洪汇新材“新”科技：新型功能改性剂及其在PVC型材中的应用
引言：PVC树脂是我国常用的五大塑料原料之一，因其价格低廉、综合性能优异，获得了世人的青睐，年产量达1900万吨以上(见图1)。其中60%-70%的PVC树脂用于生产PVC硬制品，使其在门窗异型材、管材、建筑防水、装饰装修等领域获得了广泛应用，而随着新基建和新型城镇化建设步伐加快，PVC的应用领域将越加广泛(见图2)。
图1. 2018-2020年PVC产量统计(数据来自“买化塑•研究院”)
图2. PVC下游应用领域统计(数据来自“买化塑•研究院”)
PVC是一种极为特殊的热塑性材料，为了克服PVC自身加工流动性差、冲击强度低的缺陷，在加工时必须加入PVC用量1%-2%的加工改性剂和5%-12%的抗冲击改性剂才能获得性能良好的PVC制品。常用PVC加工改性剂有加工型ACR(聚丙烯酸酯类);抗冲击改性剂则包括抗冲型ACR(核壳结构聚丙烯酸酯类)、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、CPE(氯化聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯)等。但上述改性剂均存在不同的缺点，比如ACR价格昂贵、CPE和EVA不透明、MBS价高不耐候等。此外，受制于国外技术壁垒，国内ACR和MBS改性剂的合成技术水平较低，每年仍需大量进口。因此，面对百万吨级持续增长的PVC改性剂市场，制备一款技术成熟、性价比高、透明性好、耐候性佳、兼具优异加工性和抗冲击性特点的改性剂就显得特别重要，洪汇公司研发团队经过不懈努力，开发的VCE树脂填补了市场空白，充实了市场需求。
功能改性剂VCE树脂简介
VCE树脂是一种由氯乙烯和多种丙烯酸酯类单体经多段聚合工艺共聚而成的新型PVC功能改性剂。其与PVC相容性好，兼具加工型改性剂和抗冲击型改性剂的特点，与主流抗冲改性剂有良好的协同效应，可替代加工型改性剂并显著降低抗冲改性剂的用量。可用于硬质PVC型材、管材制品当中，可使制品的拉伸屈服强度、维卡软化点显著提高，制品尺寸变化率及口模析出得到明显改善，抗冲改性剂和外润滑剂用量减少，用户的生产成本得到有效降低。
相比传统的加工型改性剂ACR和抗冲击改性剂CPE，VCE树脂与PVC树脂之间由于存在相同的氯乙烯基团以及相近溶度参数的丙烯酸酯类基团(甲基丙烯酸甲酯)，因此其与PVC树脂的结合力更强，相间相容性更好。其次，VCE树脂中接枝的低玻璃化温度酯类(丙烯酸丁酯、异辛酯)，起到了内增塑作用，提高了加工和制品的应用性能。
在PVC/CPE共混体系中，VCE树脂中丙烯酸酯类的柔性支链一方面改善了橡胶相的分散均匀度，极大地提高了弹性利用率，另一方面，VCE树脂通过与PVC树脂间形成的分子缠结，最大限度地保持了PVC原有的高硬度等力学性能，第三，VCE树脂中不含有双键，因此可以用于有耐候要求的户外制品，最后，VCE树脂还具有阻燃、绝缘、耐腐蚀等优良性能。
表1 VCE树脂与传统改性剂的对比
通过表1可以看到，VCE树脂比MBS耐候、比ACR阻燃、比CPE透明，同时还具备绝缘、耐腐蚀的特性，因此综合性能更加优越。
功能改性剂VCE树脂在PVC型材中的应用
PVC型材是由PVC树脂、稳定剂、润滑剂、加工助剂，抗冲改性剂和填充物经混料、挤出、牵引、冷却定型、裁切等设备生产制得。
目前国内常见的PVC型材配方大多采用CPE体系，碳酸钙填充量在10-40份，CPE用量8-10份。由于VCE树脂的结构特点，因此应用于PVC型材中可以替代配方里的加工型ACR并显著降低CPE的使用量，生产工艺参数与原有CPE体系基本保持一致。
表2 常见PVC型材VCE体系和CPE体系配方表
通过表2可以看到，对比两种体系的PVC型材配方，VCE体系中由于CPE用量减少，加之VCE结构特性的影响，因此外润滑PE蜡的用量要适度降低，否则会严重影响产品的性能。
表3 VCE体系和CPE体系PVC型材性能对比
使用表2配方生产的PVC型材制品，按照GB/T8814-2017进行检测其力学数据如表3所示。可以看出，采用VCE树脂后，PVC型材的刚性显著提高，尺寸变化率有所降低，表明PVC型材的抗变形能力增强、耐温性提升，实用效果更好。
结论
VCE树脂作为一种新型PVC功能改性剂，通过分子结构设计，赋予了它更多的功能性。它改善了PVC树脂和各填充助剂之间的相容性，优化了塑化均匀度和橡胶相的分散度，提高了制品的力学性能，为PVC型材加工行业提供了一个新的选择。洪汇新材所生产的VCE产品已进入芜湖海螺型材科技股份有限公司的采购体系并已正常供货，海内外市场拓展正有序推进中。
关于洪汇新材：
无锡洪汇新材料科技股份有限公司成立于2001年，主要从事氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂和氯乙烯共聚乳液及其改性水性系列产品的研发、制造和销售;依托强大的研发能力和生产经营能力，已形成了高性能的氯醋二元系列、羧基三元系列、羟基三元系列及氯乙烯共聚乳液及其改性水性系列等数十个牌号产品，公司现有氯醋树脂设计年产能10万吨、水性工业涂料基料设计年产能6万吨，系国内行业领先企业。公司于2016年6月在深圳证券交易所(股票代码：002802)成功上市。
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