合成橡胶工业,1999-11-15,22(6):362～364
C H IN A S YN T H E T IC R UBB ER IN
D U S T R Y
加工・应用
收稿日期1999-01-18；修改稿收到日期1999-06-28。作者简介：马培瑜，男41岁，高级工程师，获部、省级科技进步奖2项，国家实用新型专利2项，国家发明展金奖1项，国家新产品新技术展金奖1项。已发表论文40余篇。
青岛市重点科技发展计划项目(编号:9485G 070304)。
*本工作是在氯化聚乙烯(C P E )/聚氯乙烯
(PV C )热塑性弹性体中引入聚酯短纤维(T T ),
并使其在C P E/PV C 基质中取向排列，实现热塑性弹性体的高性能化，从而开发出一种新的短纤维-热塑性弹性体复合材料。1
实验部分1.1主要原料
C P E ，含氯质量分数35%，济宁化工厂产品;PV C ，牌号S -1000，齐鲁石油化工公司产品;T T ，牌号503，青岛中达公司产品。1.2
仪器及设备
体视显微镜,X TL 型，北京泰克仪器有限公
司产品；电子拉力试验机,D XL L 型，上海试验机械厂产品；高速捏合机,M 10-20型，日本森山制作所产品；开炼机,XS K -160型，天津化工机械厂产品；平板硫化机，青岛化工机械厂产品。1.3基本配方(质量份)
C P E 70,PV C 30,T T 0～25，促进剂1.5,
稳定剂3，硫黄0.2，氢化松香2.5，炭黑及填充剂50，硬脂酸钡2，增塑剂8,ZnO 3,M g O 5。1.4TT 的预处理及试样
T T 预处理之一是将T T 放在异氰酸酯溶液或环氧树脂溶液中浸渍，等溶剂挥发后使用；方法之二是采用粘合剂R S/RA (间甲白粘合剂)组成的直粘体系，将R S/RA 和T T 在常温下引入到C P E/PV C 基质中，使其在动态交联过程中产生化学反应。
PV C 及其稳定剂和增塑剂在高速捏合机上
混匀，然后在高温开炼机上塑化(PV C 塑化温度
为150℃)。C P E 的塑炼和T T 在C P E/PV C 中取向是开炼机上实现的。最后动态交联(150℃×
10min )，模压(155℃×5min )制样。1.5测试标准
材料拉伸性能试验执行GB 528—92；撕裂性能试验执行GB 529—91；永久变形试验执行GB
7759—87；耐化学液体试验执行GB 1690—82；大
气老化试验执行GB 3511—83；臭氧老化试验执行GB 7762—87。
2
结果与讨论
2.1
TT 形状因子的影响
短纤维的形状因子是指给定直径的短纤维能承受最大拉伸强度所需要的最小长度。当短纤维的形状因子大于其临界形状因子时才表现出高的增强性能，所谓临界形状因子是指界面传递足够应力达到纤维断裂强度的形状因子。对于T T/C P E/PV C 复合体系，由表1可以看出,T T 形状因子过小，增强效果不好；当T T 形状因子在200～250时，复合材料显示出较高的物理机械性
用聚酯短纤维增强CPE/PVC 热塑性弹性体
*
马培瑜
李
健
戴桂华
孟宪德
(青岛橡胶工业研究所,266002)
(青岛化工学院高分子材料系)
研究了聚酯短纤维T T 的形状因子、体积分数、取向程度、分散状态及粘合程度对热塑性弹性体
C P E/PV C 物化性能的影响。试验结果表明，在C P E/PV C 中定向引入T T ，可有效地提高其物理机械
性能和耐老化及耐化学性能。
关键词：短纤维氯化聚乙烯聚氯乙烯热塑性弹性体复合材料中图分类号:TQ 333.92,TQ 334.9
文献标识码:A
文章编号:1000-1255(1999)06-0362-03
能；当T T 形状因子超过该范围时，不仅未使
C P E/PV C 热塑性弹性体的性能进一步提高，反而使其拉伸性能下降，这是因为短纤维形状因子过大，使其在热塑性弹性体中的分散困难，分散不均，从而降低了增强效果。
2.2TT 体积分数的影响
由表2可知，随T T 体积分数的增加，增强改
性效果增大，但当其体积分数超过20%时,C P E/PV C 热塑性弹性体的物理机械性能下降，而且加工流动性明显变差。为了保证T T 对C P E/PV C 复合体的增强效果，同时保持良好的加工流动性,
T T 的体积分数宜控制在10%～20%。
2.3TT 取向程度的影响
短纤维在弹性体基质中取向，可使复合材料在力学性能上呈现各向异性。表3是将T T 定向引入到C P E/PV C 热塑性弹性体中,T T 取向与
测试方向夹角即取向角θ为0～π/2时,T T/
C P E/PV C 复合材料的物理机械性能。由表3可知，复合材料的拉伸强度和撕裂强度在θ为0时最大，在θ为π/2时最小。研究发现，在T T 取向方向，热塑性弹性体显示出较高的物理机械性能。因此，在加工过程中提高挤压剪切力可提高T T 在压延方向的取向程度。控制热塑性弹性体的流动力场方向，可使短纤维在不同方向取向。2.4TT 分散方法的影响
短纤维在热塑性弹性体中的增强作用主要取决于短纤维对橡胶相的增强，并不是短纤维在热塑性弹性
体中分散得越均匀越好，而是分散在橡胶相中越多越均匀越好。将短纤维先与弹性体混匀，然后动态交联，就可以获得较高的物理机械性能。表4是T T 分别在C P E 、PV C 和C P E/PV C 中分散，其复合材料的物理机械性能，结果符合上述论点。
2.5TT 与CPE/P VC 基质粘合性的影响
改善短纤维与基质间的粘合性，可以提高界
面传递力的能力，这对提高短纤维的增强效果是至关重要的。用异氰酸酯、环氧树脂及R S/RA 直粘体系处理T T ，发现用不同方法处理的T T 对C P E/PV C 物理机械性能的影响亦不同(见表5)。用异氰酸酯溶液浸渍法处理的T T 对C P E/PV C 热塑性弹性体的性能有较好的改善效果。而用环氧树脂浸渍法及R S/RA 直粘体系处理的
T T 对其物理机械性能的改善效果较差。
Ta ble 1Inf l uence of f orm factor of TT on mechan ical
p ro p erties of CPE/P VC σt /M Pa
11.613.716.014.212.7
εb /%
260240220190180
H S (A )
8887868483
σt :t ensile st ren g t h ;εb :elo n g atio n at brea k ;
F t :t ear st ren g t h ;H S (A ):Sho re A hardness.
F t /kN ・m
-1
4148565754
Fo r m facto r of T T 100150200250300
第6期马培瑜等.用聚酯短纤维增强C P E/PV C 热塑性弹性体・363・
Ta ble 2Inf l uence of vol ume f raction of TT on mechan ical
p ro p erties of CPE/P VC
Volume f ractio n/%0510********
σt /M Pa 9.112.314.716.515.613.112.9
εb /%
300286203190148128117
F t /kN ・m -1
31384554576064
H S (A )80828485879092
Ta ble 3Inf l uence of orientation of TT on mechan ical
p ro p erties of CPE/P VC
π/2
877.93329026
08516.5
5419026
π/8
8812.74920626
π/4
8910.94123526
3
π/4888.53727126
θ
H S (A )
σt /M Pa
F t /kN ・m
-1
εb /%
Resilience/%
Ta ble 4Inf l uence of dis p ersion of TT on mechan ical
p ro p erties of CPE/P VC
Dis p ersio n mea ns A B C
σt /M Pa 18.014.216.9
F t /kN ・
m -1
564752
A :first T T a nd C P E mixin g ;
B :first T T a nd PV
C mix 2in g ;C :first T T a nd C P E/PV C mixin g .
Per ma nent t /%162521
Ta ble 5Mechan ical p ro p erties of TT/CPE/P VC bef ore or
af ter usin g a dhesive s y stem
F t /kN ・m -1
35543439
Dis p o sal of s y st em No Isoc y a nat e E p o x y resin RA/R S -s y st em
σt /M Pa 9.316.58.29.6
H S (A )83858687
2.6TT/CPE/P VC 复合材料的物化性能
由表6可见，在C P E/PV C 中定向引入T T 后，其拉伸强度提高76%，撕裂强度提高80%，拉伸永久变形下降86%，硬度提高8%，耐候性能提高了约3%，耐化学性能均有不同程度的提高，耐臭氧老化性能高了9.6%。
3
结论
在C P E/PV C 热塑性弹性体中，定向引入T T ，可以明显提高C P E/PV C 的拉伸强度、撕裂强度、耐臭氧老化性能、耐候性能、耐化学性和降低永久性变形。
・364・合成橡胶工业第22卷
T T/C P E/PV C
8616.0562*******No crack 0.150.090.090.10
C P E/PV C
809.13130052
9392Crack in 912h
0.200.150.130.10
Ta ble 6Pro p erties of TT/CPE/P VC com p osites Pro p ert y H S (A )
σt /M Pa
F t /kN ・m -1
εb /%
Per ma nent t /%2000h weat her a g in g σt kee p p ercent a g e εb kee p p ercent a g e 1000h ozo ne a g in g Chemical resist a nce ,
Δw ,%10%H 2SO 410%HN O 310%HCl 10%N H 3・H 2O Studies on TT/CPE/P VC thermo p la st ic ela stomer
Ma Pei y u ,L i J ia n a nd Dai Guihua (Q i n g d ao I nst i t u te o f R u bbe r I n d ust r y )
Men g Xia nde
(De p a rt m e n t o f Pol y m e r M ate ri als ,Q i n g d ao I nst i t u te o f Che m ical Tech nolo gy )
AB S T RAC T
The effect s of fo r m facto r ,volume f ractio n ,o rient atio n ,
dis p ersio n
a nd
adhesio n
of
p ol y ester sho rt fiber o n t her mo p lastic elas 2to mer C P E/PV C were st udied.
The result s
showed t hat sho rt fiber o riented in C P E/PV C
incread t he mecha nical p ro p erties ,a g in g re 2sist a nce a nd chemical resist a nce.
Ke y words :sho rt fiber ;chlo rinated p ol y -et h y lene ;p ol y vin y l chlo ride ;t her mo p lastic elasto mer ;co m p o sites
