改性纳米二氧化硅对PVC树脂性能的影响分析

张正辉

摘要：本文围绕改性纳米二氧化硅对PVC树脂性能的影响议题进行了分析，文章首先对PVC树脂性能的试验制备进行了阐述，然后分别从改性纳米二氧化硅对PVC树脂流变性能和树脂光泽性能两个方面影响进行了论述。分析结果表明，改性纳米二氧化硅与PVC树脂的相容性较好，用量适当的改性纳米二氧化硅可以改善树脂的消光性能。

关键词：性能;改性纳米二氧化硅;PVC树脂

一、引言

我国是PVC树脂生产大国，年产量在全球居首位。树脂种类中以通用型树脂为主，专用型树脂种类和数量较少。近年来，随着市场对PVC树脂需求量的整体提升，越来越多专用型树脂成为企业关注和研究的重点。消光PVC树脂生产技术需要攻克的难题之一是消除PVC产品表面对光纤的反射和散射，降低光泽度。业内采用的处理方法有：物理法去除产品表面的微小凹凸，提高产品表面平整度，实现消光效果;在PVC产品表面进行涂覆处理，用消光涂料实现消光效果;添加消光剂降低产品光泽度。纳米二氧化硅是一种具有良好物理化学性能的材料，经过改性后可以加入到PVC生产物料中，以改善PVC树脂的综合性能。

二、检测PVC树脂性能的试样制备

试验仪器：开炼机、混料机、哈克转矩流变仪、硫化机、光泽度测试仪、电子显微镜、能谱分析仪试验总共分7个配方，具体的配方如表1所示。

根据试验不同组别的配方分别称量原料，分别将原料在混合机中混合，当温度达到110℃时候出料，然后转移到低速混合机中搅拌，温度冷却到50℃时候得到干混料。

不同配方下得到的干混料分别进行树脂流变性能和光泽性能测试。流变性能采用哈克转矩流变仪试验，设置加热区温度180℃，转子转速35r/min，加入干混料的重量为70g。光泽性能根据国标中塑料镜面光泽试验的方法和要求进行测试。称取150g干混料在开炼机上，160℃初步塑化，然后将试验样品裁好置于模具内翻入平板硫化机制板，温度设置为175℃，塑化10min后热压5min，冷却3min后取出，制成样板，测试入射角为60°条件下的光泽度。

三、改性纳米二氧化硅对PVC树脂流变性能的影响

对不同配方下的PVC树脂样品流变曲线进行分析，观察添加纳米二氧化硅对PVC树脂流变性能是否有影响。1#和2#的配方区别仅仅是添加纳米二氧化硅和未添加纳米二氧化硅。1#配方的干混料扭矩曲线先是出现塑化峰，之后逐渐降低，平衡扭矩为12.13N·m。2#配方是添加了0.5份纳米二氧化硅得到的干混料，流变曲线中没有发现明显的塑化峰，而且随着时间的延长，扭矩呈现缓慢上升的趋势。虽然2#配方下的样品流变曲线扭矩上升，但是平衡扭矩为7.58N·m，仍然低于1#配方下样品的平衡扭矩。由此可见，再加入0.5份纳米二氧化硅后，PVC樹脂的流变性能得到较明显改善。2#、3#、4#、5#、6#配方的区别是纳米二氧化硅加入量不同。从2#到6#，加入纳米二氧化硅的量逐渐增多。通过2#、3#、4#、5#、6#配方下的干混料扭矩曲线，观察纳米二氧化硅加入量对PVC树脂流变性能的影响。结果发现，2#、3#配方下的干混料塑化速度明显比4#、5#、6#配方下的干混料塑化速度快，说明当纳米二氧化硅的用量较少时，干混料的塑化速度更快，更有益于改善PVC树脂产品流变性能。当纳米二氧化硅加入量超过1.0份后，从4#配方开始，5#配方、6#配方条件下的干混料初期的塑化速度慢，不利于改善PVC树脂产品流变性能。分析原因可能是与纳米二氧化硅离子在PVC树脂基体中分散性和相容性有关，纳米二氧化硅加入量过多会导致纳米二氧化硅在PVC树脂基体中的分散性差，不利于改善PVC树脂流变性能。7#与其他配方的区别是加入了消光PVC树脂。对比7#和4#、5#、6#配方下的干混料流变性能，发现7#配方下的干混料平衡扭矩比4#、5#、6#配方下的干混料平衡扭矩明显要高，说明加入消光PVC树脂的干混料塑化性较差。

四、改性纳米二氧化硅对PVC树脂光泽性能的影响

对不同配方下的干混料样品进行光泽度测试，得到结果如表2所示。

当纳米二氧化硅的加入量不超过1.5份时，干混料样板的光泽度变化不明显，说明少量的纳米二氧化硅对PVC树脂的光泽性能影响不大。当纳米二氧化硅加入量超过1.5份时，样板的光泽度变化更加明显，说明加入纳米二氧化硅对PVC树脂光泽性能影响较大，可以产生较好的消光效果。可能的原因是加入纳米二氧化硅后，少量的量无法在样板表面形成凹凸不平，不能产生消光效果，随着纳米二氧化硅加入量增加，表面形成不平整的凹凸，产生了较好的消光效果。

五、结语

本文对改性纳米二氧化硅对PVC树脂性能的影响进行了分析，试验结果表明，加入适量的纳米二氧化硅可以改善PVC树脂产品流变性能，降低产品消光性，有益于提升PVC树脂产品质量。

参考文献：

[1]魏庆渤.纳米二氧化硅改性聚氯乙烯的研究[D].河南大学，2019