PVC软管耐磨性的研究

聚氯乙烯（PVC）软管性价比较高，因此在很多场合都得到广泛应用，但其耐磨性不太好，在一些使用场合就要考虑其耐磨性，比如清洗机、喷雾机等设备的高压出水软管会随机器柱塞的运动呈周期性抖动，与地面接触很容易磨损。采用普通PVC的软管很难满足要求。但目前为PVC材料的耐磨性研究的比较少，报道也不太多。为此笔者对PVC软管的耐磨性进行简单的探索与研究。

一、试验部分

（一）主要设备、仪器和原料

高速混合机，型号GRH300；水冷PVC造粒机组，型号LDP-90；PVC纤维增强软管设备，型号JX-65；橡胶专用耐磨试验机 ，型号XJ-60， 扬州天发试验机械有限公司；数显分析天平，分度值0.005克 ，东莞顺成电子有限公司；PVC1000浙江嘉化能源；PVC1300 新疆天业；PVC1800(SH-160)，PVC2500（SH-200），消光PVC G1300 上海氯碱；硬脂酸钙，硬脂酸锌，杭州油化；异辛酸钙，异酸锌，进口；有机锡181，衢州东旭；丁腈橡胶粉(NBR)，型号Q-100 江苏傲驰新材料；氯化聚乙烯（CPE）型号135A 山东亚星化学；邻苯二甲酸二辛酯（DOP），对苯二酸二辛酯DOTP 宁波爱敬；乙酰柠檬酸三丁酯 (ATBC)蓝帆化工。

（二）基础配方

PVC100份，增塑剂ATBC45份，固体钙锌热稳定剂2份，润滑剂适量，固体钙锌热稳定剂采用硬脂酸钙，硬脂酸锌等其他助剂按一定比例自配。

1.3试验步骤，将PVC及其助剂计量后放入高速混合机高速捏合，当增塑剂完全吸收，整个物料成均匀粉状时，直接放料。改性聚合物CPE，NBR等聚合物要在PVC混合好后加入，再混10~15秒放料；用造粒机组将粉料制成软PVC粒子；把PVC粒子用软管设备制成外径12mm壁厚为3mm的纤维增强软管；把软管放置24小时后截取150mm长的软管，称重、记录，将软管套在和软管内径相同外径的金属芯棒上，将金属芯棒连同软管一起固定在耐磨试验机的检测工位上，测试滑块上固定粒度120棕刚玉砂纸，滑块臂上方加有负重，开始来回摩擦软管，500次来回后，取下软管，称重，磨损前后的质量差即为磨损量。

二、结果与讨论

（一）PVC聚合度的影响

分别采用聚合度1000，1300，1800，2500，1300+2500（各50%）的PVC树脂，制成软管进行耐磨测试,结果见表1

表1 不同聚合度PVC树脂对耐磨性的影响

由表1可见随着PVC聚合度的增加PVC软管的耐磨性也越好，这是因为随着PVC分子量的增加，分子链的缠结程度增加，分子链能形成类似交联橡胶的网络结构，这些网络结构使PVC材料显示一定的粘弹性，在磨擦时材料不易被剥离出去；其次， PVC具有一定的结晶能力， 随着聚合度的增加，结晶度提高，结晶作为增塑PVC的物理交联点 ，结晶度提高,物理缠结点增多 ，PVC分子间的范德华力和分子内的氢键合力提高，首先破坏的是范德华力和氢键力受破坏，最后才破坏高分子主链，所以材料拉伸、 撕裂性能提高，耐磨性自然也提高。两种不同聚合度的PVC混合使用耐磨性能类似两者平均聚合度的单一PVC。

（二）增塑剂的影响

有文献报到，在一定的添加范围内增塑剂对PVC的耐磨性影响随着增塑剂的增加有下降趋势， 但并不明显，总体平稳。鉴于管理和成本的因素，增塑剂用量的多少对耐磨性的影响这里就不再做对比试验了，只讨论不同种类增塑剂对PVC耐磨性的影响。采用PVC 2500增塑剂分别用DOP，DOTP， ATBC制成软管进行耐磨测试,结果见表2

表2 不同增塑剂对PVC耐磨性的影响

由表2可以看出DOTP耐磨性最好，DOP次之，ATBC最差，但差别不大。这与增塑效率有关，用相同份数增塑剂的软PVC，DOTP最硬，DOP次之，ATBC最软。 用PVC的增塑原理中的润滑性理论可来解释这一现象，增塑剂分子中的一部分结构会紧密地和聚合物吸引在一起，起聚合物溶剂的作用，另一部分结构则会在聚合物分子间起润滑剂的作用，这样PVC分子链间的纠缠部分被破坏，导致PVC材料变软，耐磨性下降，增塑效率越高的增塑剂的溶剂作用越差，而润润滑作用越强，做出的增塑PVC也越软，耐磨性也会下降得越多。

（三）改性聚合物的影响

在基础配方中加入30%的改性高聚物，NBR，CPE,消光PVC G1300，制成软管进行耐磨测试结果见表3

表3不同高聚物改性剂对PVC耐磨性的影响

由表3可以看出添加CPE的PVC管耐磨性稍有增加，添加NBR的PVC管耐磨性变化不大略有下降，添加消光PVC G1300的PVC软管耐磨性大幅下降。出现如此差别的具体原因目前尚不清楚，有待进一步的研究加以阐明。但下述机理解释可能是合理的：CPE与PVC结构相似相溶性好，CPE的加入，增塑剂没有相应增加，变相减少了增塑剂的用量，所以耐磨性稍好；NBR与PVC相容性稍差，NBR颗粒容易整团拉扯掉，导致耐磨性下降抵消了橡胶本身的高耐磨性；而消光PVC的表现令人诧异，可能是消光PVC中有大量的凝胶颗粒，这些颗粒镶嵌在普通的PVC2500中,并且两者结合不是很牢固，做耐磨测试时容易整个颗粒从PVC表面拉扯出来的缘故。

（四）热稳定剂种类的影响

用固体钙锌热稳定剂、液体钙锌热稳定剂、有机锡181热稳定剂的基础配方制成软管进行耐磨测试。液体钙锌热稳定剂采用异辛酸钙钙，异辛酸锌等其他助剂按一定比例自配。测试结果见表4

表4不同热稳定剂对PVC耐磨性的影响

由表4可以看出不同热稳定剂生产的软管耐磨性性，固体钙锌最好的，液体钙锌和有机锡181耐磨性要差好多，其中有机锡最差，这是因为固体钙锌热稳定剂中的硬脂酸钙和硬脂酸锌具有很强的滑爽性，在做耐磨测试中起到了自润滑作用，所以用固体钙锌稳定剂软PVC耐磨性最好，液体钙锌滑爽性较小，有机锡181几乎没有滑爽性，所以没有润滑效果，耐磨性变差，同时液体钙锌热稳定剂和有机锡181都是液体他们的加入对PVC有增塑剂的作用，好比增加了增塑剂的用量，所以耐磨性也会相应的下降。

三、结语

PVC软管的耐磨性跟PVC聚合度、增塑剂用量和种类、热稳定剂种类关系比较密切，耐磨性与聚合度正相关，与增塑剂增塑效率负相关，与热稳定剂的润滑性正相关，而通常用的PVC改性聚合物NBR、CPE、消光PVC等对软PVC管的耐磨性并无益处。

文章来源：  《产品可靠性报告》   https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html