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【摘 要】 本文主要介绍了聚氯乙烯（PVC）的特点，对常用的聚氯乙烯化学增韧改性方法进行了探讨，并对其以后的发展状况进行了分析，希望能为大家提供借鉴。
【关键词】 聚氯乙烯；增韧改性；发展状况
PVC是一種用途很广的材料，经常用于我们的生活中。例如PVC管，PVC地板，PVC墙纸等等。但由于其韧性差，极大的阻碍了PVC更为广泛的应用，因此研究PVC增韧改性剂十分的重要。
一、PVC的特点
PVC是一种产量大，综合性能优良的通用树脂，其制品具有良好的力学和电性能，具有阻燃性、透明性、耐化学药品性，但尚存在下述缺点：
（1）PVC韧性差。简支梁缺口冲击强度仅2.4kJ/m2，不能用作结构材料。
（2）PVC的热稳定性极差。100℃时就开始分解，高于150℃时分解加速，而PVC的熔融温度却为210℃。
（3）PVC热变形温度低。维卡软化温度（5kg）约80℃（ABS为90℃以上）。而PVC作为硬制品时，首当其冲的是韧性差，这是PVC难以作为结构材料的主要原因。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，成为众多商家梦寐以求的事情。
二、PVC化学增韧改性
所谓化学增韧改性，主要是通过接枝、共聚等方法改变PVC的分子结构，在PVC的分子中引入柔性链段，起到增韧作用。添加剂单独不能发挥作用。常用的PVC化学增韧改性方法有：
（一）乙烯基单体与氯乙烯的共聚，如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚
（二）弹性体与氯乙烯的接枝共聚，如乙丙橡胶与氯乙烯的接枝共聚；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）与氯乙烯的接枝共聚。
化学改性的优点是增韧改性效果显著，不足之处是要经过复杂的化学反应，对工艺、设备有更多要求，一般需在树脂合成厂中方可实现，因此对大多数PVC加工用户而言是不切实际的。
三、PVC物理增韧改性
该法是将作为增韧剂的化合物与PVC混合，使增韧剂充分分散在PVC之中，起到增韧作用。硬PVC的增韧改性剂很多，大体可分为弹性体增韧改性剂和非弹性体增韧改性剂，效果较好的有EVA、NBR、SBR、ABS、MBS、ACR、CPE、AS、PS、超细CaCO3、纳米粒子等。
（一）弹性体增韧改性PVC
弹性体增韧PVC的机理有许多，其中主要有以下两种理论：①弹性体粒子应力集中诱发大量银纹或剪切带，从而吸收能量，同时弹性体粒子及剪切带均可终止银纹，阻止其扩展成裂纹。②弹性体通过自身破裂、延伸或形成空穴作用吸收能量，离散型核-壳结构聚合物就可以桥连裂纹阻止裂纹增长，高延伸性可使接口不易完全断裂，空穴作用导致应力集中能够引发剪切带。
1、MBS增韧改性PVC
MBS是甲基丙烯酸甲酯（MMA）和苯乙烯（SM）在丁二烯-苯乙烯橡胶（SBR）或聚丁二烯上接枝聚合而成的共聚物。MBS是在粒子设计概念基础上合成的新型高分子材料，从亚微观形态上看，具有典型的核壳结构。MBS的折光指数（n20d为1.528～1.540）与PVC（n20d为1.534～1.538）相近，使得两者共混后得均一折光率，不影响PVC透明性，是硬PVC透明制品的专用改性剂。
2、NBR增韧改性PVC
NBR是丙烯腈（AN）与丁二烯的无规共聚物。用NBR增韧PVC是最早商品化的PVC共聚物。硬PVC中掺入NBR时，除冲击性能显著提高外，耐磨性、耐热性等皆有所改善，NBR用量宜不超过20份，否则不能作硬PVC制品。
经相关研究表明，当NBR用量（质量份数）为10份时，共混体的摆锤缺口冲击强度达71kJ/m2。
3、ABS增韧改性PVC
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的高聚物。PVC/ABS共混物的冲击强度随ABS中橡胶B含量增加而增加。而PVC/ABS体系在ABS高组分和低组分均有良好兼容性。当加入高橡胶含量ABS10%左右即获得满意冲击强度，而且具有很好的拉伸和弯曲性能。
4、EVA增韧改性PVC
EVA是乙烯（E）与醋酸乙烯酯（VAc）的无规共聚物。EVA实际是一种橡胶状态共聚物。EVA改性的PVC/EVA共混物可显著改善PVC的柔韧性，并降低加工温度。研究表明，以EVA-45进行PVC改性，其含量为7.5%时，体系的冲击性能最佳，其它性能也较好。
5、ACR增韧改性PVC
ACR是由甲基丙烯酸甲酯接枝到丙烯酸酯（乙酯、丁酯或辛酯）分子上而制成的，ACR抗冲改性剂含有丙烯酸酯类交联弹性体形成的核，核外是甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物组成的壳。PVC/ACR具有良好的冲击性能，ACR用量较小时（6～8份）即可显示明显的增韧效果，较大用量（12份）可进一步提高材料韧性，得到高冲击PVC/ACR合金，同时ACR的加入对其他性能影响不大，耐热变形温度有所下降，但加入超细填料可提高耐热变形温度。
6、CPE增韧改性PVC
CPE即氯化聚乙烯，是由高密度聚乙烯（HDPE）经氯化，即用氯原子部分取代HDPE分子链上的氢原子的产物。CPE增韧改性PVC，主要与其含氯量和制备条件有关，CPE用量为7～15份时，增韧效果突出，含氯量一般为25%～40%，含氯量为36%的CPE具有冲击强度、加工性和分散性的最佳结合。
（二）非弹性体增塑改性PVC
传统弹性体在增韧改性的同时会损害材料的强度和刚性，降低热变形温度，甚至导致加工流动性劣化。因此人们研究用非弹性体增韧改性，在保证提高冲击性能的同时，不降低其拉伸强度、刚性、加工流变性和热变形温度。近年来，对刚性材料的研究发现，虽然其增韧幅度不如弹性体，但它往往在增韧的同时可以起增强作用，改善冲击强度的同时又可改善拉伸强度等性能。 1、刚性有机粒子增韧PVC
（1）刚性有机粒子增韧机理
多数学者认为是由于应力集中效应，使基体作用在分散粒子上的压力增加，导致微粒发生脆韧转变产生冷拉现象，从而吸收大量变形能，使体系韧性提高。
（2）刚性有机粒子增韧PVC效果
刚性有机粒子增韧PVC种类很多，主要有AS、PS、PMMA、MMAS、FPE等有机粒子。例如在PVC/CPE共混物系中添加5%AS，冲击强度952.7J/m2；在PVC/CPE中加入MMA/S，在0～5份MMA/S用量范围内，共混物的冲击强度、拉伸强度在5份时，性能出现最佳，冲击强度提高了36.6%，拉伸强度提高了34.1%。
2、刚性无机粒子增韧PVC
（1）刚性无机粒子增韧机理
刚性无机粒子增韧机理刚性无机粒子与基体粘合良好，促进基体在断裂过程中发生剪切屈服，吸收大量塑性变形能，从而提高韧性。
（2）刚性无机粒子增韧PVC效果
经研究证明，在PVC/CPE/FPE体系中加入5份活性CaCO3时，体系的缺口冲击强度由18.1kJ/m2提高到24.1kJ/m2。并且在m（ABS）/m（PVC）/m（CPE）=70/30/10体系中加入活性CaCO3后，体系兼容性提高，弯曲强度和冲击强度也有改善，当加入量为10%～15%时，对体系也有较好的增韧效果。
3.纳米级材料增韧PVC
纳米材料是指粒度小于0.1m（100nm）的一类材料，由于其粒度场十分小，其原存的某些性能，如声、光、电、磁及热等会发生转变。纳米级无机粒子改性是近年发展起来的一项技术，纳米级无机粒子以其独特的表面效应、体积效应、量子效应显著区别于一般颗粒与块体材料。
（1）纳米材料增韧机理
a.纳米材料均匀分布在基体之中，当基体受到冲击时，粒子与基体间产生微裂纹即银纹，同时粒子之间基体产生塑性形变，吸收冲击能，从而达到增韧效果。
b.随着粒度变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触面增大，受冲击时，产生更多微裂纹和塑性形变，吸收更多的冲击能，增韧效果提高。
c.当填料加入量达到临界值时，粒子之间过于接近，材料受冲击时，产生微裂纹和塑性形变太大，几乎成宏观应力开裂，从而使冲击性能下降。
（2）纳米材料增韧PVC效果
在研究1μm及30μmCaCO3粒子填充PVC体系的性能，结果表明，用30μmCaCO3填充PVC时，当CaCO3用量为10%时，缺口冲击强度是纯PVC的313%，拉伸强度是纯PVC的123%，而1μm的CaCO3效果不显著。于此同时，也对1.8μm、100nm及10nm轻质CaCO3对PVC的增韧进行了相关的研究，结果表明，10nm的CaCO3对PVC的增韧作用最好。纳米级CaCO3填充PVC与弹性体复合体系具有增韧增强作用对PVC/CPE体系，当纳米级CaCO3用量为5%～12%时体系冲击强度、拉伸强度都有明显提高；对PVC/SBS体系，当纳米CaCO3质量分数为8%时，缺口冲击强度达最大值（9.42kJ/m2），是PVC/SBS体系（4.68kJ/m2）的2倍多。
四、我国PVC增韧改性剂发展状况
（一）市场及生产状况
我国的抗冲增韧改性剂起步较晚，从20世纪80年代发展到现在，已经具有一定的规模，生产和应用的品种主要是CPE、ACR、MBS。CPE是我国PVC硬制品的主要增韧改性剂，发展最快，年产量5万t以上，生产厂有26家。其中山东亚星化工集团总公司是我国CPE最大的生产企业，在亚洲也是最大的，装置规模为2.5万t/a。ACR是一种迫切需求的改性剂，年产量1.9万t以上，生产厂有10家。其中吉化公司苏州安利化工厂是我国ACR生产能力最大的企业，装置规模已从1kt/a扩大到5kt/a。MBS改性剂作为透明包装材料专用增韧改性剂，国内生产能力有限，年产量仅5kt，生产厂约有10家，但生产规模都很小，据悉齐鲁石化公司准备上万吨装置。目前MBS尚需大量进口，进口量达6kt/a以上。近几年来，我国塑料加工发展较快，对加工和增韧改性提出更多的要求，而CPE的性能较低，MBS、ACR的性能非常优异。然而在国内，CPE增长较快，而MBS和ACR的发展则较为缓慢。
（二）研究状况
我国PVC增韧改性剂的研究开发，无论品种还是质量都与国外差距较大和国外有着较大的差距，但仍是较为活跃的领域。研究的单位有华东理工大学、上海交大、成都科技大学、晨光化工研究院、齐鲁石化公司等，研究的体系有PVC/ABS、PVC/MBS、PVC/CPE、PVC/NBR、PVC/ACR、PVC/EVA、PVC/CPE/ABS、PVC/MBS/ACR、PVC/纳米CaCO3等。在ACR、MBS的冲击改性研制上，北京化工研究院、山西化工研究所等作了大量工作，取得一定成果。
五、結语
聚氯乙烯由于价廉易得、成型方便，所以其制品应用范围很广。然而韧性差是其致命的缺点，因此我们必须要做好PVC增韧改性的研究，不懈的去改进和创新技术和方法，为PVC能够更广泛的应用做出努力。
参考文献：
[1]孙华伟，罗筑，于杰，陈梅红，张凯.聚氯乙烯增韧改性研究新进展[J.聚氯乙烯，2010
[2]陈润娇.聚氯乙烯增韧改性研究进展[J].化工管理，2014，（12）.
[3]司小燕，郑水蓉，王熙.聚氯乙烯增韧改性的研究进展[J].合成材料老化与应用，2007，（3）.
【关键词】 聚氯乙烯；增韧改性；发展状况
PVC是一種用途很广的材料，经常用于我们的生活中。例如PVC管，PVC地板，PVC墙纸等等。但由于其韧性差，极大的阻碍了PVC更为广泛的应用，因此研究PVC增韧改性剂十分的重要。
一、PVC的特点
PVC是一种产量大，综合性能优良的通用树脂，其制品具有良好的力学和电性能，具有阻燃性、透明性、耐化学药品性，但尚存在下述缺点：
（1）PVC韧性差。简支梁缺口冲击强度仅2.4kJ/m2，不能用作结构材料。
（2）PVC的热稳定性极差。100℃时就开始分解，高于150℃时分解加速，而PVC的熔融温度却为210℃。
（3）PVC热变形温度低。维卡软化温度（5kg）约80℃（ABS为90℃以上）。而PVC作为硬制品时，首当其冲的是韧性差，这是PVC难以作为结构材料的主要原因。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，成为众多商家梦寐以求的事情。
二、PVC化学增韧改性
所谓化学增韧改性，主要是通过接枝、共聚等方法改变PVC的分子结构，在PVC的分子中引入柔性链段，起到增韧作用。添加剂单独不能发挥作用。常用的PVC化学增韧改性方法有：
（一）乙烯基单体与氯乙烯的共聚，如氯乙烯与丙烯酸辛酯的共聚
（二）弹性体与氯乙烯的接枝共聚，如乙丙橡胶与氯乙烯的接枝共聚；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）与氯乙烯的接枝共聚。
化学改性的优点是增韧改性效果显著，不足之处是要经过复杂的化学反应，对工艺、设备有更多要求，一般需在树脂合成厂中方可实现，因此对大多数PVC加工用户而言是不切实际的。
三、PVC物理增韧改性
该法是将作为增韧剂的化合物与PVC混合，使增韧剂充分分散在PVC之中，起到增韧作用。硬PVC的增韧改性剂很多，大体可分为弹性体增韧改性剂和非弹性体增韧改性剂，效果较好的有EVA、NBR、SBR、ABS、MBS、ACR、CPE、AS、PS、超细CaCO3、纳米粒子等。
（一）弹性体增韧改性PVC
弹性体增韧PVC的机理有许多，其中主要有以下两种理论：①弹性体粒子应力集中诱发大量银纹或剪切带，从而吸收能量，同时弹性体粒子及剪切带均可终止银纹，阻止其扩展成裂纹。②弹性体通过自身破裂、延伸或形成空穴作用吸收能量，离散型核-壳结构聚合物就可以桥连裂纹阻止裂纹增长，高延伸性可使接口不易完全断裂，空穴作用导致应力集中能够引发剪切带。
1、MBS增韧改性PVC
MBS是甲基丙烯酸甲酯（MMA）和苯乙烯（SM）在丁二烯-苯乙烯橡胶（SBR）或聚丁二烯上接枝聚合而成的共聚物。MBS是在粒子设计概念基础上合成的新型高分子材料，从亚微观形态上看，具有典型的核壳结构。MBS的折光指数（n20d为1.528～1.540）与PVC（n20d为1.534～1.538）相近，使得两者共混后得均一折光率，不影响PVC透明性，是硬PVC透明制品的专用改性剂。
2、NBR增韧改性PVC
NBR是丙烯腈（AN）与丁二烯的无规共聚物。用NBR增韧PVC是最早商品化的PVC共聚物。硬PVC中掺入NBR时，除冲击性能显著提高外，耐磨性、耐热性等皆有所改善，NBR用量宜不超过20份，否则不能作硬PVC制品。
经相关研究表明，当NBR用量（质量份数）为10份时，共混体的摆锤缺口冲击强度达71kJ/m2。
3、ABS增韧改性PVC
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的高聚物。PVC/ABS共混物的冲击强度随ABS中橡胶B含量增加而增加。而PVC/ABS体系在ABS高组分和低组分均有良好兼容性。当加入高橡胶含量ABS10%左右即获得满意冲击强度，而且具有很好的拉伸和弯曲性能。
4、EVA增韧改性PVC
EVA是乙烯（E）与醋酸乙烯酯（VAc）的无规共聚物。EVA实际是一种橡胶状态共聚物。EVA改性的PVC/EVA共混物可显著改善PVC的柔韧性，并降低加工温度。研究表明，以EVA-45进行PVC改性，其含量为7.5%时，体系的冲击性能最佳，其它性能也较好。
5、ACR增韧改性PVC
ACR是由甲基丙烯酸甲酯接枝到丙烯酸酯（乙酯、丁酯或辛酯）分子上而制成的，ACR抗冲改性剂含有丙烯酸酯类交联弹性体形成的核，核外是甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物组成的壳。PVC/ACR具有良好的冲击性能，ACR用量较小时（6～8份）即可显示明显的增韧效果，较大用量（12份）可进一步提高材料韧性，得到高冲击PVC/ACR合金，同时ACR的加入对其他性能影响不大，耐热变形温度有所下降，但加入超细填料可提高耐热变形温度。
6、CPE增韧改性PVC
CPE即氯化聚乙烯，是由高密度聚乙烯（HDPE）经氯化，即用氯原子部分取代HDPE分子链上的氢原子的产物。CPE增韧改性PVC，主要与其含氯量和制备条件有关，CPE用量为7～15份时，增韧效果突出，含氯量一般为25%～40%，含氯量为36%的CPE具有冲击强度、加工性和分散性的最佳结合。
（二）非弹性体增塑改性PVC
传统弹性体在增韧改性的同时会损害材料的强度和刚性，降低热变形温度，甚至导致加工流动性劣化。因此人们研究用非弹性体增韧改性，在保证提高冲击性能的同时，不降低其拉伸强度、刚性、加工流变性和热变形温度。近年来，对刚性材料的研究发现，虽然其增韧幅度不如弹性体，但它往往在增韧的同时可以起增强作用，改善冲击强度的同时又可改善拉伸强度等性能。 1、刚性有机粒子增韧PVC
（1）刚性有机粒子增韧机理
多数学者认为是由于应力集中效应，使基体作用在分散粒子上的压力增加，导致微粒发生脆韧转变产生冷拉现象，从而吸收大量变形能，使体系韧性提高。
（2）刚性有机粒子增韧PVC效果
刚性有机粒子增韧PVC种类很多，主要有AS、PS、PMMA、MMAS、FPE等有机粒子。例如在PVC/CPE共混物系中添加5%AS，冲击强度952.7J/m2；在PVC/CPE中加入MMA/S，在0～5份MMA/S用量范围内，共混物的冲击强度、拉伸强度在5份时，性能出现最佳，冲击强度提高了36.6%，拉伸强度提高了34.1%。
2、刚性无机粒子增韧PVC
（1）刚性无机粒子增韧机理
刚性无机粒子增韧机理刚性无机粒子与基体粘合良好，促进基体在断裂过程中发生剪切屈服，吸收大量塑性变形能，从而提高韧性。
（2）刚性无机粒子增韧PVC效果
经研究证明，在PVC/CPE/FPE体系中加入5份活性CaCO3时，体系的缺口冲击强度由18.1kJ/m2提高到24.1kJ/m2。并且在m（ABS）/m（PVC）/m（CPE）=70/30/10体系中加入活性CaCO3后，体系兼容性提高，弯曲强度和冲击强度也有改善，当加入量为10%～15%时，对体系也有较好的增韧效果。
3.纳米级材料增韧PVC
纳米材料是指粒度小于0.1m（100nm）的一类材料，由于其粒度场十分小，其原存的某些性能，如声、光、电、磁及热等会发生转变。纳米级无机粒子改性是近年发展起来的一项技术，纳米级无机粒子以其独特的表面效应、体积效应、量子效应显著区别于一般颗粒与块体材料。
（1）纳米材料增韧机理
a.纳米材料均匀分布在基体之中，当基体受到冲击时，粒子与基体间产生微裂纹即银纹，同时粒子之间基体产生塑性形变，吸收冲击能，从而达到增韧效果。
b.随着粒度变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触面增大，受冲击时，产生更多微裂纹和塑性形变，吸收更多的冲击能，增韧效果提高。
c.当填料加入量达到临界值时，粒子之间过于接近，材料受冲击时，产生微裂纹和塑性形变太大，几乎成宏观应力开裂，从而使冲击性能下降。
（2）纳米材料增韧PVC效果
在研究1μm及30μmCaCO3粒子填充PVC体系的性能，结果表明，用30μmCaCO3填充PVC时，当CaCO3用量为10%时，缺口冲击强度是纯PVC的313%，拉伸强度是纯PVC的123%，而1μm的CaCO3效果不显著。于此同时，也对1.8μm、100nm及10nm轻质CaCO3对PVC的增韧进行了相关的研究，结果表明，10nm的CaCO3对PVC的增韧作用最好。纳米级CaCO3填充PVC与弹性体复合体系具有增韧增强作用对PVC/CPE体系，当纳米级CaCO3用量为5%～12%时体系冲击强度、拉伸强度都有明显提高；对PVC/SBS体系，当纳米CaCO3质量分数为8%时，缺口冲击强度达最大值（9.42kJ/m2），是PVC/SBS体系（4.68kJ/m2）的2倍多。
四、我国PVC增韧改性剂发展状况
（一）市场及生产状况
我国的抗冲增韧改性剂起步较晚，从20世纪80年代发展到现在，已经具有一定的规模，生产和应用的品种主要是CPE、ACR、MBS。CPE是我国PVC硬制品的主要增韧改性剂，发展最快，年产量5万t以上，生产厂有26家。其中山东亚星化工集团总公司是我国CPE最大的生产企业，在亚洲也是最大的，装置规模为2.5万t/a。ACR是一种迫切需求的改性剂，年产量1.9万t以上，生产厂有10家。其中吉化公司苏州安利化工厂是我国ACR生产能力最大的企业，装置规模已从1kt/a扩大到5kt/a。MBS改性剂作为透明包装材料专用增韧改性剂，国内生产能力有限，年产量仅5kt，生产厂约有10家，但生产规模都很小，据悉齐鲁石化公司准备上万吨装置。目前MBS尚需大量进口，进口量达6kt/a以上。近几年来，我国塑料加工发展较快，对加工和增韧改性提出更多的要求，而CPE的性能较低，MBS、ACR的性能非常优异。然而在国内，CPE增长较快，而MBS和ACR的发展则较为缓慢。
（二）研究状况
我国PVC增韧改性剂的研究开发，无论品种还是质量都与国外差距较大和国外有着较大的差距，但仍是较为活跃的领域。研究的单位有华东理工大学、上海交大、成都科技大学、晨光化工研究院、齐鲁石化公司等，研究的体系有PVC/ABS、PVC/MBS、PVC/CPE、PVC/NBR、PVC/ACR、PVC/EVA、PVC/CPE/ABS、PVC/MBS/ACR、PVC/纳米CaCO3等。在ACR、MBS的冲击改性研制上，北京化工研究院、山西化工研究所等作了大量工作，取得一定成果。
五、結语
聚氯乙烯由于价廉易得、成型方便，所以其制品应用范围很广。然而韧性差是其致命的缺点，因此我们必须要做好PVC增韧改性的研究，不懈的去改进和创新技术和方法，为PVC能够更广泛的应用做出努力。
参考文献：
[1]孙华伟，罗筑，于杰，陈梅红，张凯.聚氯乙烯增韧改性研究新进展[J.聚氯乙烯，2010
[2]陈润娇.聚氯乙烯增韧改性研究进展[J].化工管理，2014，（12）.
[3]司小燕，郑水蓉，王熙.聚氯乙烯增韧改性的研究进展[J].合成材料老化与应用，2007，（3）.