聚氯乙烯(PVC)材料概述

四、成型加工
1.聚氯乙烯加工特性：
（1）成型加工中的热稳定性：
PVC的黏流温度在136℃以上，在140℃即产生大量分解，
给PVC成型加工带来很大困难。因此，成型加工中必须加入
热稳定剂来提高分解温度，对于软制品还可以加入增塑剂来
降低黏流温度。加入热稳定剂后分解温度可达到200℃。
（2）熔体的流变特性：
悬臂梁冲击强度/（J/m） 21.5~105.8 邵氏硬度 75~85（D） 50~95（A）
1.力学性能： 由于PVC是极性聚合物，分子间作用力较大，固体表 现良好的力学性能。 力学性能的数值不仅取决于相对分子量的大小，而 且与所添加助剂的种类和数量也有关。
2.热性能：
Tg是PVC的理论使用温度的上限，超 过此温度PVC开始软化。PVC的Tg 在80~85℃。 PVC热稳定差，无论受热或日光都能 引起变色，逐渐变为黄色、橙色、 棕色直到黑色，伴随着力学性能和 化学性能的降低。
• 聚氯乙烯分子结构
二、合成方法
1.氯乙烯单体
氯乙烯的工业生产方法有乙炔电石法、联合法、氧氯化法等。 （1）乙炔电石法：
CH≡CH+HCl →CH2=CHCl
（2）联合法：
CH2=CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl →CH2=CHCl+HCl CH≡CH+HCl →CH2=CHCl （3）氧氯化法： 2CH2=CH2+Cl2+1/2O2 →2CH2=CHCl+H2O
0.007
-0.042 0.020 0.020
90.0
94.2 94.5 90.8
无
无 发白，失去光泽 无
汽油
苯 丙酮 氯磺酸
120
-0.026
91.4
无
一天后，分层失光 2h即发白，分层 0.5h后全部碳化
4.电性能：
PVC是体积电阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝缘 材料之一。 PVC塑料的电性能还取决有配方设计，不同配方制得的 PVC绝缘材料适用于不同应用场合。
PVC需要加入一系列助剂才具有优异的性能。主要就是增塑剂。 在PVC中加入增塑剂是为了改进PVC的柔软性、耐寒性、增进光稳定 性。不同用途的PVC制品，增塑剂的添加量不同。研究表明，含有邻苯二 甲酸酯类的PVC遇上油脂或在100℃以上高温环境下，很容易释放。 医疗器械国家标准中涉及到DEHP的标准。GB14232.1-2004《人体血 液及血液成分袋式塑料容器第1部分﹕传统型血袋》适用于以使用DEHP 增塑剂的PVC为主的血袋，规定血袋公称容量在300ml～500ml时醇出物 （DEHP）不大于10mg/100ml，在150ml～300ml时不大于13mg/100ml， 小于150ml时不大于14mg/100ml。
PVC熔体的流变性属于非 牛顿流体，黏度的变化不 但与温度有关，而且与剪 切速率有关。
（3）熔体塑化特性：
在成型加工中，PVC的熔化速度慢，熔体强度低，易引 起熔体流动缺陷，需加入加工改性剂来克服这些缺点，加快 树脂的塑化过程中的凝胶化速度，提高熔体的流动性，达到 改善制品质量的目的。 ACR是一类丙烯酸酯类共聚物，是PVC最常用的加工改性 剂。
聚氯乙烯（PVC）类材料制造的方便性、以及这类材料与静脉 （intravenous，IV）注射液和血液之间良好的相容性，使其在医疗领域有 广泛的应用。 PVC在各种各样的医疗产品中有着悠久的使用历史。PVC在医疗产品 中的应用包括输液袋、输血袋、输注设备等等。这些医疗设备经过了世 界范围内包括FDA在内的无数政府机构和独立健康机构的严格的监管审查。 在过去40多年的使用过程当中，这些材料的安全性已经经过了50亿到70 亿急性接触住院天数以及10亿到20亿慢性接触住院天数的证明，并没有 发现PVC类材料具有任何反作用。
（4）加工设备适应性
PVC是热敏性树脂，成型加工中极易热分解。因此，除了加入稳定剂外， 成型加工设备应具有避免物料长期受热、便于熔体流动的特性。 a.选用深螺槽螺杆； b.采用快速塑化和高速注射工艺； c.制品设计避免尖角，规避应力集中； d.设备、模具与PVC接触的部分应注意防腐处理。
（5）其他
0.126~0.1 67 7~25
线膨胀系数/（x10-5K-1） 5~18
伸长率/%
弯曲强度/Mpa 压缩强度/MPa
<40
70~112 55~85
100~500
体积电阻率/（Ω•cm）
1012~1016
1011~1014
0.0579 4~9 ≥14
介电损耗角正切（106Hz）0.0579 约8.8 相对介电常数 （60~106Hz） 介电强度/（kV/mm） 2~3.6 ≥18
能阻止燃烧，降低燃烧速度或提高着火点的物质。
4.发泡剂：
是一类能使处于一定黏度范围内的液态或塑性状态的塑料、橡胶 形成微孔结构的物质。
利用其在一定温度范围内物理状 态的变化而产生气体，在使用过 程中不发生化学变化
物理发泡剂
发泡剂 指在发泡过程中通过化学变化 产生气体而达到发泡目的的物 质
化学发泡剂
六、医用PVC
5.卫生性：
工业生产的PVC 树脂本身是无毒的，他的卫生性主要有 两个方面： （1）树脂中残留的氯乙烯单体，经试验证明是对人体有害 的； （2）在加工过程中使用的许多工业助剂，尤其是热稳定剂 具有不同程度的毒性。 近年来，随着PVC合成技术的提高，PVC树脂中氯乙烯单 体的含量成功降低到5x10-6以下，可生产出食品级PVC树脂。 除毒性外，PVC的卫生性还应考虑助剂的析出和在溶剂 中的析出问题。
三、聚氯乙烯性能
PVC塑料的综合性能
性能
相对密度
吸水率（浸24h）/% 拉伸强度/MPa
硬质PVC
1.35~1.46
0.07~0.5 35~52
软质PVC
1.16~1.35
0.15~0.8 10~24
性能
最高工作温度/℃
热导率/[W/(m•K)]
硬质PVC
70
0.126~0.2 93
软质PVC
50~100
五、PVC加工助剂
1.增塑剂：
良好的相容性
增速效率高
增塑剂应满足要求
耐久性好 无毒 优良的加工性 价廉易得
2.润滑剂：
能改进聚合物熔体的流动性、减少熔体对设备的黏附现象、提高塑 件脱模作用的物质。
与PVC相容 性好 内润滑剂 碳链长度短 润滑剂 与PVC相容 性不好 外润滑剂 碳链长度长
3.阻燃剂：
聚氯乙烯—— 材料概述
一、综述：
• 1.定义：聚氯乙烯，简称PVC（Polyvinyl chloride polymer），是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合 而成的热塑性树脂。 • 分子式：（CH2-CHCl）n • 2.结构：聚氯乙烯分子链结构如下： • ~~~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~~~ Cl Cl Cl
（2）注射成型与制品：
注射成型对物料流动性要求较高，增加加工难度。为降低成型加工 温度，一般UPVC选用相对分子质量较低的PVC树脂。注塑制品主要有两 类：a.管件b.鞋类。
（3）压延成型与制品：
SPVC压延薄膜是压延成型的主要产品。选用PVC树脂和无毒助剂生 产的压延薄膜用于制造输血袋、输液袋等医用制品已得到广泛应用。
聚合方法 悬浮聚合 乳液聚合 本体聚合 溶液聚合 温度调节 容易 容易 难 容易 聚合度 低 高 低 低 聚合物形态 粉状小粒子 糊状 粉状小颗粒 糊状 工艺及产物特点 工艺成熟后，后处理简单，质量好，成本低，占PVC总 产量90%左右，用途广泛。 生产易连续化，产品粒细，但后处理复杂，含杂质较多， 电绝缘性、热稳定性及色泽较差，一般用于糊塑料。 工艺简单，树脂纯度高，性能优异，适宜制造高度透明 制品，但反应热不易排除 成本高，树脂与溶剂分离及溶剂回收工艺复杂，仅限于 制造特殊涂料
3.化学性能：
PVC具有良好的化学稳定性。耐大多数油类、醇类和脂肪族的侵蚀， 但不耐芳烃、氯代烃、酯类等有机溶剂，环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷 等是PVC良好溶剂。 硬质PVC（UPVC）的化学稳定性
化学介质 浓度/% 质量变化/% 拉伸强度保持率/% 外观变化
硫酸
氢氧化钠 甲醛 乙醇
30
30 37 95
PVC是无定形聚合物，当熔融物冷却时，收缩率不大，一般UPVC为 0.1%~0.6%易印刷的优 点。
2.成型加工与制品：
（1）挤出成型与制品：
PVC挤出成型制品有两大类：一类是软质制品，一般用相对分子质 量较高的PVC树脂（SG-1~SG-4），用单螺杆挤出机可顺利成型，制品主 要有薄膜、软管、电线电缆等；另一类是硬质制品，一般选用相对分子 质量较低的PVC树脂（SG-4~SG-7），用单螺杆和双螺杆挤出机均能成型。 硬质制品有硬管、硬板、异型材。
——氧氯化法是随着石油工业的发展于20世纪60年代问世的，由于原料丰富，节省电能， 成本较低，是当前生产氯乙烯的主要方法
2.氯乙烯单体的聚合
nCH2=CHCl （CH2-CHCl）n
聚合过程中聚合度由聚合温度来控制，聚合速率由引发剂用量来调 节。工业上采用的聚合方法有四种：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和 溶液聚合。