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PVC塑料

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发表于 2011-10-26 10:49:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本色为微黄色半透明状,有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,随助剂用量不同,分为软、硬聚氯乙烯,软制品柔而韧,手感粘,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折处会出现白化现象。常见制品:板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
 PVC的几种主要缩写及含义   1、化工领域指化合物聚氯乙烯。polyvinyl chloride。这是PVC使用最广泛的含义。   2、医学上指不规则心跳。premature ventricular contraction   3、在电子领域,指在ATM、X.25中的持久虚拟链路。permanent virtual circuit   PVC (聚氯乙烯)化学和物理特性 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。 PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。   PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。   PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数,如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差,其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工(这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性),因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低,一般为0.2~0.6%。
编辑本段PVC塑料特征性能和用途、熔体指数介绍
  [1]PVC (聚氯乙烯)化学和物理特性 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。 PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。   PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。   PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数,如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差,其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工(这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性),因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低,一般为0.2~0.6%。   注塑模工艺条件   干燥处理:通常不需要干燥处理。   熔化温度:185~205C 模具温度:20~50C   注射压力:可大到1500bar 保压压力:可大到1000bar 注射速度:为避免材料降解,一般要用相当地的注射速度。   流道和浇口:所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件,最好使用针尖型浇口或潜入式浇口;对于较厚的部件,最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm;扇形浇口的厚度不能小于1mm。   典型用途 供水管道,家用管道,房屋墙板,商用机器壳体,电子产品包装,医疗器械,食品包装等。
编辑本段英文名称
  Polyvinyl chloride polymer = PVC
编辑本段结构简式
  这种材料的结构如下: [ ―CH2 ―- CHCl― ]n
材料性质Polyvinyl chloride
  密度 1380 kg/m3   杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa   拉伸强度(σt) 50-80 MPa   Elongation @ break 20-40%   Notch test 2-5 kJ/m2   玻璃转变温度 87℃   熔点 212℃   Vicat B1 85℃   导热率 (λ) 0.16 W/m.K   热膨胀系数 (α) 8 10-5 /K   热容 (c) 0.9 kJ/(kg·K)   吸水率 (ASTM) 0.04-0.4   Price 0.5-1.25
编辑本段注塑模工艺条件
  干燥处理:通常不需要干燥处理。   熔化温度:185~205C 模具温度:20~50C   注射压力:可大到1500bar 保压压力:可大到1000bar 注射速度:为避免材料降解,一般要用相当快地的注射速度。   流道和浇口:所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件,最好使用针尖型浇口或潜入式浇口;对于较厚的部件,最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm;扇形浇口的厚度不能小于1mm。   典型用途 供水管道,家用管道,房屋墙板,商用机器壳体,电子产品包装,医疗器械,食品包装等。
编辑本段pvc分类
  PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3,软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层,但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别),容易变脆,不易保存,所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂,因此柔韧性好,易成型,不易脆,无毒无污染,保存时间长,因此具有很大的 开发应用价值。下文均简称PVC。PVC的本质是一种真空吸塑膜,用于各类面板的表层包装,所以又被称为装饰 膜、附胶膜,应用于建材、包装、医药等诸多行业。其中建材行业占的比重最大,为60%,其次是包装行业,还有其他若干小范围应用的行业。
PVC性能及识别
  聚氯乙烯的燃烧特性为,难燃、离火即灭、火焰呈黄色,白烟,燃烧时塑料变软发出氯的刺激性味。   聚氯乙烯树脂是一种多组分的塑料,根据不同用途可以加入不同的添加剂,因此随着组成的不同,其制品可呈现不同物理机械性能,如加入或不加入增塑剂就能使它有软硬制品之分。总的来说PVC制品有耐化学稳定性、耐焰自熄、耐磨、消声消震、强度较高、电绝缘性较好、价廉及材料来源广、气密性能好等优点。其缺点是热稳定性能差,受光、热、氧的作用容易老化。聚氯乙烯树脂本身是无毒的,如果采用无毒的增塑剂、稳定剂等辅助材料制成的制品,对人畜无害。然而一般在市场上所见的聚氯乙烯制品所用的增塑剂、稳定剂大多数是有毒的,因此除注明无毒配方的产品外,均不能用来盛装食品。   ⒈物理性能   聚氯乙烯树脂系无定型结构的热塑性塑料。在紫外光下,硬PVC产生浅蓝或紫白色的荧光,软PVC则发出蓝色或蓝白色的荧光。温度在20℃时折光率为1.544,比重为1.40,而加有增塑剂及填料的制品密度通常在1.15~2.00范围内,软质PVC泡沫塑料密度为0.08~0.48,硬质泡沫塑料为0.03~0.08。PVC吸水率不大于0.5%。   聚氯乙烯的物理机械性能取决于树脂的分子量、增塑剂及填料的含量。树脂分子量愈大,则机械性能、耐寒性、热稳定性愈高,但加工温度也要求高,成型比较困难;分子量低则与上述相反。填料含量增多,抗拉强度降低。   ⒉热性能   聚氯乙烯树脂的软化点接近于分解温度。它在140℃时已开始分解,而在170℃时分解更加迅速。为了保证成型加工的正常进行,对聚氯乙烯树脂规定了两项最重要的工艺指标,即分解温度和热稳定度。所谓分解温度就是大量放出氯化氢时的温度,所谓热稳定度就是在一定温度条件下(通常是190℃)不大量放出氯化氢的时间。聚氯乙烯塑料长期暴露于100℃下,除非添加碱性稳定剂,否则也会分解,若超过180℃则快速分解。   大多数聚氯乙烯塑料制品的长期使用温度不宜超过55℃,但特殊配方的聚氯乙烯塑料的长期使用温度可达90℃。低温下软质聚氯乙烯制品会变硬。聚氯乙烯分子中由于含有氯原子,因此它和它的共聚物一般能耐燃耐焰,具有自熄性,无滴落性。   ⒊稳定性   聚氯乙烯树脂是一种较不稳定的聚合物,在光和热的作用下也会降解,其过程是放出氯化氢,发生结构的变化,但程度比较轻。同时在机械力、氧、臭气、HCl以及某些活性金属离子存在时会加速分解。   聚氯乙烯树脂脱去HCl后,在主链上产生了共轭双链,颜色也会改变。而随着氯化氢分解的数量增加,聚氯乙烯树脂则由原来的白色变为黄色、玫瑰色、红色、棕色以至黑色。   ⒋电性能   PVC的电性能取决于聚合物中残留物的数量、配方中各种添加物的类型和数量。PVC的电性能还与受热情况有关:当加热使PVC分解时,由于氯离子的存在而降低其电绝缘性,如果产生大量的氯离子不能为碱性稳定剂(如铅盐)所中和,则会导致其电绝缘性能明显下降。PVC不象聚乙烯、聚丙烯这类非极性聚合物,它的电性能随频率和温度而变,如介电常数随频率升高而降低。   ⒌化学性能   聚氯乙烯有极良好的化学稳定性能,用以作为防腐材料极有价值。   PVC对大多数无机酸和碱是稳定的,受热不溶解而被分解释出氯化氢。与氢氧化钾共沸制得棕色难溶的不饱和产物。PVC的溶解性与分子量大小及聚合方法有关。一般来说溶解度随着聚合体分子量的增大而减小,乳液法树脂比悬浮法树脂的溶解性差。它可以溶解于酮类(如甲己酮、环己酮),芳香族溶剂(如甲苯、二甲苯),二甲基甲酰、四氢呋喃中。常温下聚氯乙烯树脂几乎不溶于增塑剂,高温下显著溶胀,甚至溶解。   ⒍加工性能   PVC是无定型高聚物,没有明显的熔点,加热到120~150℃时具有可塑性。由于它热稳定性较差,在该温度下含有少量HCl放出,促使其进一步分解,故必须加入碱性的稳定剂和HCl而抑制其催化裂解反应。纯PVC是硬质制品,需加入适量的增塑剂才能使其柔软对于不同的制品还需加入诸如紫外线吸收剂、填充剂、润滑剂、颜料、防霉剂等助剂以臻善PVC制品的使用性能。与其它塑料一样,树脂的性能决定制品的质量及加工条件。对PVC而言,与加工有关的树脂性能有:颗粒大小、热稳定性、分子量、鱼眼、松密度、纯度和外来杂质、孔隙率。对PVC糊状还有糊料的粘度和胶化性能等,均应设法测定,便于掌握加工条件和制品质量。
  聚氯乙烯基本技术参数   项目 单位 硬质聚氯乙烯 软质聚氯乙烯
比重
抗张强度
伸长率
收缩率
导热系数
比热
热膨胀系数
耐热温度
体积电阻
击穿电压
吸水率
抗弱酸
抗强酸
抗弱碱 g/cm3
MPa
%
%
4187×10-5W/(m·K)
4.2×103J/(kg·K)
10-5/℃
℃(连续)
Ω·cm
kV/mm
% 1.35~1.45
35~56
2~40
1~1.5
3~7
0.2~0.28
5~18.5
65~80
>1016
25~35
0.07~0.4
良好
轻微影响
良好 1.16~1.35
10~25
100~450
2~2.3
3~4
0.3~0.5
7~25
65~80
1011~1015
20~30
0.15~0.75
良好
轻微影响
良好
  聚氯乙烯(PVC)树脂的一般性能   性能 数值和解释
相对分子质量 一般为5万至13万,相对分子质量和支化度主要受到树脂生产温度控制
相对分子质量测量 因PVC在空气中加热会降解,不能用熔体指数测量。多通过稀聚合物溶液与纯溶剂的相对粘度(RV)测量,RV值一般为50~75
K值 表征机械性和加工性,低K值树脂易加工,不易变色,但机械强度较差,反之亦然。注塑、吹塑和压延树脂的K值为55~62;挤出片材为62~66;大部分压力管为66~68
粒径 通用型树脂50~150μm,糊树脂0.5~2μm
堆积密度 较高的堆积密度有利于产量的提高,是对粒子球形形状、粒径和粒径分布的表征。悬浮法生产的硬制品用树脂有较高的堆密度
增塑剂吸收 取决于表面积和吸收能力,后者与树脂的多孔性和表面特点相关。高吸收性树脂干混时候短
凝胶 又称“鱼眼”,是加工时不能完全熔化的树脂大颗粒。鱼眼会影响物理性质,并成为稳定剂降解和树脂脱色的中心
电性质 电导性对于用作电线电缆绝缘的树脂很重要,低抽出物含量的树脂有较低的电导性
密度 均聚物通常为1.4g/cm3,共聚物为1.35g/cm3。比重高于聚乙烯、聚丙烯及ABS,是PVC的主要缺点之一
热膨胀系数 未增塑PVC为5×10~20×10-5K-1,低于普通的热塑性塑料,但高于一般的热固性塑料。增塑PVC有更高的热膨胀系数

PVC改性
  ⒈共聚反应改性
  在氯乙烯主链中导入其单体共聚合,得到的是包括两种单体链节的新型聚合物,这种聚合物称为共聚物。目前氯乙烯与其它单体的共聚物主要品种和性能如下:   ⑴氯乙烯—醋酸乙烯酯共聚物:醋酸乙烯酯单体的引入可起到一般增塑剂的作用,也即所谓“内增塑”,可以避免一般增塑剂的挥发、迁移、抽出等缺点,还可以降低熔融粘度、降低加工温度、改进加工性能。一般共聚物中的醋酸乙烯酯含量为3~14%。   氯乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的主要缺点是拉伸强度、热变形温度、耐磨性、化学稳定性和热稳定性有所降低。   ⑵氯乙烯—偏氯乙烯共聚物:这种共聚物的塑化性、软化温度、溶解性等及分子内增塑作用与氯乙烯—醋酸乙烯酯共聚物基本相同。其最大的特点是水和气体透过率小,在酮类溶剂中溶解度高,并能耐芳烃的稀释作用,因而可有效地用于涂层。此外,还用来制造收缩薄膜。由于耐热、光稳定性比氯乙烯—醋酸乙烯酯共聚物差,单体成本较高,所以在应用上没有氯乙烯—醋酸乙烯酯广泛。   ⑶氯乙烯—丙烯酸酯共聚物:这种共聚物的内增塑作用与氯乙烯—醋酸乙烯酯相当,热稳定性较好,可用于制造硬质和软质制品,改进加工性、耐冲击性和耐寒性等。还可以用于涂层、粘结等。   ⑷氯乙烯—马来酸酯共聚物:这种共聚物中马来酸酯含量为15%左右,内增塑作用与氯乙烯—丙烯酸酯相似。具有较好的加工性能。物理机械性能降低较小,耐热性比一般共聚物高。   ⑸氯乙烯—烯烃共聚物:将乙烯、丙烯等烯烃单体共聚合,可制得流动性、热稳定性、抗冲性、透明性、耐热性等优异的共聚树脂。   ⒉共混溶改性   在聚氯乙烯相内混炼导入异种高分子相—高聚物共混熔是一种简便而有效的改性方法,并在实际生产中已积累经验。一般是将两种或两种以上不同的高聚物共混熔时,可以制备兼有这些高聚物性质的混合物。   为了改进硬质聚氯乙烯的流动性、冲击性能等,目前常用的共混高聚物有:丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS),其主要是提高冲击强度。甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯(MBS),除耐气候性外,其余各项性能都近乎于理想,特别是抗冲击强度,只要加入少量就可大大提高。氯化聚乙烯(CPE)可以提高抗冲击强度,若加入20%用量,冲击强度就可非常高。乙烯—醋酸乙烯酯(EVA)可提高冲击强度。   为了改进软质聚氯乙烯在使用过程中增塑剂的挥发、迁移、抽出等常用的共混高聚物有:丁腈橡胶(NBR)、氯化聚乙烯(CPE)、氯乙烯—丙烯酸酯、马来酸双辛酯等的共聚物、乙烯—醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯—醋酸乙烯酯—氯乙烯共聚物等。   ⒊接枝反应聚合   在聚氯乙烯侧链上导入其它单体或在异种高聚物侧链上导入氯乙烯链,这种改性叫接枝反应聚合。   ⒋低温聚合   改变聚氯乙烯主链内链节的排列,或改变聚氯乙烯链间的排列即改变聚合方法,这种改性叫低温聚合。   ⒌交联反应改性   1967年首先由法国开创热固性低发泡PVC的制造技术,为间歇式生。PVC树脂与反应性增塑剂在成型中交联,也可以得到热固性PVC塑料。   PVC常用的添加剂类型和功能   添加剂类型 用途和功能
热稳定剂 阻止PVC分解,一般可使树脂热稳定性提高10倍
有机锡稳定剂 用于管材、管件、窗等硬制品
钙/锌稳定剂 既用于增塑剂,又用于接触食品的硬制品的稳定剂
甲基锡和辛基锡复合稳定剂 用于接触食品的容器
含铅稳定剂 具有良好的不导电性,用于增塑的电线电缆配料
钡/锌稳定剂 相对于钡/镉稳定剂,更易为环境接受,故用于成型制品、型材和电线涂层的增塑剂
有机亚磷酸酯和受阻酚 用作助稳定剂
抗冲改性剂 各种丙烯酸系树脂(如ABS)、氯化聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯酯等
加工助剂 最常用的是聚甲基丙烯酸酯等丙烯酸系树脂
润滑剂 有内润滑剂、外润滑剂,一般是有极性基团和非极性基团的表面活性剂
增塑剂 PVC的结晶区起交联点作用,无定形区可接受大量的增塑剂,形成类橡胶状的材料。少量增塑剂可为特殊应用提供特殊性能
邻苯二甲酸酯类 最常用的增塑剂,因环境问题,有些品种(如DOP),有些国家在有些领域已禁止使用
脂肪酸酯类 欧洲出于对DOP毒性的担心正在用已二酸二异壬酯等替代DOP
柠檬酸酯 用于与食品接触的制品
苯甲酸酯 用于抗沾污制品
氯化烃 赋予阻燃性和良好的电性能
脂肪醇酸酯 改善阻燃性、降低挥发性、使制品具有良好的低温柔性
偏苯三酐 降低挥发性,提供良好的低温性能
环氧增塑剂 降低挥发性
聚合物类增塑剂 降低挥发性
填料 用以提高刚性、降低成本和控制光泽
碳酸钙 是最常用的填料
灼烧的粘土 可改善电性能
玻璃纤维 提高拉伸强度和刚性,但有损延伸性
滑石 提高拉伸强度和刚性,但有损延伸性
云母 提高拉伸强度和刚性,但有损延伸性
颜料 特殊填料,赋予颜色
炭黑、二氧化钛等 常用填料,赋予颜色
光稳剂 起吸收紫外光的作用,炭黑和二氧化钛可起到光稳剂作用。苯并三唑的各种衍生物常用作光稳剂。一些热稳定剂和受阻胺光稳定剂具有特殊功效
生物杀灭剂 用于雨布、游泳池衬里、屋顶密封等制品的添加,经常是与PVC和其他助剂相容的稳定、耐候的含砷化合物
阻燃剂 PVC中的氯本身起阻燃作用。含增塑剂30%以上的软制品可能需要阻燃剂。一般为氧化锑、磷酸酯型增塑剂和卤化烃类
  PVC的应用主要集中在制备薄膜和人造革,耐老化的不燃电线电缆包皮,各种玩具,运动器材,医疗配件,包装涂层等等!
编辑本段PVC塑料的合成
  PVC塑料是由乙炔气体和氯化氢合成氯乙烯,再聚合而成。在20世纪50年代前期是以乙炔电石法生产,50年代后期则转向了原料充足、成本低廉的乙烯氧化法;目前世界上80%以上的PVC树脂都是由此方法生产的。但到2003年后,因石油价格暴涨,乙炔电石法成本反而比乙烯氧化法还要低10%左右,所以PVC的合成工艺又转向了乙炔电石法。   PVC塑料是由液态的氯乙烯单体(VCM)经悬浮、乳液、本体或溶液法工艺聚合而成,其中悬浮聚合工艺生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广,一直是生产PVC树脂的主要方法,在世界PVC生产装置中大约占90%的比例(在世界PVC总产量中均聚物也占大约90%的比例)。其次是乳液法,用于生产PVC糊树脂。其聚合反应由自由基引发,反应温度一般为40~70OC,反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC树脂的分子量分布影响很大。
悬浮聚合
  悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态,聚合反应在单体小液滴中进行。通常悬浮聚合反应为间歇聚合。   近年来各公司对PVC树脂间歇悬浮聚合工艺的配方、聚合釜、产品品种和质量不断研究和改进, 开发出各具特点的工艺技术,目前应用较多的是Geon公司(原B.F Goodrichg公司)技术、日本信越公司技术、欧洲EVC公司技术, 这三大公司的技术在1990年以来世界新增的PVC树脂生产能力中各占大约21%的比例。
乳液聚合
  乳液聚合与悬浮聚合基本类似,只是要采用更为大量的乳化剂,并且不是溶于水中而是溶于单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚,从而得到粒径很小的聚合物树脂,一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为0.1—0.2mm,悬浮法为20―200mm。引发剂体系与悬浮聚合也有所不同,通常是含有过硫酸盐的氧化还原体系。干燥方法也设计成可以保持较小的粒径的方式, 常常采用一些喷雾干燥剂。由于不可能将乳化剂完全除去,因此用乳液法生产的树脂不能用于生产需要高透明性的制品如包装薄膜或要求吸水性很低的制品如电线绝缘层。一般来说乳液聚合PVC树脂的价格高于悬浮聚合的树脂,然而需要以液体形式配料的用户使用这种树脂,如糊树脂。在美国大部分乳液聚合的树脂产品都是糊树脂(又叫分散型树脂),少量用于乳胶。在欧洲,各种乳液工艺也用于生产通用树脂,尤其是压延和挤出用树脂。
本体聚合
  本体法生产工艺在无水、无分散剂、只加入引发剂的条件下进行聚合,不需要后处理设备,投资小、节能、成本低。用本体法PVC树脂生产的制品透明度高、电绝缘性好、易加工,用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加工本体法树脂。PVC本体工艺在80年代得到较大发展。但是,尽管从理论上说悬浮和本体聚合反应工艺生产的树脂可以用于相同的领域,实际上加工厂一般只使用其中之一,因为悬浮和本体树脂不能混合,即使少量混合也会因静电效应导致聚合物粉末的流动性降低,而悬浮聚合树脂更易得到的,因此大多数加工厂放弃了本体树脂,近年来本体工艺出现了止步不前或衰退的状态。
溶液聚合
  在溶液聚合中,单体溶解在一种有机溶剂(如n-丁烷或环己烷)中引发聚合,随着反应的进行聚合物沉淀下来。溶液聚合反应专门用于生产特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物(通常醋酸乙烯含量在10~25%)。这种溶液聚合反应生产的共聚物纯净、均匀,具有独特的溶解性和成膜性。
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