PVC废水处理工艺五篇

PVC废水处理工艺 篇1

1 企业现状介绍

新疆天业化工有限责任公司 (以下简称:天业化工) 是2004年新建年产18万吨离子膜烧碱, 20万吨PVC的氯碱企业, 创造了氯碱行业当年建设当年投产见效的奇迹。目前18万吨离子膜烧碱, 20万吨PVC已全面投产。天业化工为解决乙炔站电石渣问题配套上马30万吨水泥项目。对乙炔上清液采用循环冷却回用工艺, 但由于对乙炔站整体水利用未考虑周全, 致使乙炔上清液仍有部分排放。天业化工对环保非常重视, 为解决乙炔上清液的问题, 组织了技术攻关, 设计了乙炔站新的水系统利用工艺, 用于解决乙炔上清液的问题。

2 原设计工艺流程简述

乙炔清净塔废次钠收集进废水槽, 使用废水槽中的水向乙炔气冷却塔、水洗塔供水。乙炔气冷却塔、水洗塔回水再回到废水槽, 这样会造成废水槽中的水温度升高, 为降低乙炔气温度, 需向废水槽、乙炔气水洗塔补充新鲜水。废水槽多余的水全部送发生器。流程如图1:

3 存在问题

其一、冷却系统补充新鲜水的量比较大, 造成新鲜水消耗较高。其二、由于乙炔气冷却、净化系统补水多, 送往发生器的水太多, 使发生器溢流量大, 既造成乙炔气夹带损失增大, 又造成上清液流量增大, 加大了排污量。

4 解决措施

基于此情况, 我们首先对发生系统需水量进行了估算, 结果如下:电石渣浆浓缩后压滤, 干渣含湿量为33—35% (W%) , 20万吨/年PVC每小时因电石干渣和蒸发损失带走大约15M3/小时水, 即每小时需补充15--20M3水。因此通过上清液自身循环, 乙炔发生系统无需补充新鲜水, 而且可以实现废水零排放。对于乙炔气净化系统, 我们这样考虑:因酸性废水不能直接排放, 可用于冷却乙炔气。乙炔气冷却塔、水洗塔喷淋水用7℃冷冻水降温后进塔, 无需补充新鲜水。

5 新设计工艺流程简述

乙炔清净塔废次钠收集进废水槽B, 槽B中的废水用于向乙炔气水洗塔供水, 水循环使用;为保证水洗塔喷淋水温度, 在水洗塔塔前加换热器, 以7℃水冷却。水洗塔出口向乙炔气冷却塔部分供水, 冷却塔水循环使用;塔前加换热器, 以循环水冷却保证喷淋水温度, 减小乙炔气水洗塔负荷。乙炔清净系统新工艺简图如图2:

由于废次钠水PH值在4左右, 换热器应选用石墨材质。每个塔实现独立循环, 可充分利用温度较低的废次钠水, 而且该工艺不需补充一次水, 废次钠水经过两次利用后排放, PH值在8左右, 硫化物:0.38--0.61mg/l, 低于环保标准要求的PH值为9和硫化物≤1mg/l的指标, 可实现达标排放。

因用冷冻水代替了新鲜水降温, 又可减少新鲜水用量和排污量。

原设计上清液循环工艺如图3:

上清液循环工艺除可取消溢流外, 其他不做变动。由于废次钠水回用发生会造成电石渣CL-含量增高, 可降低水泥标号, 故废次钠水排放至污水处理站, 曝气处理后可作为乙炔站生产次钠用水。发生系统每小时补充15--20M3水, 拟用聚合回收过滤后的母液水补充。

6 存在问题

其一、冷却系统补充新鲜水的量比较大, 造成新鲜水消耗较高。其二、由于乙炔气冷却、净化系统补水多, 送往发生器的水太多, 使发生器溢流量大, 既造成乙炔气夹带损失增大, 又造成上清液流量增大, 加大了排污量。

7 总结

PVC废水处理工艺 篇2

在卷材防水层中,卷材本体在无孔洞、无裂纹的情况下不会发生渗漏,而卷材之间的接缝,则是经常产生渗漏的部位。卷材之间的理想接缝应具有如下性能:1)相容性:粘结密封材料不得与卷材本体产生有害的物理或化学作用;2)耐久性:接缝材料的耐久性应不低于卷材本体,不得早于卷材本体老化失效;3)接缝强度:接缝强度应不低于卷材本体强度,当防水层受外力作用时,应在接缝部位以外断裂;4)密封性能:接缝部位应具有水密性和气密性。

PVC防水卷材具有良好的耐候性、耐臭氧及耐化学介质腐蚀的特性,物理化学性能优异,可暴露使用,也可在其表面覆盖无机保护层,深埋地下时其使用寿命更长久。目前,我国在铺设PVC防水卷材时,接缝主要采取热熔焊接技术,分单缝和双缝焊接两种。

热熔焊接工艺在实际应用中,由于受现场条件的限制,很难保证焊缝质量均匀一致,如焊接宽度不均匀、熔化不均匀甚至出现漏焊。焊接结束后,都要对焊缝质量进行检验。采用单缝焊接时,对焊缝质量进行气密性检验的方法比较麻烦,且很难发现渗漏点。另外,由于对焊缝质量的检查采用抽查方式,所以不可能检验所有接缝的焊接质量,即使检查出某条焊缝不严密,也很难检查出透气点,通常的做法是把整条接缝重新焊接。因此,热熔焊接这种施工方法不能100%保证焊缝质量,给工程带来了渗漏隐患。

针对上述问题,我们对PVC防水卷材的接缝工艺进行了研究,开发了用新型粘结剂粘结密封PVC防水卷材接缝的新工艺。

1 粘结剂的选择

通过大量探索和试验,选取性能优异、与PVC卷材材性相容的单组分聚脲防水涂料SJK590(以下简称SJK590),用于卷材接缝和细部节点的粘结与密封。SJK590可以暴露使用,同类产品在国外已经有10年以上的成功应用经验,其耐久性能不低于PVC卷材;用于卷材接缝的粘结和密封时,与PVC卷材之间不产生有害的物理或化学作用,符合耐久性与相容性的要求。

1.1 单组分聚脲防水涂料工作原理

单组分聚脲由异氰酸酯封端物质与特殊叔胺基类封端物质或者酮亚胺(或醛亚胺)等组成。封端胺基暴露于空气中后,形成仲胺基团物质,与异氰酸酯形成脲基,反应过程无催化剂。

1.2 SJK590的主要物理性能

由国家建筑工程质量监督检验中心检测的SJK590的物理力学性能见表1,有害物质含量见表2。

注:1)指GB 18583—2001《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物限量》标准;2)指《奥运工程环保指南》。

由表1和表2可以看出,SJK590有害物限量达标,环保性好;具有优异的耐人工老化和抗紫外线性能,长时间暴露于室外,颜色不发生根本改变;具有优异的力学性能和较高的弹性。

2 试验部分

2.1 剪切粘结性能试验

2.1.1 试验方案

剪切强度可以很好地反映卷材接缝处的粘结强度,通过测定不同试件在标准状态下和热处理、碱处理后卷材间的剪切性能,可以分析和判定SJK590在接缝处能否与PVC防水卷材匹配相容,是否具有良好的耐热老化和耐腐蚀性,以及接缝强度能否满足技术要求。

选取不同厂家外露和非外露2种类型的4组PVC防水卷材作为粘结基材进行试验,试验按照JC863—2000《高分子防水卷材胶粘剂》进行。

2.1.2 试验准备1)试验材料

单组分聚脲防水涂料:北京森聚柯公司生产的SJK590,灰色,浓稠液体状。

PVC防水卷材:1.5 mm厚的均质非增强PVC防水卷材(无胎基),外露和非外露各2组,试验前先用丙酮清洁表面,再用无水酒精清洁3遍,自然晾干。

2)试验设备

拉力试验机,速度为250 mm/min,力值范围为(0～2 500)N。

3)试件制备

SJK590和PVC防水卷材在标准试验条件下放置24 h。将每种PVC卷材沿纵向各裁取200 mm×300 mm的试片6块,用毛刷在每块试片上涂刷SJK590,涂胶面积100 mm×300 mm,晾置30 min后进行粘合,在标准条件下放置24 h。然后在已粘合好的试片上各裁取5块50 mm×300 mm的试样,继续标准养护168 h。

每一组PVC卷材各制备15个试样,分别用于标准条件、80℃烘箱热处理和10%的Ca(OH)2碱处理3种试验条件下的对比试验。热处理后试件在标准试验条件下放置24 h;碱处理后试件用清水冲洗干净,在标准试验条件下放置24 h。

2.1.3 结果与讨论

试验速度为250 mm/min,夹具间距为200 mm,剪切性能试验结果见表3。

从表3可看出:1)用SJK590粘结PVC防水卷材时,不管是外露还是非外露的样品,剪切试验时均出现卷材本体断裂,说明SJK590作为PVC防水卷材接缝的粘结剂,其粘结强度大于卷材本体强度,符合技术要求。2)PVC防水卷材间的粘合性在标准条件下结果为(14.1～23.2)N/mm且卷材本体断裂,远远高于我国行业标准技术要求的2.0 N/mm;热处理和碱处理后测定剪切性能时,大部分为卷材本体断裂,且未出现搭接区内胶粘剂熔化和粘合力急剧下降现象,说明对于PVC卷材,SJK590是一种很好的接缝粘结剂。3)未出现目前国内市场上聚氨酯类胶粘剂粘结PVC卷材遇到的热处理时组分明显迁移的问题。

注:带*的数据指拉伸过程中卷材本体出现断裂时的强度值。

2.2 剥离粘结性能试验

作为密封材料,必须和基层之间具有较高的粘合力。要判定SJK590是否也能很好地解决PVC防水卷材间的接缝密封问题,需要测定它与PVC基材之间的剥离强度和破型现象。

2.2.1 试验方案

选用外露和非外露PVC防水卷材各2组,试验按GB/T 2791—1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》进行;通过测定SJK590与各种试验基材的剥离强度,检查剥离时的破坏状况,记录并计算剥离强度和PVC基材上的粘结破坏面积的百分率,以确定SJK590是否可用于PVC防水卷材接缝之间的密封剂。

2.2.2 试验准备

1)试验材料和试验设备

同2.1.2,剥离速度为100 mm/min。

2)试件制备

将各种待检的卷材和SJK590在标准试验条件下放置24 h。将每种PVC防水卷材沿纵向各裁取200 mm×150 mm的试片4块,卷材表面用丙酮清洁干净,用毛刷在每块试片上涂刷SJK590,涂胶面积150 mm×150 mm,晾置30 min后进行粘合,在标准条件下放置24 h。然后在已粘合好的试片上各裁取5块25 mm×200 mm的试样,继续标准养护168 h。

每一种PVC防水卷材各制备10个试样,分别用于标准条件和浸水168 h 2种试验条件,并对结果进行比较。

2.2.3 结果与讨论

将养护好的试件装入拉力试验机,以100 mm/min的拉伸速度,沿180°方向进行拉伸,测定PVC卷材之间的剥离强度,记录剥离时的拉力峰值和粘结破坏情况(其中浸水试件从水中取出后立即进行试验)。剥离性能试验结果见表4。

从表4可以看出:1)不管是标准试验条件还是浸水处理后,非外露PVC卷材均为内聚破坏,有的甚至出现卷材本体断裂;虽然外露PVC卷材的破坏形式全为100%粘结破坏,也就是从粘结面脱开,但其剥离强度远高于JC 863—2000《高分子防水卷材胶粘剂》标准中1.0 N/mm的技术要求。2)从剥离强度和破坏形式上综合分析,SJK590不仅能作为PVC防水卷材之间的粘结剂,而且能作为PVC防水卷材间的密封材料。

3 结论

PVC废水处理工艺 篇3

提高聚氯乙烯树脂生产过程中的核心设备—聚合釜的单釜生产能力，是目前PVC生产企业关注的重点之一，聚合反应中途连续注水工艺是一项投入低、 见效快、 收益高的新工艺。

早在20世纪70年代中期，国外就有利用在聚合过程中聚合釜内物料体积不断收缩的特点来提高产品质量和产量的报道。80年代， 国际上大型的聚氯乙烯生产企业均采用连续注水工艺；在国内的引进装置中，也使用了该工艺；目前，部分国产装置 （ 如30m3、70 m3聚合釜） 也开始采用该工艺。

某集团公司目前有8台30m3聚合釜， 为了配套电石法氯乙烯装置的扩容， 在不增大投资的前提下，开展了提高聚合釜的单釜生产能力的研究和实施，其中聚合反应中途连续注水是一项主要的措施。

1、聚氯乙烯生产现状

在氯乙烯聚合装置中， 生产配方中的水油比（ 质量比） 为1.87：1.00， 一般不再在聚合反应过程中向釜内补充水； 这种状况存在着不少的弊端。

（ 1） 生产配方的水油比较大， 单釜的单体加入量减少， 使聚合釜的单釜生产能力下降。

（ 2）在反应过程中，pvc树脂颗粒逐渐形成， 釜内自由流体减少， 体系的黏度增大， 传热系数下降，不利于反应热的及时移出， 造成聚合控制波动， 甚至失控， 影响安全生产。

（ 3） 随着反应进行、 釜内物料体积收缩，料位下降，使夹套及内冷管逐渐露出物料体系， 造成聚合釜的有效换热面积减少，不利于反应热的移出。

（ 4） 随着釜内物料体积的收缩，釜内气相空间增大，造成气、液相界面不断下降， 气、液相交界处产生较为严重的黏附和结块现象。

对于上述（ 2） 、（ 3） 问题，如果采用减少引发剂用量、延长反应时间、聚合后期打冷冻水等措施来弥补，则会使聚合的生产能力和设备利用率大大下降。

2 注水工艺的依据及优点

氯乙烯悬浮聚合属于沉淀聚合，由于pvc树脂的密度 （ 约1400kg/ m3） ，远大于氯乙烯单体的密度；因此，随着聚合反应转化率的逐渐提高，vcm聚合生成疏松多孔的pvc粒子，釜内物料体积出现较大程度的收缩。

利用聚合反应过程中物料体积不断收缩的特点，在初始水油比较低的情况下， 随着反应的进行，向釜内连续补充无离子水，即“ 聚合反应中途连续注水工艺” 。该工艺不仅可以抑制反应后期的热峰值，而且可以提高树脂的质量和产量，提高设备的利用率。

（ 1） 在装料系数不变的前提下，降低初期的水油比，可增加单体的加入量， 提高生产能力及设备利用率。

（ 2）冷无离子水的注入弥补了反应过程中釜内自由流体水量的减少，阻止了物料体系黏度的增加，使反应热能及时、有效地被移出，容易控制聚合反应。

（ 3） 冷无离子水的注入弥补了物料体积的收缩，保证了夹套、 内冷管的换热面积。 同時也吸收了部分热量，有利于反应热的移出及反应温度的控制。

（ 4）由于釜内物料收缩了的体积被无离子水弥补， 气、 液相界面的变化较小， 有利于减轻气、液相交界处的黏釜状况。

（ 5） 聚合配方中的水油比的降低，有利于树脂颗粒形态的规整和后加工。

（6） 可适当提高引发剂的用量，或采用高效复合引发剂，缩短反应时间、提高生产能力。

3 连续注水工艺的设计

3.1注水方式简介及其选择

3.1.1 根据聚合反应速率变速连续注水工艺

该法根据聚合转化速率连续变速注水，及时、准确地注入补充水，使注水速率与物料体积收缩速率相同， 使釜内的反应物料体积恒定。因此，可以很好地维持反应物料体积和物料体系的黏度。但需要同时检测多个过程变量（ 如夹套水流量、 注入水流量、夹套水进出口温度、 聚合釜内温度、 注入水温度、 环境温度等） ，并经过复杂计算，由计算机控制来实现。目前，采用这一注水工艺的生产厂家不多。聚合釜内物料的体积收缩速率与反应速率之间有如下关系。

dV/dt＝（Pvcm－Ppvc）/ Ppvc•Pvcm•M0•dc/dt

式中：

dc/dt——釜内物料体积的收缩速率， 等于应注入水的速率，m3、/ h

Pvcm—氯乙烯单体密度， kg/cm3；

Ppvc—聚氯乙烯密度，kg/cm3

M0——vcm初始加入量， kg；

M0•dc/dt—反应速率，kg/s

氯乙烯聚合反应是放热反应， 放热量为1532kj/kg，只要求得单位时间内物料放出的热量，就可知道有多少氯乙烯发生了反应。单位时间内氯乙烯聚合反应放出的热量为：

Q＝Q冷却水+ Q 注水+ Q散热 （ 1）

则聚合反应速率如下：

M0•dc/dt＝/1532

所以， 求得聚合反应速率，就可以确定某一时刻的注水速率。

3.1.2 定期间歇注水工艺

在开始加料时先加一部分水，待聚合开始后再定期间歇注水。即聚合前期采用较低的水油比（ 1.2:1.0-1.4:1.0） ； 当聚合反应1h左右（ 总反应时间为4h），在最易发生爆聚的转化率10%达到以前，开始间歇注水， 每15min注水一次，直至配比水量加完为止，最终使水油比达到2.0：1.0.。

该法可以提高单釜生产能力，在一定程度上对树脂的颗粒形态有所改善。但间断注水工艺使釜内物料的体积在一定范围内波动，造成物料的气液界面多次变化，加剧黏釜。

3.1.3 恒速连续注水工艺

该方法是以氯乙烯悬浮聚合反应速率前低后高，中间平稳的特点作为依据的。

恒速注水首先要计算出指定聚合温度和预定转化率下的体积收缩量，除以达到此转化率所需的时间就得到注水的流量；

该法在聚合前期采用较低的水油化，当反应开始达到一定的转化率时， 开始进行恒速连续注水， 直至预定的转化率后停止注水；恒速注水工艺基本可使注水的速率与体积收缩速率维持平衡，釜内液位比反应开始时略高，到反应结束时基本恢复到初始位置。

根据国内同行的生产经验以及降低投资简化操作控制， 该公司选择了恒速连续注水工艺。注水工艺的参数及其确定

3.2 体积收缩的近似公式

聚合釜内的体积收缩的近似公式为：

（4）

式中：△V 为转化率为C 时， 釜内物料体积与未反应时的物料体积之差， 即已收缩的体积，m3 :Pvcm为氯乙烯单体的密度，在温度下的单体密度为Pvcm＝947.1－1.746t－0.00324t2（ 式中t 为温度，℃） ， kg/m3 ; Ppvc为pvc树脂的密度， 在正常的聚合温度下47－72 ℃，pvc树脂的密度保持定值（1.4×103 kg/m3） ；C为VCM转化为 PVC的分率（ 即转化率） 。

上式表明△V 为负值，即随着转化率的增加， 釜内物料逐步减少。

4 注水工艺需注意的问题

（1） 恒速注水工艺是经过长期的生产实践考验，对于正常的聚合反应具有普遍的意义，但对于具体的某一釜料， 可能会出现不同的情况。 引发剂的加入量、 单体（ 包括回收单体） 的加入量、 环境温度、 单体质量等的不同均会导致注水速率过高或过低。应根据实际情况， 对注水速率予以调整。

（2） 实施注水工艺时， 必须保证聚合反应过程有较准确的注水起始时间，以防止出现因注水延迟而影响安全和产品质量。

（3） 在注水过程中， 必须保持注水压力稳定， 以利于注水过程的顺利进行，同时也有利于保护调节阀等仪表装置。

（4）由于注水工艺中的流量计的流量值对安全生产有较大的影响， 必须定期校验注水流量计。

（5） 建议聚合配方采用复合引发剂体系， 以期获得更匀速的反应过程， 有利于恒速注水工艺的进行。

5 结束语

PVC母液水处理回用工艺方案 篇4

PVC母液水处理回用工艺方案

聚氯乙烯生产过程中聚合干燥工艺排放的`母液水,水质成分复杂,用生化处理后,再用双膜处理对其进行回用.实验结果表明生化处理加双膜处理方法对PVC母液水的处理效果明显,再生水水质达到预期目标后,回用于工艺生产用水补水,具有显著的环境和经济效益.

作 者：苟少康 赵爱民 GOU Shao-kang ZHAO Ai-min  作者单位：新疆天业股份有限公司,新疆,石河子,83 刊 名：中国氯碱 英文刊名：CHINA CHLOR-ALKALI 年，卷(期)： “”(11) 分类号：X781.2 关键词：PVC母液水   生化处理   膜处理   回用  

PVC废水处理工艺 篇5

关键词：聚氯乙烯,改性伊利石,复合材料,力学性能

0 引言

聚氯乙烯 (PVC) 具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优良的综合性能, 是一种重要的热塑性塑料。但在实际应用过程中, 由于PVC刚性低、韧性差、抗冲击性能差难以作为结构材料, 从而限制其广泛的应用[1,2]。因此, 对PVC进行增韧改性, 克服冲击强度的缺陷, 开发高强、高韧PVC材料, 用以代替某些工程塑料, 成为人们关注的热点[3,4,5,6]。

有关研究资料表明, 伊利石作为片状增强填料有增量改性作用, 伊利石的高径厚比使塑料的抗拉强度和抗弯强度得到改进。在工业试验过程中, 伊利石作为填料具备一些优越工艺性能, 产品开裂率很低, 成品率高, 基本上没有次品[7]。

偶联剂是一种有机-无机杂化的双官能团化合物, 可以在无机物和有机物质之间起化学桥的作用, 能提高二者之间的相容性, 改善无机粒子填充聚合物的界面状态, 使填充的高聚物基复合材料的力学性能更佳[8,9,10]。因此, 本文将经过偶联剂改性处理过的伊利石粉作为填料对PVC进行增强、增韧实验研究, 以期探索伊利石作为填料应用在PVC (硬质、软质) 制品中的实际意义以及工业价值。

1 实验

1.1 主要原料及设备

聚氯乙烯 (PVC) , YH1000型, 昊华宇航化工有限责任公司;邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) , 分析纯, 广东汕头市西陇化工厂;钡/锌稳定剂 (BPR) , 50875FP型, 北京英泰环亚商贸有限公司;半精炼石蜡, 80#, 南阳石蜡精细化工厂;改性伊利石 (硅烷偶联剂改性) , 自制。

密炼机, SU—70C型, 常州苏研科技有限公司;平板硫化机, XLB-D/Q350×350×2型, 上海轻工机械股份有限公司上海第一橡胶机械厂;万能制样机, ZHY-W型, 承德试验有限责任公司;数显悬臂梁冲击试验机, XBL-5.5型, 深圳市凯强利试验仪器有限公司;电子拉力试验机, JPL-5000N型, 江都市精诚测试仪器厂。

1.2 实验方案

本文主要讨论改性伊利石粉对PVC基体的增韧 (或增强) 作用, 以冲击强度作为PVC/伊利石复合材料韧性的指标, 以拉伸强度、拉伸模量作为PVC/伊利石复合材料强度的指标。表1、表2分别为伊利石增韧PVC硬质制品和伊利石增强 (或增韧) PVC软质制品的实验配方 (质量份) 。

1.3 改性伊利石增强PVC的制备工艺和性能测试方法

1.3.1 伊利石粉的改性

首先将伊利石粉经过打浆、漂白处理后, 用硅烷偶联剂于60℃条件下进行湿法表面有机改性。改性时间50 min, 改性剂用量0.15%, 氨水加入量2 ml, 矿浆浓度30%。

1.3.2 改性伊利石增强PVC的制备工艺流程 (见图1)

1.3.3 伊利石增强PVC的力学性能测试方法

拉伸强度按GB/T 1040.2—2006《塑料拉伸性能的测定第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》进行测试, 冲击强度按GB/T 1043.1—2008《塑料简支梁冲击性能的测定第1部分:非仪器化冲击试验》进行测试, 试验温度为23℃。

2 结果与讨论

2.1 PVC硬质制品力学性能测试结果及分析

按表1实验配方制样编号, 测试PVC硬质制品的力学性能, 每组以6个试样的算术平均值作为测试结果, 表3为伊利石粉用量对改性伊利石填充PVC硬质制品屈服强度和拉伸模量的影响。图2为PVC硬质制品缺口冲击强度与改性伊利石粉用量的关系曲线, 图3为拉伸强度和断裂伸长率与改性伊利石粉用量的关系曲线。

从图2可以看出, 随着改性伊利石粉添加量的增加, PVC的缺口冲击强度先增大后减小。在添加量为2份时达到了最大值2.693 k J/m2与纯PVC相比增加了58.79%, 在添加量为4~8份时制品的冲击强度始终维持在2.4~2.6 k J/m2, 与纯PVC相比提高40%以上。本实验各组填充配方制品的冲击强度较纯PVC而言均有较大提高, 最少的也提高了21%。表明改性伊利石粉末对PVC复合材料增韧效果较明显, 也就是说改性伊利石粉末的加入能改善PVC的低温脆性。

伊利石粉的增韧机理可以引用无机刚性粒子增韧机理来解释:无机粒子均匀分散在基体树脂中, 外力冲击时则产生了应力集中效应, 从而引发粒子周围树脂产生微裂纹, 而无机粒子的存在使微裂纹扩展受阻并钝化, 不致发展为破坏性开裂。同时, 粒子之间的基体也产生了塑性变形, 吸收冲击能, 从而达到增韧效果。随着粒子粒度减小、比表面积增大, 材料在受冲击时将产生更多的微裂纹和塑性变形, 从而吸收更多的冲击能量[11]。

当改性伊利石粉添加量大于2份时, 随添加量的增加冲击强度降低, 这主要是由于改性伊利石粉末添加量太高, 改性伊利石粉末容易在基体中团聚, 从而导致高厚径比的伊利石粉容易滑动, 进一步影响PVC复合材料的力学性能。

从图3可以看出, 随着改性伊利石粉末添加量的增加, PVC复合材料的拉伸强度先提高后降低, 呈现抛物线关系变化, 断裂伸长率的变化规律与拉伸强度变化规律基本一致, 也证实了众多学者所指出的:刚性粒子共混改性PVC能够弥补弹性体共混改性PVC在提升韧性时带来强度的下降。在伊利石的添加量为1份时, 其拉伸强度和断裂伸长率都是各组实验中的最大值, 分别为33.60 MPa和218.83%。这表明添加适量的改性伊利石粉末可使PVC复合材料的强度和韧性都比纯基体有所增强。在1~8份填充量时, 复合材料的拉伸强度与纯PVC基本相当, 这使得在工业生产当中, 适当加入改性伊利石填料可以大大降低PVC材料的生产成本。

填充无机刚性粒子的复合材料的拉伸性能主要取决于无机填料的用量及界面结合强度, 改性后的伊利石粉体与PVC基体的界面结合强度较高, 在受力时不易脱落。当伊利石用量较少时, 有效受力横截面积减小不多, 伊利石粒子在受力时充当了应力集中点, 良好的界面结合强度保证了应力在界面及PVC基体上的传递。同时, 界面引发的银纹及剪切带也将阻碍或中止应力的传递从而达到增强PVC的效果。在填充量超过2份时, 材料的拉伸强度与基体相比均要小, 原因在于, 当伊利石加入量较大时, 其在PVC基体中的团聚会增加, 使其与PVC基体的界面结合存在缺陷, 从而降低材料的拉伸强度。

从表3可以看出, 随着伊利石粉添加量的增加, 材料的拉伸模量和屈服强度也是经历先增后降的过程, 与冲击强度及拉伸强度的变化趋势一致。

2.2 PVC软质制品力学性能测试结果及分析

按表2实验配方制样编号, 测试PVC软质制品的力学性能, 每组以6个试样的算术平均值作为测试结果。表4为伊利石粉用量对PVC软质制品拉伸模量的影响, 图4为PVC软质制品拉伸强度和断裂伸长率与改性伊利石粉添加量的关系曲线。

由图4可以看出:

(1) 随改性伊利石粉添加量的增加, 材料的拉伸强度先是在0~1份添加量间迅速提高, 在2~4份又趋向平缓, 在6份时拉伸强度达到最大值15.01 MPa, 与纯PVC相比提高30%, 添加量超过6份时强度明显下降, 不过在8份添加量时拉伸强度仍然比纯PVC提高18%。

(2) 随改性伊利石粉添加量的增加, 制品的断裂伸长率变化较复杂, 填料添加量在0~1份时, 随添加量的增加断裂伸长率和拉伸强度均随之增大, 而后强度增大时伸长率却下降。其变化之复杂可能与伊利石片状填料在PVC基体中的分布及分散情况有关, 对于伸长率高的制品可能由于伊利石径向沿拉伸方向分布要多, 在拉伸时由于填料与基体间的界面作用延缓了材料的断裂。

从表4可以看出, 软质PVC制品拉伸模量的变化规律与拉伸强度的变化规律基本一致, 均在改性伊利石粉添加量为6份时取得最大值。

3 结论

(1) 将改性伊利石粉作为填料加入PVC中, 能较好地改善硬质PVC制品脆性大的缺点, 提高制品的韧性。当改性伊利石粉添加量为2份时, 缺口冲击强度最大, 达2.693 k J/m2, 与纯PVC相比提高了58.79%;在添加量为4~8份时, 制品的冲击强度始终维持在2.4~2.6 k J/m2, 与纯PVC相比强度提高40%以上。将改性伊利石粉作为填料加入PVC中, 能较好地改善硬质PVC制品脆性大的缺点, 提高制品的韧性。

(2) 改性伊利石粉填充到软质PVC制品中, 能提高其拉伸强度, 改性伊利石粉末添加量为6份时, 软质PVC制品的拉伸强度达到最大值15.01 MPa, 与纯PVC相比较提高30%。

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