
CPE即氯化聚乙烯,由專用高密度聚乙烯(HDPE)經氯化而制得的,即用氯原子部分取代HDPE分子鏈上的氫原子的產物。干燥后為白色粉末,無毒。
CPE分子式:CH2-CHCl-CH2-CH2 ]n
英文簡稱:CPE 或CM 氯化聚乙烯(CPE)為飽和高分子材料。
1.所用PE種類的-----由高分子量聚乙烯所得的CPE有較高的黏度和拉伸強度,但這種CPE與PVC樹脂間的附著力低,用低分子量的聚乙烯所得的CPE的黏度和拉伸強度較低,采用高密度聚乙烯所得的CPE有良好的耐熱變性能。
2.原料粒子的大小-----粒度太小時易形成凍膠或團塊狀CPE,粒徑過大時氯的分布不均勻,難溶于有機溶劑,粒度范圍在0.1-200 μm最佳。
3.CPE氯化程度的高低-----氯含量在25%以下時,與PVC相容性差,不能作為改性劑用;氯含量大于40%時與PVC相容性好,可作為固體增塑劑用,不適合做沖擊改性劑;氯含量為36-38%的CPE具有良好的彈性及與PVC相容性,因而廣泛用作PVC抗沖擊改性劑。現使用最多的是含氯35%的CPE,氯含量在35%左右的CPE其結晶度和玻璃化溫度均較低,具有良好的橡膠彈性,并且與PVC有適宜的相容性,被廣泛作PVC硬制品的抗沖擊改性劑作用。
主要是用懸浮法生產CPE,懸浮法又分為水相法和鹽酸相法。水相法氯氣利用率高,產品含氯量穩定,但設備腐蝕嚴重,三廢量大。鹽酸相法是最先進的生產方法,流程知短、產品品質穩定,且三廢低。
1)國內CPE型號一般用如135A、135B、140B、135C等來標識,其中第一位數字1和2表示殘余結晶度(TAC值)的大小,1代表TAC值在0-10%,2表示TAC值>10%,第2、3位數字表示氯含量,如35表示氯含量為35%,最后一位是字母ABC,用來表示原料PE分子量的大小,A為最大,C為最小。
2)分子量的影響:CPE的A型料分子量最大,熔融黏度也大,其黏度與PVC最匹配,在PVC中分散效果最好,可以形成理想的網絡狀的分散形態,所以一般選擇CPE的A型料做PVC的改性劑。
3)TAC值:TAC值表示CPE分子中PE結晶和無定形態的含量,從一定程度上反映了CPE分子上氯原子的分布均勻情況,TAC值大,表示PE鏈段結晶多,而PE鏈段與PVC相容性差,TAC值小則PE與PVC相容性好,一般選TAC值小于5的CPE作為抗沖擊劑。
加入量在10分以下時PVC的抗沖強度隨CPE的加入而很快增大,但再進一步提高CPE的加入量則PVC抗沖強度提高的很少。因此,作為抗沖擊劑使用,CPE的加入量以8-10份為宜,同時隨著CPE的增加,PVC共混物的拉伸強度持續下降,斷裂伸長率增加,如以拉伸強度與斷裂伸長率的乘積表示其韌性,則很明顯隨著CPE加入量的增加PVC韌性明顯會提高。
有文獻認為在8份以上時,CPE超過在PVC中的飽和溶解度而從PVC中析出,形成PVC為海,CPE為島的微相分離結構,從而較大幅度提高了PVC的沖擊強度,也有文獻認為CPE在超過6份時,能在配方中形成一個網絡,從而起到沖擊改性作用,但CPE在低添加量下(如1份)時,既不能在配方體系中形成一個網絡,也不會超過其在PVC中的飽和溶解度而析出,它在配方中的沖擊改性作用甚微。
CPE添加份數低于5份時,是延遲塑化的,在5份時其對配方體系的塑化基本沒有影響。在CPE超過5份時起著促進塑化的作用,隨著CPE的增加,配方的塑化時間越來越短,最大塑化扭矩和平衡扭矩增高,塑化溫度逐漸下降。
CPE的氯含量為35%,它的結構中存在兩個鏈段:一種是氫原子被氯原子取代的氯化鏈段,此段結構性較強,與PVC相似,兩相容性良好,另一種是氫原子沒被氯原子取代的PE鏈段,此段結構極性很弱,與PVC相容性差,在PVC之間起外潤滑作用,能延遲PVC的塑化。
CPE的玻璃化溫度在10℃左右,而PVC為80℃,在試驗條件下,CPE表現出比PVC更早變軟塑化的趨勢和稍高的黏度,當CPE添加量少時,CPE與PVC相容性良好的極性鏈段總量少,PE鏈段的外潤滑的占主導地位,延遲體系的塑化,隨著CPE的增加,大量CPE分子的提前變軟塑化和更高黏度促使整個配方體系的黏度增加,此時,CPE對整體物料的黏度的影響克服了其結構中PE鏈段的外潤滑作用,使整個配方體系在更低的溫度下開始塑化,對物料塑化起促進作用。
有的客戶在使用CPE時,伸手抓上一把,明顯感覺鈣粉沾手,甚至一些大品牌的料也有此種現象,反而是一些地產牌子的CPE不但價格便宜,而且使用起來不沾手,沒有粉塵,這是什么緣故呢?
以上現象要從CPE的填充成分鈣粉說起,為了防止CPE結塊,國標規定CPE中要添加不超過5份的鈣粉作為隔離劑,目前正規廠家使用的多為傳統的輕質碳酸鈣,這種鈣粉細度高,分散效果好,能夠有效均勻地滲透到CPE分子中,起到良好的隔離和防結塊作用,但是確實在感官觸碰中會有少許的粉塵,但并不影響CPE的韌性、拉伸強度、塑化等指標,可以放心使用。
而近幾年,為了以次充好、降低成本,很多廠家開始使用顆粒鈣作為CPE的填充成分,下面重點介紹一下顆粒鈣的成分及優缺點:
成分
顆粒鈣是由85%的碳酸鈣、10%的硬脂酸、5%的PE蠟、偶聯劑、增塑劑等成分組成。
優點
1. 由于顆粒鈣中的鈣粉經過了硬脂酸、偶聯劑等的包裹,幾乎沒有粉塵,在使用中粉塵小;
2. 由于顆粒鈣粉塵小,偽裝好,在使用中不易察覺,很多廠家大量填充,對CPE生產廠家來說,生產成本降低。
缺點
對終端客戶使用中,填充了顆粒鈣的CPE以下缺陷是不容忽視的:
1. 不防結塊:由于顆粒鈣處理之后顆粒較大,分散性較差,不能有效的對CPE粒子進行包裹、隔離、分散,起不到應有的隔離、防結塊的作用;
2. CPE韌性下降:由于填充了增塑劑等成分,會一定程度影響CPE的韌性和維卡、制品易發脆、易折斷;
3. 塑化改變:由于顆粒鈣成分中含有10%的硬脂酸,會影響產品的塑化,尤其對于扣板、波紋管等薄制品,會出現塑化改變、有白點等現象;
4. 不易混勻,批次穩定性降低:當顆粒鈣填充量大時,由于與CPE本身比重差距較大,會造成不易混勻,批次穩定性降低,會給終端制品造成品質波動。
綜上所述
顆粒鈣的使用,會使得CPE在感官和使用上存在粉塵小的印象,但實際則會影響CPE的品質,建議大家在選擇時不要盲目的通過手感來判讀CPE的好壞,一定要用科學的方法鑒定和測量CPE的鈣粉含量。