PVC

烟台大学
题目聚氯乙烯配方设计
班号化084-3 学号 200821507302 姓名陈磊
前言
单纯的PVC树脂是一种较刚硬的原料。

它的熔体粘度大并且流动
性差，虽然具有一般非晶态线性高聚物的热力学状态，但是熔融
范围窄，对热不稳定，在成型温度下会发生严重的降解，放出氯
化氢气体，变色和粘附设备。

因此，在成型过程中加入适当的添
加剂，配制成不同组分的均匀复合物，改善其成型工艺性能，达
到符合使用性能和降低成本的要求。

一 PVC的简介
本色为微黄色半透明状，有光泽。

透明度胜于聚乙烯、聚苯烯，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。

由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。

是氯乙烯的均聚物。

氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。

PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。

工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，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，80～8
聚氯乙烯
5℃开始软化,130℃变为粘弹态，160～180℃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。

但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。

PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。

PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。

具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。

PVC的用处
(一)PVC一般软制品
利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。

(二)PVC薄膜
PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用
这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。

也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。

宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。

经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。

(三)PVC涂层制品
有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100摄氏度以上塑化而成。

也可以将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合而成。

无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再压上花纹即可。

人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫等，还有地板革，用作建筑物的铺地材料。

(四)PVC泡沫制品
软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。

也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材试用，是一种新型的建筑才材料。

(五)PVC透明片材
PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。

利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料―如月饼包装盒。

(六)PVC糊树脂
将PVC分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，通常用乳液或微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌，脱气泡后，配成PVC糊，再用进、浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。

如衣架、工具手柄、圣诞树等。

(七)PVC硬板和板材
PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或
楼梯扶手。

将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。

板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。

(八)PVC其他
门窗有硬质异型材料组装而成。

在有些国家已与木门窗铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材(北方、海边)；中空容器。

二配方设计原理
（1）树脂：树脂的性能应满足各种加工成型和最终制品的性能要求。

（2）稳定剂：可防止聚氯乙烯树脂在高温加工过程中发生降解而使性能破坏，PVC所用的稳定剂通常按化学组分分为四类：铅盐类，金属皂类，有机锡类和环氧酯类。

（3）润滑剂：外润滑剂用以降低离子间的摩擦力，防止流体金属表面黏着。

内润滑剂用以降低流体粘度，促进分子间内聚力破坏，分子相互流动。

（4）填充剂：大大降低产品成本和改进制品某些性能，常用碳酸钙等。

（5）改性剂：有冲击性能改性剂，加工改性剂，热变形性能改性剂等。

（6）增塑剂：可增加树脂的可塑性以及流动性，使制品具有柔软性。

三混合塑炼压制
混合：使多相不均态的各组分转变为多相均匀态的混合料。

塑炼：使受热的聚氯乙烯塑料反复通过一对相向旋转的水平辊筒的间隙而被塑化，并且经过挤压和延展拉成薄片。

压制：在一定的温度时间和压力条件下，将叠合的聚氯乙烯薄皮加热到廿流温度，并施加压力，加压到一定时间后，在压力下进行冷却的过程。

四标准样条的制备
1.直接从塑料制品上截取试样：根据制品相应的标准规定或按制品提供者得要求直接截取试样
2.直接从树脂截取：应该按照国家标准GB254-81规定进行，首先要确定样本大小，然后选定抽样单位，最后进行取样
3.直接注射成型标准样条：主要用于热塑性塑料和热塑性聚合物符合材料测试试样。

其模具主要分为单型腔模具和多型腔模具。

一般采用复式螺杆注射机。

4.间接从压制板材上切取试样
（1）热塑性塑料压缩模塑试样制备
①原料：可用粒科或者片状科，根据有关要求和说明选择是佛干燥以及干燥时候的条件
②预成型：通常直接模塑就能得到平整均匀的片科
③模塑：将压板或者模具的温度调节到有关标准的模塑温度。

温度恒定后，将称过的材料放入，闭合压板，在接触压力下预热5min，然后施加全部压力2min，随即冷却。

④冷却：选择合适冷却方法，冷却速度对于某些热塑性塑料来说影响其最终的使用性能
⑤即可从其上面进行取样
（2）热固性模塑料压塑试样制备
①原料：酚醛，氨基热固性模塑料的粉，粒料等
②设备：最好选用有两种闭模速度的压机，钢制模具以及两块定型板
③步骤：按规定涉及压力，调节温度并且恒定，称取所需的模塑料量，预加热，装料，加压，固化结束
④从压塑片上截取试样
五热性能测定
1.维卡软化点测定
维卡软化点温度指在特定的均匀的升温速度条件下，施加定的负载后，横截面积1平方毫米平头针刺入塑料试样中1mm时的温度。

具体步骤：①试样装好后，打开升温档②打开搅拌③选择升温速度④再搅拌的情况下，升温5min⑤调节温度调节钮，使指示灯出现暗红色即可⑥调节好后进行实验⑦记好压入1mm时间以及温度。

2.负荷热变形温度
负荷热变形温度是衡量高分子材料的耐热性的主要指标之一，而所测定的热变形温度，仅仅是该方法规定下的，而不是这种材料的使用上限。

六实验过程
实验设备及原理
实验设备：GHR-10D型高速混合机； S(X)K-160型双辊开炼机；XLP-D/Q400*400*2E；XWB-300F热变形、维卡软化点温度测定仪；WZY-240型万能制样机。

原料：聚氯乙烯树脂，三盐基硫酸铅，硬脂酸铅，碳酸钙，石蜡，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。

样条制备及性能测试
设计实验配方：
编号PVC 稳定剂（三盐
基硫酸铅
+PbSt）CaCO3石蜡增塑剂
（DOP+DBP）
A-1 100 3+2 0 0.5 2.5+2.5 B-1 100 3+2 10 0.5 2.5+2.5 C-1 100 3+2 20 0.5 2.5+2.5 B-2 100 3+1 0 0.5 2.5+2.5
C-2 100 3+1 10 0.5 2.5+2.5
A-2 100 3+1 20 0.5 2.5+2.5
C-3 100 2+1 0 0.5 2.5+2.5
A-3 100 2+1 10 0.5 2.5+2.5
B-3 100 2+1 20 0.5 2.5+2.5
其中，CaCO3的组分及含量为100份CaCO3，2份偶联剂，1份HSt。

根据配方计算并量取各试剂的量，用高速混合机将其混匀，用双辊混炼机将其塑炼，将塑炼好的PVC进行压制成板材。

将PVC板材按标准用万能制样机制的标准样条。

样条尺寸如下：
哑铃型样条有缺口样条无缺口样条
名称总长
L 端部宽度
W
总
长
I
支撑线
间距离
L
缺口剩
余厚度
d k
长度
L
高度
h
尺寸
（mm）
150 20 80 60 3.2 120 15
通过XWB-300F热变形、维卡软化点温度测定仪对标准样条进行热性能测试。

结果及讨论
制作的用来测定负荷热变形温度的试样尺寸如下：
长度L （mm）高度h
（mm）
厚度
（mm）
实际变形
（mm）
热变形温
度（℃）
A 119.16 18.02 4.32 0.252 63.1
B 118.40 16.20 4.30 0.272 61.5
C 118.42 15.94 6.24 0.257 56.3
有A、B、C的变形量与变形温度可以明显看出加入稳定剂PVC材料的耐热性能明显提高。

参考文献
[ 1 ] 杨丽婷等.聚氯乙烯改性及配方.北京：化学工业出版社.2011. [ 2 ] 熊英,陈光顺,郭少云等.聚氯乙烯增韧改性研究进展.聚氯乙烯,2004，（2）：4-8.
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[ 5 ]{杨明山等.聚氯乙烯改性及配方.北京：化学工业出版社.2009. [ 6 ]赵敏等.改性聚氯乙烯新材料.北京：化学工业出版社.2010.。