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PVC



一.PVC概述

聚氯乙烯,英文简称PVCPolyvinyl chloride),是氯乙烯单体(vinyl chloride monomer, 简称VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。

PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小,相对密度1.4左右,玻璃化温度77~90℃,170℃左右开始分解 ,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

工业生产的PVC分子量一般在5万~11万范围内,具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,8085℃开始软化,130℃变为粘弹态,160180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60MPa左右,冲击强度5~10kJ/m2;有优异的介电性能。

二.PVC性能

着色性

聚氯乙烯热稳定性和耐光性较差。在150℃时开始分解出氯化氢,随着增塑剂含量的多少发生不良反应。另外,颜料对PVC的影响,体现在颜料是否与PVC及组成PVC制品的其它组分发生反应以及颜料本身耐迁移性、耐热性。着色剂中的某些成份可能会促使树脂的降解。如铁离子和锌离子是PVC树脂降解反应的催化剂。因此,使用氧化铁(红、黄、棕和黑)颜料或氧化锌、硫化锌和立德粉类白色颜料会降低PVC树脂的热稳定性。某些着色剂可能会与PVC树脂的降解产物发生作用。如群青类颜料耐酸性差,故在PVC着色加工过程中,会与PVC分解产生的氯化氢发生相互作用而失去应有的颜色。因此就PVC着色而言,考虑到所用树脂及相关助剂的特征,结合颜料的特点。

耐候性

指颜料耐各种气候的能力。其中包括可见光和紫外光、水分、温度、大气氯化作用以及制品使用期间所遇到的化学药剂。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。而有机颜料则因其结构不同有好有差。此外,在含有白色颜料的配方中,颜料的耐候性会受到较严重的影响。

稳定性

聚氯乙烯树脂的软化点低,约75-80℃,脆化温度低于-50~-60℃,大多数制品长期使用温度不宜超过55℃,特殊配方的可达90℃。若聚氯乙烯树脂纯属头-性相接面怕线型结构,内部无支链和不饱和键,尽管C-Cl键能相对较小,聚氯乙烯树脂的稳定性也应当是比较高的。但即使纯度很高的聚氯乙烯树脂,长期在100℃以上或受紫外线辐射就开始有氯化氢气体逸出。说明其分子结构中存在尖性基团或不稳定结构。时间越长、降解越多、温度越高,降解速度越快,在氧或空气存在下降解速度更快。 

电性能

聚氯乙烯属于极性高聚物,对水等导电物质亲和力较大,故电阻较非极性的聚烯烃要小,但仍有较高的体积电阴和击穿电压。聚氯乙烯的极性基团直接附着在主链上,在玻璃化温度以下,偶极链段受到冻结构的主链原子的限制,不能移动,因而并不产生偶极化作用,可作室温的高频绝缘材料。作电线绝缘用时、悬浮树脂的电气绝缘性比浮液树脂高10-100倍。降解产生的氯离子的存在会降低电绝缘性。

三.PVC工艺

材料性质

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 0.16 W/m.K

热膨胀系数 8 10-5 /K

热容(c) 0.9 kJ/(kg·K)

吸水率(ASTM) 0.04-0.4

折射率硬质成型品 1.52~1.55

Price 0.5-1.25 €/kg

聚氯乙烯的最大特点是阻燃,因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体,例如二恶英。

聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃,然后在400-470℃发生碳的燃烧。

它是世界上产量最大的塑料产品之一,价格便宜,应用广泛,聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂,聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂,可制成多种硬质、软质和透明制品。

纯的聚氯乙烯的密度为1.4g/cm3,加入了 增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般为1.15-2.00g/cm3

硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力,可单独用做结构材料。

软质聚氯乙烯的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加,但脆性、硬度、拉伸强度会降低。

聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能,可作低频绝缘材料,其化学稳定性也好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出HCL气体,使聚氯乙烯变色,所以其应用范围较窄,使用温度一般在-15~55℃之间。

成型条件

硬质pvc

料管温度:160-190

模具温度:40-60

干燥温度:80℃x2h

射胶压力:700-1500kg/cm2

密度:1.4g/cm3

成型收缩度:0.1-0.5%

肉厚:2.0-50.mm

吸水率(24H)0.1-0.4%

融度软化点:89

热变形温度:70

软质pvc

料管温度:140-170

模具温度:40-60

干燥温度:80℃x2h

射胶压力:600-1500kg/cm2

密度:1.4g/cm3

成型收缩度:0.1-0.5%

肉厚:2.0-50.mm

吸水率(24H)0.1-0.4%

融度软化点:85

热变形温度:55

四.PVC应用

1.聚氯乙烯型材-门窗和节能材料

2.聚氯乙烯管材-水管

3.聚氯乙烯膜-温室薄膜

4.PVC硬材和板材-零件板材

5.PVC一般软质品-密封管线

6.聚氯乙烯包装材料-

7.聚氯乙烯护墙板和地板

8.聚氯乙烯日用消费品

9.PVC涂层制品

10.PVC泡沫制品

11.PVC透明片材

五.PVC鉴别

(1) 燃烧法鉴别:

软化或熔融温度范围:75~90°C

燃烧情况:点燃后自熄;

燃烧火焰状态:上黄下绿有烟;离火后情况:离火熄灭;气味:刺激性酸味。

这种方法是最简便和直接的,一般作为首选。

(2) 溶剂处理鉴别:

溶剂:四氢呋喃,环己酮,甲酮,二甲基甲酰胺;

非溶剂:甲醇,丙酮,庚烷。

通过将疑似PVC塑料加入以上溶剂中,观察塑料的溶解情况来判断是否为PVC。溶剂加热后,溶解效果会更明显。

 (3) 比重法:

PVC的比重为1.35~1.45,一般是1.38左右。

可以通过比重差别或测定比重的方法,区分聚氯乙烯和其它塑料。

但是由于PVC可以通过添加增塑剂、改性剂以及填料,使PVC变得比重差异很大,软硬差异很大,同时也会由于一些成分的加入,使PVC塑料的很多性能发生改变,致使我们常用的鉴别方法效果不明显,甚至现象发生改变,无法作出准确判断。比如:密度方面,增塑聚氯乙烯(大约含有40%增塑剂)时为1.19~1.35;而PVC硬制品却提高到1.38~1.50。如果是高填充PVC制品,密度有时会超过2

另外,还可通过测定材料中是否含有氯来判定,但因为氯乙烯共聚物、氯丁橡胶、聚偏氯乙烯、氯化聚氯乙烯等都含有较高比例的氯,还要通过吡啶显色反应来鉴别。注意,试验前,试料必须经乙醚萃取,以除去增塑剂,试验方法:将经乙醚苯取过的试样溶于四氢呋喃,滤去不溶成分,加入甲醇使之沉淀,萃取后在前75度以下干燥。将干燥过的少量试样用不着1ml吡啶与之反应,过几分钟后,加入2到场滴5%氢氧化钠的甲醇溶液(1g氢氧化钠溶解于是20ml甲醇中),立即观察一下颜色,5min1h后再分别观察一次。根据颜色即可鉴别不同的含氯塑料。

日常生活中,接触较多的需要分辨的是PVCPE塑料膜(袋),简易方法:

⑴触摸法

用手摸起来有润滑感,表面像涂了一层蜡(化学称为蜡感),这是无毒的聚乙烯膜袋,而聚氯乙烯薄膜则摸起来有些发粘。

⑵抖动法 用手抖动,声音发脆,质轻易漂浮的是聚乙烯薄膜袋。而用手抖动声音低沉的则为聚氯乙烯薄膜袋。

⑶燃烧法

遇火易燃,火焰呈黄色,燃烧时有石蜡状油滴落,并有蜡烛燃烧时的气体,是无毒的聚乙烯薄膜袋。若不易燃烧,离火即熄灭,火焰呈绿色,为聚氯乙烯薄膜袋。

⑷浸水法

将塑料袋浸入水中,用手按压入水后,能浮出水面的为聚乙烯,沉入水底的为聚氯乙烯(聚乙烯的密度小于水,聚氯乙烯的密度大于水;常温时分别约为0.92g/cm31.4g/cm3)。

也可取铜丝一根,在火中烧成红色,然后,将铜丝与试验用塑料薄膜接触,产生化学变化,再把蘸有该塑料成分的铜丝重新放回火焰中。这时需仔细观察,如果出现色彩斑斓、耀眼的绿色火焰,则说明这种塑料材料中含有氯元素,属于聚氯乙烯类材料

 

 





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