相PVC中,引发生成较大的微裂纹,当然也有部分波形作用被橡胶体吸收湮灭。PVC中大量微裂纹的生成,消耗大量能量,但是大量微裂纹仍然在海相中快速传导,直到遇到较大的橡胶体颗粒。这种颗粒曲率较大,应力较小,主要是将裂纹吸收在橡胶体中,当然也会有少量裂纹生成。
如上就是外力作用橡胶CPE增韧PVC的理想理论。
这能解释非预定弹性体增韧需要最低填充的现象,因为作用如果岛屿太少,作用在PVC连续相中快速传导,大概率会在PVC中遇到加工过程产生的缺陷,如水分超标造成的微气泡,或降解产生的微气泡等应力高度集中区,材料直接脆性破坏。
其次能解释,塑化过度,PVC软化,低温冲击韧性也不佳现象。因为CPE在高温条件下,与PVC混熔,反而使得PVC相当于使用固体增塑,岛屿太少,应力直接通过,不会生成大量微裂纹,也无法实现吸能效果。
某些小料厂卖固体增塑剂,可能就是CPE为主的混合体,也能说的过去。
但是CPE作为高粘弹态橡胶体,对PVC这种塑性材料,增粘促进塑化效果明显,表现为加工电流偏高,流动性差。
这对某些应用领域,是不利的,如大家所想,就是封边条。
配方中少量添加DOP,确实能促进熔体流动性,但是DOP对CPE同样溶解作用更强,反而不利于韧性提高。或者说,封边条应用加DOP时,CPE效果下降,明显配方思路有误。如果实在是想加DOP,也许先用DOP与PVC混合预处理,然后再混料加工。这样不如直接更换低聚合度树脂效果更佳,而且还省去DOP。
那么CPE能否在少量添加就高效率领域做些文章?答案是可行的。高效的CPE,更能容易引发裂纹。这样可以适当降低使用份数。
还有CPE一定要增加熔体电流?也不一定。
润滑剂也是这样道理,少量高效产品,反而使用体验优于低效高量产品。
建议CPE向高效、低量、高流方向探索。当然CPE还能干更多的应用,如取代部分丁腈类橡胶,制备可二次反应适用硫黄硫化的生胶,还有更新作用机理的增强增韧助剂等低成本的替代或部分替代材料。
技术进步的最大阻碍,往往是想像力,而非技术细节本身。谁能想到,微观电子世界,其运行规则居然是量化非连续的?作为习惯连续世界的人,那是价值观基础的崩溃。