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PVC

山東埃爾派 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2020-12-04

摘要
聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),英文簡稱PVC,是氯乙烯單體(VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機(jī)理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。

  聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),英文簡稱PVC,是氯乙烯單體(VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機(jī)理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。

  PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末,支化度較小,玻璃化溫度77~90℃,170℃左右開始分解 ,對光和熱的穩(wěn)定性差,在100℃以上或經(jīng)長時(shí)間陽光曝曬,就會(huì)分解而產(chǎn)生氯化氫,并進(jìn)一步自動(dòng)催化分解,引起變色,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。

  工業(yè)生產(chǎn)的PVC分子量一般在5萬~11萬范圍內(nèi),具有較大的多分散性,分子量隨聚合溫度的降低而增加,無固定熔點(diǎn),80~85℃開始軟化,130℃變?yōu)檎硰棏B(tài),160~180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài);有較好的機(jī)械性能,抗張強(qiáng)度60MPa左右,沖擊強(qiáng)度5~10kJ/m2;有優(yōu)異的介電性能。

  PVC曾是世界上產(chǎn)量最大的通用塑料,應(yīng)用非常廣泛。在建筑材料、工業(yè)制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發(fā)泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應(yīng)用。

  聚氯乙烯是一種使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料,是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無定形聚合物。這種材料的結(jié)構(gòu)如下:-(CH2-CHCl)n-。PVC是VCM單體多數(shù)以頭-尾結(jié)構(gòu)相聯(lián)的線形聚合物。碳原子為鋸齒形排列,所有原子均以σ鍵相連。所有碳原子均為sp3雜化。

  在PVC分子鏈上存在短的間規(guī)立構(gòu)規(guī)整結(jié)構(gòu)。隨著聚合反應(yīng)溫度的降低,間規(guī)立構(gòu)規(guī)整度提高。聚氯乙烯大分子結(jié)構(gòu)中存在著頭頭結(jié)構(gòu)、支鏈、雙鍵、烯丙基氯、叔氯等不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)、使得耐熱變形及耐老化差等缺點(diǎn)。故作交聯(lián)后,可將該類缺點(diǎn)消除。

  交聯(lián)分為輻射交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)。

  1.輻射交聯(lián)。使用高能射線,一般為鈷60輻射源產(chǎn)生的射線或電子加速產(chǎn)生的電子射線,主要采用后者。再加以助交聯(lián)助劑(兩個(gè)或多個(gè)碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的單體)進(jìn)行交聯(lián)。但操作難度大,對設(shè)備要求高。

  2.化學(xué)交聯(lián)。使用三唑二巰基胺鹽(FSH)進(jìn)行交聯(lián),交聯(lián)機(jī)理為胺與巰基結(jié)合進(jìn)攻碳氯極性鍵實(shí)行取代反應(yīng)。交聯(lián)后產(chǎn)品耐紫外、耐溶劑、耐溫、沖擊增韌等性能會(huì)得到全面提升。

  PVC改性方法

  PVC樹脂是一個(gè)極性非結(jié)晶性高聚物,密度: 1.38 g/cm3,玻璃轉(zhuǎn)變溫度:87℃,因此熱穩(wěn)定性差,不易加工。不能直接使用,必須經(jīng)過改性混配,添加相關(guān)助劑和填充物才可以使用。而因添加的相關(guān)助劑和填充物的種類和分?jǐn)?shù)的不同,這就決定了所制備的PVC材料性能和要求是不一樣的。我們通常稱之為PVC配方,嚴(yán)格說來是PVC改性配方,而PVC只有經(jīng)過改性才能使用。這一類常被歸類為高分子改性材料。高分子材料改性主要圍繞通用塑料的高性能化、單組分材料向多組分材料復(fù)合材料轉(zhuǎn)變(合金、共混、復(fù)合)、賦予材料功能化、優(yōu)化性能與價(jià)格等方面的研究。改性方法主要是化學(xué)改性、填充改性、增強(qiáng)改性、共混改性以及納米復(fù)合改性。改性基本原理就是通過添加物賦予材料功能或者提高某些性能。 因此,PVC配方技術(shù)的高下,決定了一家工廠技術(shù)和生產(chǎn)能力的高下。

  PVC一般先要改性造粒,用螺桿擠出機(jī)組制備成粒子后,塑化更充分,加工也更容易,尤其是工藝是注塑的產(chǎn)品。螺桿擠出機(jī)是塑料成型加工最主要的設(shè)備之一,它通過外部動(dòng)力傳遞和外部加熱元件的傳熱進(jìn)行塑料的固體輸送、壓實(shí)、熔融、剪切混煉擠出成型。螺桿擠出機(jī)無論作為塑化造粒機(jī)械還是成型加工機(jī)械都占有重要地位嚴(yán)格來說,有著特殊要求的PVC制品,PVC改性配方,是根據(jù)客戶要求量身定做的。還有就是在PVC生產(chǎn)過程中共聚衍生,此類改性的品種有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等 。

  著色性

  聚氯乙烯熱穩(wěn)定性和耐光性較差。在150℃時(shí)開始分解出氯化氫,隨著增塑劑含量的多少發(fā)生不良反應(yīng)。另外,顏料對PVC的影響,體現(xiàn)在顏料是否與PVC及組成PVC制品的其它組分發(fā)生反應(yīng)以及顏料本身耐遷移性、耐熱性。著色劑中的某些成份可能會(huì)促使樹脂的降解。如鐵離子和鋅離子是PVC樹脂降解反應(yīng)的催化劑。因此,使用氧化鐵(紅、黃、棕和黑)顏料或氧化鋅、硫化鋅和立德粉類白色顏料會(huì)降低PVC樹脂的熱穩(wěn)定性。某些著色劑可能會(huì)與PVC樹脂的降解產(chǎn)物發(fā)生作用。如群青類顏料耐酸性差,故在PVC著色加工過程中,會(huì)與PVC分解產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生相互作用而失去應(yīng)有的顏色。因此就PVC著色而言,考慮到所用樹脂及相關(guān)助劑的特征,結(jié)合顏料的特點(diǎn)。在選擇著色劑時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題。

  1、顏料中的某些金屬離子會(huì)促使聚氯乙烯樹脂熱氧分解。

  測定方法為加有顏料聚乙烯加熱至180℃時(shí)的色相變化。由于顏料中含有金屬離子促使PVC分解加快,從而產(chǎn)生色相變化。同時(shí),還要注意的是,同樣加入色淀紅可使PVC產(chǎn)生的色差不同,如含有鈣,色相差小;含錳則色相差大,這是由于錳等金屬促進(jìn)PVC脫氯化氫所致。

  硫化物類著色劑(如鎘紅等)用于聚氯乙烯著色,可能因著色劑分解放出硫化氫。這類著色劑不宜與鉛穩(wěn)定劑混用,以免生成黑色的硫化鉛。

  2、顏料對聚氯乙烯電氣絕緣性影響

  作為電纜材料的聚氯乙烯和聚乙烯一樣,應(yīng)該考慮著色后的電性能。尤其是聚氯乙烯因其本身絕緣性較聚乙烯差,故顏料的影響就更大。說明,選擇無機(jī)顏料著色PVC對其電氣絕緣性較有機(jī)顏料為好(除爐黑、銳鈦型二氧化鈦外)。

  遷移性

  遷移性僅發(fā)生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有機(jī)顏料時(shí)。所謂遷移是在周圍溶劑中存在的部分可溶解的染料或有機(jī)顏料,通過增塑劑滲透到PVC制品表面,那些溶解的染(顏)料顆粒也被帶到制品表面上,這樣,導(dǎo)致接解滲色、溶劑滲色或起霜。

  另一個(gè)問題是“結(jié)垢”。指著色劑在著色加工時(shí),因?yàn)楸恢锏南嗳苄圆罨蚋静幌嗳荻鴱捏w系中游離出來,沉積在加工設(shè)備的表面(如擠出機(jī)的機(jī)筒內(nèi)壁、口模孔內(nèi)壁)上。

  耐候性

  指顏料耐各種氣候的能力。其中包括可見光和紫外光、水分、溫度、大氣氯化作用以及制品使用期間所遇到的化學(xué)藥劑。最重要的耐候性,包括不褪色性、耐粉化性和物理性能的持久性。而有機(jī)顏料則因其結(jié)構(gòu)不同有好有差。此外,在含有白色顏料的配方中,顏料的耐候性會(huì)受到較嚴(yán)重的影響。

  顏料的褪色、變暗或色調(diào)變化,一般由顏料的反應(yīng)基因所致。這些反應(yīng)性基因,能與大氣中的水分或化學(xué)藥劑——酸、堿發(fā)生作用。例如,鎘黃在水分和日光作用下會(huì)褪色,立索爾紅具有較好的耐光性,適合于大多數(shù)戶內(nèi)應(yīng)用,而在含有酸、堿成分的戶外使用時(shí)嚴(yán)重褪色。

  脫氯化氫的測定方法按JIS-K-6723,測定溫度180℃。以未著色的聚氯乙烯復(fù)合物脫氯乙烯的時(shí)間為基準(zhǔn),延長或阻緩時(shí)間以5%、10%間隔計(jì),負(fù)值表示加速分解。

  穩(wěn)定性

  聚氯乙烯樹脂的軟化點(diǎn)低,約75-80℃,脆化溫度低于-50~-60℃,大多數(shù)制品長期使用溫度不宜超過55℃,特殊配方的可達(dá)90℃。若聚氯乙烯樹脂純屬頭-性相接面怕線型結(jié)構(gòu),內(nèi)部無支鏈和不飽和鍵,盡管C-Cl鍵能相對較小,聚氯乙烯樹脂的穩(wěn)定性也應(yīng)當(dāng)是比較高的。但即使純度很高的聚氯乙烯樹脂,長期在100℃以上或受紫外線輻射就開始有氯化氫氣體逸出。說明其分子結(jié)構(gòu)中存在尖性基團(tuán)或不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。時(shí)間越長、降解越多、溫度越高,降解速度越快,在氧或空氣存在下降解速度更快。

  電性能

  聚氯乙烯屬于極性高聚物,對水等導(dǎo)電物質(zhì)親和力較大,故電阻較非極性的聚烯烴要小,但仍有較高的體積電陰和擊穿電壓。聚氯乙烯的極性基團(tuán)直接附著在主鏈上,在玻璃化溫度以下,偶極鏈段受到凍結(jié)構(gòu)的主鏈原子的限制,不能移動(dòng),因而并不產(chǎn)生偶極化作用,可作室溫的高頻絕緣材料。作電線絕緣用時(shí)、懸浮樹脂的電氣絕緣性比浮液樹脂高10-100倍。降解產(chǎn)生的氯離子的存在會(huì)降低電絕緣性。

  PVC發(fā)展?fàn)顩r

  有著特殊要求的PVC材料,一般都需要從國外進(jìn)口,在國外比較有名的有美國聯(lián)合碳化公司和北歐化工公司,隨著我國各大科研院所和生產(chǎn)單位的不斷研發(fā)和技術(shù)積累,國內(nèi)PVC改性材料的配方設(shè)計(jì)、制造已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平,已經(jīng)完全取代國外進(jìn)口材料,有不少產(chǎn)品已出口國外。

  1.聚氯乙烯異型材

  型材、異型材是我國PVC消費(fèi)量最大的領(lǐng)域,約占PVC總消費(fèi)量的25%左右,主要用于制作門窗和節(jié)能材料,其應(yīng)用量在全國范圍內(nèi)仍有較大幅度增長。在發(fā)達(dá)國家,塑料門窗的市場占有率也是高居首位,如德國為50%,法國為56%,美國為45%。

  2.聚氯乙烯管材

  在眾多的聚氯乙烯制品中,聚氯乙烯管道是其第二大消費(fèi)領(lǐng)域,約占其消費(fèi)量的20%。在我國,聚氯乙烯管較PE管和PP管開發(fā)早,品種多,性能優(yōu)良,使用范圍廣,在市場上占有重要位置。

  3.聚氯乙烯膜

  PVC膜領(lǐng)域?qū)VC的消費(fèi)位居第三,約占10%左右。PVC與添加劑混合、塑化后,利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜,用這種方法加工薄膜,成為壓延薄膜。也可以通過剪裁,熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜,所受熱收縮的特性,可用于收縮包裝。

  4.PVC硬材和板材

  PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料,經(jīng)混煉后,用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管,用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓,可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀,然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。

  5.PVC一般軟質(zhì)品

  利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等;利用注射成型機(jī)配合各種模具,可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。

  6.聚氯乙烯包裝材料

  聚氯乙烯制品用于包裝主要為各種容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生產(chǎn)礦泉水、飲料、化妝品瓶,也有用于精制油的包裝。PVC膜可用于與其它聚合物一起共擠出生產(chǎn)成本低的層壓制品,以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或熱收縮包裝,用于包裝床墊、布匹、玩具和工業(yè)商品。

  7.聚氯乙烯護(hù)墻板和地板

  聚氯乙烯護(hù)墻板主要用于取代鋁制護(hù)墻板。聚氯乙烯地板磚中除一部分聚氯乙烯樹脂外,其余組分是回收料、粘合劑、填料及其它組分,主要應(yīng)用在機(jī)場候機(jī)樓地面和其它場所的堅(jiān)硬地面。

  8.聚氯乙烯日用消費(fèi)品

  行李包是聚氯乙烯加工制作而成的傳統(tǒng)產(chǎn)品,聚氯乙烯被用來制作各種仿皮革,用于行李包,運(yùn)動(dòng)制品,如籃球、足球和橄欖球等。還可用于制作制服和專用保護(hù)設(shè)備的皮帶。服裝用聚氯乙烯織物一般是吸附性織物(不需涂布),如雨披、嬰兒褲、仿皮夾克和各種雨靴。聚氯乙烯用于許多體育娛樂品,如玩具、唱片和體育運(yùn)動(dòng)用品,聚氯乙烯玩具和體育用品增長幅度大,由于其生產(chǎn)成本低、易于成型而占有優(yōu)勢。

  9.PVC涂層制品

  有襯底的人造革是將PVC糊涂敷于布上或紙上,然后在100℃以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜,再與襯底壓合而成。無襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片,再壓上花紋即可。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等,還有地板革,用作建筑物的鋪地材料。

  10.PVC泡沫制品

  軟質(zhì)PVC混煉時(shí),加入適量的發(fā)泡劑做成片材,經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料,可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡硬PVC板材和異型材,可替代木材使用,是一種新型的建筑材料。

  11.PVC透明片材

  PVC中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑,經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝,是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。

  12.其他

  門窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國家已與木門窗鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場;仿木材料、代鋼建材(北方、海邊);中空容器。

  虛電路是分組交換網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)之一(另一種是數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)),簡單地說,就是通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的控制機(jī)制,在用戶主機(jī)之間建立虛擬的邏輯連接,并且保證在其上傳送信包的正確性和順序性,通信前后要進(jìn)行虛電路的建立和拆除。永久虛電路是一種在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)建立的虛電路,并且該虛電路一直保持。X.25網(wǎng)絡(luò)和B-ISDN都提供PVC服務(wù)。PVC膠袋一般是禁用的。

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