廣西貴港市東林塑料助劑有限公司

式中P為液壓試驗(yàn)壓力（MPa）；δ 為液壓試驗(yàn)規(guī)定的環(huán)應(yīng)力（拉伸強(qiáng)度，MPa）；dmin為測量得到的試樣平均外徑（mm）；emin為測量得到的試樣自由長度部分壁厚的小值（mm)。

對于指定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和指定壓力等級的UPVC管材來說，上式中dmin、emin均是已知數(shù)，因此，同一規(guī)格管材液壓試驗(yàn)的壓力是一定的。管材的抗壓能力由管材材料的抗拉強(qiáng)度 δt 來決定。也就是說，當(dāng)管材材料的抗拉強(qiáng)度 δt > δ 時(shí)，管材將通過液壓試驗(yàn)，反之管材將會破裂。脆性破裂的管材說明UPVC管材的韌性不夠，這種管材往往落錘沖擊試驗(yàn)也不合格。管材材料的抗拉強(qiáng)度 δt 與哪些因素有關(guān)？

（1）首先管材材料的抗拉強(qiáng)度與PVC樹脂的分子量有關(guān)，一般分子量越大的樹脂抗拉強(qiáng)度也越大，第二是與PVC樹脂的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。PVC的分子鏈主要是“頭-尾”結(jié)構(gòu)，這是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但由于工藝控制等原因，也會出現(xiàn)“頭-頭”和“尾-尾”結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不如“頭-尾”結(jié)構(gòu)，此外，還會因歧化而生成一些含有雙鍵的支鏈，這些支鏈極易引起分解，稱為缺陷結(jié)構(gòu)，有缺陷的分子結(jié)構(gòu)越多，其抗拉強(qiáng)度越小。

（2）一般UPVC管材配方中所含的復(fù)合熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗沖改性劑、填充劑（輕質(zhì)碳酸鈣）等都會不同程度地降低PVC管材的抗拉強(qiáng)度。

（3）UPVC管材材料由多種物料組成，只有各組分均勻混合、凝膠熔融，才能具有良好的抗拉強(qiáng)度。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就必須使擠出機(jī)有足夠高的剪切力。

顯然，在選定PVC樹脂和UPVC管材配方的情況下，影響管材抗拉強(qiáng)度的因素就是管材材料的塑化度。實(shí)際上該問題是許多廠家管材液壓試驗(yàn)不合格的主要問題。

固然，改變工藝條件，例如適當(dāng)升高加工工藝溫度，有時(shí)會有利于PVC樹脂的塑化，但對剪切力較弱的擠出機(jī)，升高機(jī)身溫度會降低剪切，塑化效果反而不好。此外，由于PVC樹脂易分解，加工溫度高往往產(chǎn)生PVC物料分解、造成工藝不穩(wěn)定、廢品率升高，需增加穩(wěn)定劑份數(shù)等一系列問題，實(shí)際上不利于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，還會增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

要使PVC樹脂獲得理想的塑化度，在配方中加入適量的ACR加工助劑無疑是選擇。加工ACR通過提高扭矩，增加剪切，在較低的加工溫度下實(shí)現(xiàn)PVC物料塑化度的提高，從而提高材料的抗拉強(qiáng)度，而且也可以改善管材的表面光潔度，增加熔體的流動性，從而也可以提高機(jī)臺的產(chǎn)能、降低廢品率，使工藝控制更加平衡。綜合考慮，加入適量ACR加工助劑，實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)成本的降低。

塑化不好的原因是多方面的，添加較多的輕質(zhì)碳酸鈣、填充料等，均可能使加工變得異常困難，不得不加入較多滑劑，而滑劑多了，物料在機(jī)身中又產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。在這種情況下，如果不添加一定數(shù)量的加工助劑，PVC混合料幾乎難以達(dá)到要求的塑化度。同時(shí)，由于輕質(zhì)碳酸鈣、填充料等的加入，物料的流動性也下降，會使機(jī)臺背壓升高，產(chǎn)能下降，這種情況下，加工助劑ACR不僅能促進(jìn)物料的塑化，同時(shí)能提高物料的流動性。塑化度與機(jī)臺的剪切力有關(guān)。隨著機(jī)臺使用時(shí)間的增長，螺桿和料筒因摩擦損耗而間隙增大，剪切力下降、塑化能力下降。這時(shí)也需要增加加工助劑的添加量，將物料塑化度調(diào)節(jié)到需要的程度，同時(shí)還可改善其流動性。管材塑化程度是否合格，可用浸漬試驗(yàn)來驗(yàn)證。

上面談到，影響UPVC管材抗拉強(qiáng)度的因素中還有配方中添加PVC樹脂以外的其它成份，其中抗沖改性劑是不可忽視的一個(gè)因素。

目前在管材中所用的抗沖改性劑基本上是CPE和抗沖ACR兩大品種，很多管材生產(chǎn)廠家的經(jīng)驗(yàn)證明在擠出配方相同的情況下，添加CPE的管材，抗拉強(qiáng)度明顯不如添加抗沖ACR的。試驗(yàn)證明，用6份ACR取代10份CPE，在達(dá)到相同或略高沖擊強(qiáng)度的情況下，抗拉強(qiáng)度可提高10%以上。

落錘試驗(yàn)

落錘沖擊試驗(yàn)是管材應(yīng)用性能中的重要指標(biāo)之一，用來檢驗(yàn)管材的抗沖強(qiáng)度。管材抗沖強(qiáng)度不合格的主要因素有：

UPVC管材材料的塑化度：像管材的抗拉強(qiáng)度一樣，抗沖強(qiáng)度也與塑化度有關(guān)，而且對沖擊強(qiáng)度的影響更大。塑化不好的管材脆性很大，無法通過落錘沖擊試驗(yàn)。如前所述，通過添加適當(dāng)份數(shù)的ACR加工助劑，借以提高管材的塑化度是獲得良好抗沖強(qiáng)度的首要方法。

配方中抗沖改性劑的性能、添加份數(shù)和分散性：脆性是PVC樹脂的固有特性，需要添加抗沖改性劑來提高抗沖強(qiáng)度?？箾_改性劑的改性效果取決于改性劑的性能、添加份數(shù)和分散性。研究證明，CPE的抗沖效果遠(yuǎn)不如抗沖型ACR，在基礎(chǔ)配方相同時(shí)，想達(dá)到同樣的抗沖強(qiáng)度，需要添加較多份數(shù)的CPE。除此之外，CPE與ACR的抗沖機(jī)理不同，ACR是以球狀分布在PVC基體材料中，依賴產(chǎn)生剪切帶和銀紋來吸收沖擊能量，達(dá)到抗沖目的。要達(dá)到此目的，除對抗沖型ACR的結(jié)構(gòu)性能有依賴外，還取決于抗沖型ACR的分散性，抗沖型ACR顆粒是由無數(shù)個(gè)球形小顆粒組成，在高混機(jī)和螺桿剪切下容易破裂成更小的球形顆粒分散到基體材料中去。CPE顆粒由上百億個(gè)線形的CPE分子相互纏繞形成，難以均勻地分散在PVC中。國外高速擠出機(jī)的機(jī)臺現(xiàn)在極少使用CPE作為抗沖改性劑，而是使用抗沖型ACR。高速擠出條件下CPE在PVC基體中產(chǎn)生的堆集現(xiàn)象不但影響抗沖效果，而且使基體材料不均勻，局部拉伸強(qiáng)度大幅度降低，在UPVC管材液壓試驗(yàn)或管材使用中極易產(chǎn)生破裂。

可見，抗沖型ACR可以較少的添加份數(shù)達(dá)到良好抗沖強(qiáng)度，又對PVC材料抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生較小影響，這是CPE無法相比的大優(yōu)點(diǎn)。

維卡軟化點(diǎn)

維卡軟化點(diǎn)是塑料材料的熱性能的表征。維卡軟化點(diǎn)高的材料表明在其升溫時(shí)，熱變形和強(qiáng)度下降要比維卡軟化點(diǎn)低的材料小。所以許多塑料制品中均規(guī)定了材料的維卡軟化點(diǎn)指標(biāo)，其目的是保證在規(guī)定的使用范圍內(nèi)，制品不會因變形和強(qiáng)度下降而失去應(yīng)用性能。

在PVC樹脂選定的情況下，影響維卡軟化點(diǎn)的主要因素是抗沖改性劑，CPE和抗沖型ACR均屬橡膠彈性體，有使PVC制品維卡軟化點(diǎn)下降的趨勢。但由于抗沖型ACR的分子結(jié)構(gòu)不同于線形的CPE為“核-殼”結(jié)構(gòu)，CPE為“海-島”結(jié)構(gòu)，同時(shí)添加份數(shù)又少于CPE，因此對維卡軟化點(diǎn)的影響不像CPE那樣明顯，這也是不少管材廠家在選擇抗沖改性劑時(shí)抗沖型ACR的原因之一。

縱向回縮率

縱向回縮率表征UPVC經(jīng)歷從高溫至低溫后，管材縱向尺寸的變化大小。如果管材的縱向回縮率過大，在溫度降低后，管材將因收縮而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力與其它應(yīng)用情況下產(chǎn)生的應(yīng)力相疊加，加速管材破壞的速率，長距離鋪設(shè)的管線在未回填之前也會因“熱脹冷縮”現(xiàn)象造成管線被拔開。實(shí)踐證明，由于UPVC管材中需要添加的ACR份數(shù)要小于CPE，因而對縱向回縮率的影響也小于CPE。此外，縱向回縮率還與模具配套和工藝控制有關(guān)。

耐候性

UPVC管材的耐候性表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是變色性，二是強(qiáng)度衰減性。很明顯前者影響管材的外觀，后者影響管材的使用壽命，在門窗型材和其它制品中存在同樣的問題。根據(jù)所做的耐候性試驗(yàn)數(shù)據(jù)及大量的研究證明，抗沖型ACR有著CPE無法比擬的耐候性，在UPVC管材中使用抗沖型ACR有著長期潛在的經(jīng)濟(jì)效益。

熔體強(qiáng)度

加工過程中，UPVC物料的熔體強(qiáng)度對高填充輕質(zhì)碳酸鈣、其它填充料等對管材的強(qiáng)度有著十分明顯的消弱作用，在填充組分高的情況下，熔體強(qiáng)度下降，在高剪切和牽引的作用下，容易產(chǎn)生熔體破裂（鯊魚皮）現(xiàn)象，形成表面的缺陷，造成UPVC管材力學(xué)性能下降。加工型ACR由于分子量大，與PVC樹脂相容性好的原因，有助于提高物料的熔體強(qiáng)度，從而獲得高強(qiáng)度的UPVC管材制品。

綜上所述，對于UPVC管材生產(chǎn)，建議添加1.5-3份ACR類抗沖改性劑，配合1-2份ACR類加工改性劑，可獲得綜合性能較好的UPVC管材制品，并且隨著人們對PVC增韌改性研究的不斷深入，必定會出現(xiàn)更多的新方法、新思路，使PVC樹脂在各個(gè)領(lǐng)域取得更為廣泛的應(yīng)用。