聚氯乙烯(PVC)材料概述

本体聚合 难
低
粉状小颗粒 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
溶液聚合 容易
低
糊状
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
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三、聚氯乙烯性能
PVC塑料的综合性能
性能
硬质PVC 软质PVC 性能
硬质PVC 软质PVC
相对密度
1.35~1.46 1.16~1.35 最高工作温度/℃
70
50~100
吸水率（浸24h）/% 拉伸强度/MPa
0.07~0.5 35~52
0.15~0.8 10~24
热导率/[W/(m•K)]
0.126~0.2 93
线膨胀系数/（x10-5K-1） 5~18
0.126~0.1 67
7~25
伸长率/%
<40
100~500 体积电阻率/（Ω•cm） 1012~1016 1011~1014
2CH2=CH2+Cl2+1/2O2 →2CH2=CHCl+H2O
——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
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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
聚氯乙烯—— 材料概述
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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~~~
弯曲强度/MLeabharlann Baidua
70~112
介电损耗角正切（106Hz）0.0579
0.0579
压缩强度/MPa
55~85
约8.8
相对介电常数 （60~106Hz）
2~3.6
4~9
悬臂梁冲击强度/（J/m） 21.5~105.8
介电强度/（kV/mm） ≥18
≥14
邵氏硬度
75~85（D） 50~95（A）
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ACR是一类丙烯酸酯类共聚物，是PVC最常用的加工改性 剂。
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（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
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%，SPVC为1.0%~2.5%；PVC的极性使其具有易着色和易印刷的优 点。
30
0.007
30
-0.042
37
0.020
95
0.020
120
-0.026
一天后，分层失光
2h即发白，分层
0.5h后全部碳化
拉伸强度保持率/% 90.0 94.2 94.5 90.8 91.4
外观变化 无 无 发白，失去光泽 无 无
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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。
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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 硫酸 氢氧化钠 甲醛 乙醇 汽油 苯 丙酮 氯磺酸
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浓度/% 质量变化/%
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。
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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℃。
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。
聚合方法 温度调节 聚合度 聚合物形态 工艺及产物特点
悬浮聚合 容易
低
粉状小粒子 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。
乳液聚合 容易
高
糊状
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。
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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。
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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。
Cl
Cl
Cl
• 聚氯乙烯分子结构
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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：
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（2）熔体的流变特性：
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。
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（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。
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。
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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。