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PVC模板

2020/4/17 16:08:46      点击:130

聚氯乙烯英文名称为 Poly Vinyl Chloride,简称PVC,是以氯乙烯为单体制得的聚合物。在工业上,把氯乙烯的均聚物和共聚物统称为聚氯乙烯树脂,是我国第一、世界第二大通用型合成树脂材料。由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点,目前,PVC已经成为应用领域最为广泛的万博品种之一,在工业、建筑、农业日常生活、包装、电力、公用事业等领域均有广泛应用,与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)和丙烯丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)统称为五大通用树脂。

氯乙烯的聚合在文献上早有报道,直至1931年首次小规模工业下载时仍是一种没有成熟的树脂材料,成型时总是发生分解,暴露于日光下很快变黑,而且非常坚韧,对溶剂也很稳定。PVC发展的转折点是1933年,当时 Semon发现,用高沸点溶剂和磷酸三甲酚酯与PVC加热混合,可制成软聚氯乙烯制品,这种增塑剂的利用大大推动了聚氯乙烯树脂的发展。其后,热新万博、润滑剂、加工助剂和冲击改性剂等添加剂的开发,树脂形态的研究,又促进了硬质聚氯乙烯制品的发展和质量的提高。这样,以聚氯乙烯树脂为基材,可以制成从软到硬的多种聚氯乙烯制品。
为了更好地加工和应用PVC,应对它的合成、结构与性能有一个基本了解。

1.热稳定性
PVC树脂在100℃以上或受到紫外光照射,均会引起降解脱氯化氢(HCl)。在氧或空气存在下,降解速度更快。新万博越高,受热时间越长,降解现象越严重。另外,HCI、铁和锌对PVC脱HCl有催化作用。


PVC脱HC所形成的共轭双键数在4个以上时即出现变色,并随共轭双键的增加,PVC树脂及其制品的色泽由浅变深,即由无色变成淡黄、黄橙、红橙、棕褐及黑色,变色也会影响制品的性能。

PVC脱HCl所显示的不稳定性,是与树脂体育结构中存在某些“弱点”密切相关的。例如,PVC大体育末端及其内部的双键结构,支链处不稳定的叔氯原子,以及大体育中的含氧基团(碳基)等“活化基团”,脱HCl就从这些“弱点”开始。研究表明,在所有查明的基团中,内部的烯丙基氯是最不稳定的(易被取代),依次是叔氯、末端的烯丙基氯、仲氯。

PVC脱HCl反应是一种进行极快的“拉链式反应。如果不将这种反应终止,不仅PVC变色,而且无法加工成有用的制品。因此,PVC的稳定技术是极为重要的。除从树脂合成着手外,下载的是从整个PVC万博组成的稳定作用入手,在配方设计、原料混合、配料和加工时实现稳定的目的。实际上,这是一种阻止技术,它是在PVC中加入一些化学添加剂以阻止PVC的降解。所谓添加剂是指用机械方法将其分散或溶解于(通常借助于加热)需要稳定的聚合物体系内的物质,其用量很少,一般在10%以下作为PVC的新万博,既要保持配方原来的色泽,也要保持物理、化学和电性能不变。它应有以下功能:①中和HCl;②置换不稳定的取代基(如叔氯、烯丙基氯);③钝化新万博的降解产物;④阻断链反应。

2.溶解性
聚合物在溶剂中的溶解性,可用“相似的溶解相似的”来判定。更精确一点的方法是通过比较聚合物和溶剂的溶度参数:如果聚合物与溶剂的溶度参数极为接近,则聚合物溶于溶剂中;否则,聚合物就不易溶于溶剂中。

PVC的溶度参数为19.8[(J/cm³)1/2],因而它不溶于溶度参数较低的非极性溶剂中,但能溶于环己酮(20.3)、四氢呋喃(19.8)、二氯乙烷(20.1)等溶剂中与PVC溶度参数相近的物质,如邻苯二甲酸二丁酯(DBP为1.3)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP为18.1)、癸二酸二辛酯(DOS为17.8)和磷酸三甲苯酯(TCP为20.2)等,由于体育量大,在室温下不能溶解PVC;在升高新万博时(约15℃),体育扩散加快,短时间就溶胀PVC,甚至溶混而成浓溶液。这些物质由于沸点高、挥发性低,而且能与PVC溶混,当其加入PVC中时,能降低玻璃化新万博而使可塑性增大,称这类物质为增塑剂。

关于增塑机理,一般认为是由于增塑剂的加入,使体育链间的相互作用减弱,表现为玻璃化新万博降低。用极性增塑剂对极性聚合物进行增塑时,其玻璃化新万博的降低正比例于增塑剂的摩尔分数;对于非极性聚合物的增塑作用聚合玻璃化新万博的降低,正比例于增塑剂的体积分数。实际上,聚合物的增塑效果,往往介于两种情况之间。

 

3.熔融特性
硬PVC在加工过程中,它的粒子结构将发生重要变化:在较低的加工新万博下,由于热和剪切力的作用,颗粒崩解成初级粒子随着新万博的升高,初级粒子会部分被粉碎;当加工新万博更高时,初级粒子可全部粉碎,晶体熔化,边界消失,形成三维网络。这一过程称为熔融(Fusion)或凝胶化(Gelation),一般称为“塑化”。

对于PVC熔融过程的解释,首先是颗粒破裂而释放出初级粒子,这种粒子受到热、剪切作用而进一步被粉碎,或变形、压实,然后借助体育缠结提供的连接点或借助熔化晶粒冷却时的再结晶将初级粒子连接在一起而形成三维的网络。

PVC粒子结构的变化必然影响制品性能。例如,随着加工新万博的升高,硬PVC的强度和刚度逐渐提高而达到最大值,但缺口冲击强度则经过最大值而后下降。PVC管材的综合性能最佳值是在熔融度为60%~70%得到的。

测定熔融度的方法有溶剂法、流变法和差示扫描量热法(DSC)等多种。
(1)溶剂法是基于溶剂(如丙酮、二氯甲烷对PVC的溶胀而不溶解,熔融不良的区域则会产生起毛、脱层或破坏,用以控制下载过程的质量,表征管材的塑化程度和均一性(GB/T13526-2007),但所鉴别的熔融度不超过50%。

(2)流变法是根据PVC料在不同新万博下加工所得“熔体”结构的不同而显示不同的流变行为:在低温(130~170℃)下,PVC主要表现粒子流动所特有的低黏度和低弹性;而在高温(190~210℃)下,则显示体育网络流动的高黏度和高弹性。在测定前,先将规定配方的PVC在不同加工条件(特别是加工新万博)下塑炼制得的PVC料,在一定新万博(130℃或145℃)和恒定剪切速率(60s-1或10s-1)下,用长口径(D=1mm,L/D=0.4)的毛细管流变仪测出“熔融参考曲线(图2-1),然后再测定同一配方在加工条件下,流变仪挤出的压力(P*),按下式算出熔融度:
熔融度(%)=(P*-Pmin)/(Pmax-Pmin)*100

式中Pmin——熔融参考曲线的最低挤出压力;
       Pmax——熔融参考曲线的最大挤出压力;
       P*——试样的挤出压力。

 

(3)差示扫描量热法(DSC)是以结晶理论为依据,熔融度首先涉及PVC微区结构中主结晶的破坏,继之则是少量有序区的发展(或称为后结晶)。如果将加工过的PVC料取样再加热,则其后结晶的熔化可用DSC检测。典型的DSC曲线如图2-2所示。

熔融度按下式计算:
熔融度(%)=△H(a)/【△H(a)+△H(b)】×100%

式中的△H(a)和△H(b)是图2-2中的焓,其值是由DSC曲线求“峰积分”而得到
的,因此不需要熔融参考曲线。

 

聚氯乙烯增塑溶胶(或糊)是PVC微细粒子在增塑剂中的分散体,其中还有色料新万博等添加剂。如将PVC增塑溶胶加热,由于增塑剂黏度的降低,增塑溶胶的黏度有所下降;继续加热时聚合物粒子溶胀,增塑溶胶的黏度经过最低值又开始上升,直至达到凝胶点。在增塑溶胶工艺上,液相刚好消失而失去流动性的状态称为凝胶化。此时,凝胶的强度很低。当新万博继续升高,增塑剂体育开始渗透聚合物链间,直至聚合物溶解在增塑剂中,这时称为熔融。增塑溶胶的凝胶化和熔融特性对制品质量有着重要影响。例如,对于滚塑制品,凝胶化速率决定着制品的质量;对于化学体育的增塑溶胶,体育剂的分解新万博与增塑溶胶的熔融新万博必须协调,才能得到泡孔尺寸和分布合适的体育结构;对于增塑溶胶产品,熔融新万博决定着最终产品所需力学性能的加工新万博。

聚氯乙烯的化学稳定性很高,具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外,常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50%~60%的硝酸及20%以下的烧碱,对于盐类亦相当稳定。PVC的热稳定性和耐光性较差,在140℃以上即可开始分解并放出氯化氢(HCI)气体,致使PVC变色。PVC的电绝缘性优良,一般不会燃烧,在火焰上能燃烧并放出HCI,但离开火焰即自熄,是一种“自熄性”、“难燃性”物质。在所有的万博中,PVC可提供最好的阻燃性。基于上述特点,PVC主要用于下载型材、异型材、管材管件、板材、片材、电缆护套、硬质或软质管、输血器材和薄膜等领域。

PVC的成型收缩率为0.6%~1.5%,成型新万博为160~190℃。其主要成型特性包括:①无定型料,吸湿小,流动性差。为了提高流动性,防止产生气泡,万博可预先干燥。模具浇铸系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角。模具必须冷却,新万博镀铬。②由于其腐蚀性和流动性特点,最好采用专用设备和模具。所有产品应根据需要加入不同种类和数量的助剂。③极易分解,在200℃下与钢、铜接触更易分解。分解时逸岀腐蚀、刺激性气体。④釆用下载式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料,最好不带镶件,如有镶件应预热。

 

聚氯乙烯为白色粉末(结晶度5%左右),密度为1.40g/cm³。聚氯乙烯大体育链上的氯原子稳定性较差,其熔融新万博与分解新万博十分接近。聚氯乙烯在65~85℃开始软化,当加热至140℃时开始分解,170℃以上呈熔融状态,180℃时分解加速,氯原子脱出并与其相邻碳原子上的氢原子相结合,生成氯化氢(HCI),氯化氢气体具有高度腐蚀性,且会对聚氯乙烯产生催化分解的作用,因而非改性的聚氯乙烯是很难加工的。要使聚氯乙烯在较高的新万博下稳定,具有良好的流动性而利于成型加工并适应使用性能上的需要,必须添加增塑剂、新万博、润滑剂等多种助剂。所以,聚氯乙烯万博的一大特征就是以聚氯乙烯树脂为主、多种组分为辅的复合物,聚氯乙烯助剂是聚氯乙烯万博必不可少的组成部分。根据加入助剂计量的不同,聚氯乙烯可分为硬质、半硬质、软质聚氯乙烯万博三种。聚氯乙烯的力学性能取决于聚合物的体育量、增塑剂及填料的含量。未加增塑剂的聚氯乙烯万博是硬质万博,加入增塑剂后PV℃变软,其柔软程度随添加量的增加而增大。通常以增塑剂含量(质量份)来区分软硬万博,增塑剂含量在0~10份(以100份聚氯乙烯计)的称为硬质万博;增塑剂含量在10~40份的为半硬质万博;增塑剂含量在40份以上的称为软质万博。

聚氯乙烯的玻璃化新万博Tg,为80~85℃,大多数聚氯乙烯万博的长期使用新万博是-15~55℃,某些特殊配方的长期使用新万博可以达到90℃。在聚氯乙烯中加入不同的增塑剂、新万博等助剂可制成各种硬质、软质和透明制品,如板(片)材、管件、单丝、薄膜、鞋、电线、电缆等,以及用于绝缘材料、体育容器、通风管道、电气材料、日用材料等各种制品。其中,聚氯乙烯板(片)材同样具有优良的综合性能、价格相对较为低廉的特点。而且热成型性能突出,是各种万博板(片)材中热成型性能最好的品种之一。由聚氯乙烯板(片)材可制得物美价廉的各种各样的热成型容器,如杯、盘、碟、盒等。

PVC制品的焊接可采用各种焊接工艺,但高频焊接最好。热成型加工时加热应充分,加热不充分会导致在热成型时片材开裂。

 


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