空心微珠在聚氯乙烯（PVC）中應用研究  

劉濤(上海匯精亞納米新材料有限公司)  

聚氯乙烯（PVC）是一種性能優良的通用型熱塑性塑料，是我國產量最大的塑料品種之一；PVC的原材料豐富、價格低廉、耐腐蝕性能高、用途十分廣泛，大多數生產`廠家使用CaCO3、滑石粉等廉價填料填充于管材、線材、片材、異型材、電纜料、建筑材料等多種PVC制品。但實際生產應用中，其雖然能在一定程度上降低了生產成本，但填充后的PVC材料的加工性能差、抗沖擊韌性低、易脆裂等缺點暴露無疑，限制了其應用的領域。為了提高PVC制品的性能，拓展PVC的應用領域，許多研究人員采用彈性體或剛性粒子來改善沖擊強度，但往往力學性能會隨之呈現不同程度的降低，加工流動性會更加惡化，最終未能達到理想效果，隨著新材料的不斷出現并被合理開發利用，一種新的功能性材料用于PVC制品優異大性能終被發現。  

下面就一種新的功能性填料---空心微珠在PVC硬管中應用，其在對PVC各項力學性能、耐腐蝕性能及加工流動性能的改善進行研究，希望能為生產廠家就PVC剛性差、流動性差、熱穩定性差等方面提供幫助。  

空心微珠是一種空心球型體的新填充料，主要成分為SiO2和Al2O3，其硬度達到莫氏7度。因為其具有光滑的球形表面，吸油率只是普通填料的1/5—1/10，所以填充量高，材料的流動加工性能好；球形顆粒的應力集中，細小的空心微球填充到材料中可以克服破壞性裂紋的出現，改善制品表面光潔度，同時球形表面更有利于空心微球將所受的外力均勻地傳遞給周圍基體，從而改善材料的各項力學性能；良好的流動性使其在加工中對機械的磨損降低，改善了制作工藝。  

PVC的熱穩定性差，加工溫度和分解溫度非常接近，所以其加工溫度范圍較窄，加工流動性差，本實驗所用的是PVC硬管料，注射級為8，該料粘度較大，加工較困難。實驗中對比了加入空心微珠后與原管材配方的流變性能，發現加入空心微珠可以改善流動性能，同時沖擊強度也有一定的提高。  

1）實驗方案：  

本實驗中設計01、02、03三個配方進行流動性能測試，具體配方及編號見下表：  

2）試樣的制備及工藝  

（1）原材料預處理：空心微珠用硅烷偶聯劑進行表面活性處理;  

（2）依據配方將PVC管材配方粉料與空心微珠在高速攪拌機內混合5min;  

（3）將混料在混煉機上制成薄片狀材料，壓片溫度為170℃，然后切成小顆粒待用；  

（4）進行流變性能測試，實驗溫度為165℃。  

3）．復合PVC硬管材料的流變性能測試及結果  

實驗中測量了填充體系的熔體平衡扭矩（粘度）。實驗條件為：溫度165℃，速度5r/min，里程范圍為1000-6000g/m,測試結果顯示：  

我們可以看出在PVC硬管材料中加入經過改性的空心微珠后可以很好的改善材料的流變性能、降低了粘度，加工性能顯著改善，而主要的是空心微珠的加入使PVC復合材料體系的塑化性能好了，能夠很快達到平衡狀態，這是因為PVC樹脂體系中分子鏈相互纏結，形成連續的大分子網絡，使的形成平衡所需的時間很長，材料的粘度和扭矩較大，而加入活化后的空心微珠后，空心微珠在樹脂中均勻分散，球形的光潔表面使得空心微珠與基體之間以及基體內部的摩擦力減小，扭矩減少，從而使流變性改善。而使用未改性的空心微珠則達不到更好效果，這說明活性劑的使用在空心微珠用于PVC中很重要，建議使用硅烷偶聯劑對空心微珠進行表面活性處理;  

結論：研究結果表明，經過活活化后的空心微珠加入到硬質PVC樹脂中可以明顯改善PVC管的加工流動性、顯著縮短塑化時間、降低最大扭矩，PVC制品的抗沖擊性和剛性等力學性能得到顯著提高，空心微珠是PVC的理想功能性填充料。