聚氯乙烯塑料简介

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聚氯乙烯塑料简介
聚氯乙烯为由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物,英文名称 PolyvinyChloride,简称 PVC。PVC
力最早实现工业化的树脂品种之一,是在 20 世纪 60 年代以前产量最大的树脂品种,只是在 60 年代后期
退居第二位。近年来,由于 PVC 合成原料丰富、合成路线的改进、树脂中氯乙烯单体含量的降低,价格
PVC 在 160℃以前以颗粒状态存在,在 160℃以后颗粒破碎成初级粒子,在 190℃时初级粒子熔融。
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②PVC 的加工稳定性不好,熔融温度 (160℃)高于分解温度 (140℃),不进行政性难以用熔融塑化的 方法加工。改性方法一为在其中加入热稳定剂,以提高其分解温度,使其在熔融温度之上;二为在其中加
透明、无毒等优点,大有发展前途。PVC 热稳定剂可用于硬制品和软制品,在硬制品中的用量大于软制品。
PVC 常用的热稳定剂品种
种类
品种
性能
应用
铅盐类
三盐基碱性硫酸铅 热稳定性突出、电绝缘性好、不透 硬板、硬管、电缆护套、人造
明、有毒
革、注塑制品
三盐基碱性亚磷酸铅 热稳定性和电绝缘性优良、耐候性 硬质拉出、注塑制品、电缆、
PVC 塑料主要包括硬制品、软制品、糊制品及低发泡泡沫塑料制品等。
PVC 的突出性能为力学强度高、硬度大、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、印刷私焊接性好、阻燃、价
格低及软硬度可调等,常用于代替金属及木材。
PVC 的缺点为热稳定性不好,加工性能不好,耐冲击性不好,耐老化及耐寒性差。
我国的 PVC 合成厂家很多,大致有 80 余家,其中上海氯碱公司、齐鲁石化公司氯碱厂、北京化工二
氧化指数高达 45 以上。
(4)电学性能。PVC 是­­种电性能较好的聚合物,但由于其本身极性较大,其电绝缘性不如 PE 和 PP,
介电常数、介电损耗角正切值和体积电阻率较大;PVC 的电性能受温度和频率的影响较大,本身的耐电晕
性又不好,一一般只适用于中低压和低频绝缘材料。PVC 的电性能与聚合方法有关,悬浮法较乳液法好,
⑦PVC 配方中的组分十分多,要充分混合均匀。一要注意加料顺序,吸油性大的填料要后加,以防吸
油;润滑剂最后加,以防影响其他组分的分散;二要控制好混合温度,一般在 110℃左右。
糊状两种,粉状常用于生产压延、注塑和挤出制品,乳液常用于生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套
等。按结构不同可分为紧密型和疏松型两种,其中疏松型呈棉花团状,可大量吸收增塑剂,常用于软制品
的生产;紧密型呈乒乓球状,吸收增塑剂能力低,主要用于硬制品的生产。
PVC 树脂的牌号以粘度和平均聚合度大小表示,因树脂中一般不加助剂,所以牌号不多,具体可分成
熔点 100℃,透明好
硬制品
亚乙基硬质酸酰胺
熔点 140℃,内润滑
压延制品、透明制品
⑤PVC 的熔体属非牛顿流体,熔体粘度对剪切速率敏感;所以,对热敏性 PVC 树脂,在加 T 中要降低
粘度,可通过提高螺杆转速来达到目的,尽可能少调温度。
⑥PVC 在加工前需要干燥处理,具体条件为:温度 110℃,时间 1~1.5h。
如下表的 7 个系列。
PVC 树脂的牌号、特性及用途
新牌号
旧牌号
K值
特性黏度 平均聚合度
用途
SG­1
­
77~75
154~144 1800~1650 高级绝缘材料
SG­2
XS(J)­1
75~73
143~136 1650~1500 绝缘材料、软制品
SG­3
XS(J)­2
73~71
135~127 1500~1350 绝缘材料、膜、鞋
PVC 树脂含有聚合反应中残留的少量双键、支链及引发剂残基,加上两相邻碳原子之间含有氯原子和 氢原子,易脱氯化氢,使 PVC 在光、热作用下易发生降解反应。
PVC 分子链上的氯、氢原子空间排练基本无序·所以其制品的结晶度低,一般只有 5%~15%。
2、PVC 的性能
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(1)一般性能。PV 包树脂为一种白色或淡黄色的粉末,相对密度为 1.35~1.45;其制品的软硬程度可通
(DBP) 邻苯二甲酸二异癸酯
耐热好、电绝缘性好
薄膜、板材、电绝缘料
(DIDP)
脂肪族二 元酸类
环氧酯类
已二酸二辛酯(DOA) 壬二酸二辛酯(DOZ) 癸二酸二辛酯(DOS) 环氧大豆油(ESO)
低温性好、相容性差 低温性好、相容性差 低温性好、相容性差 热稳定性好、挥发性低、无毒
薄膜、板材、塑料糊 薄膜、板材、塑料糊 薄膜、板材、塑料糊 透明制品
过加入增塑剂的份数多少调整,制成软硬相差悬殊的制品。纯 PVC 的吸水率和透气性都很小。
(2)力学性能。PVC 具有较高的硬度和力学性能,并随分子量的增大而提高,但随温度的升高而下降。
PVC 中加入增塑剂份数不同,对力学性能影响很大,一般随增塑剂含量增大,力学性能下降;硬质 PVC
的力学性能好,其弹性模量可达 1500~3000MPa;而软质 PVC 的弹性模量仅为 1.5~l5MPa,但断裂伸长率
化石蜡、环氧大豆油、石油醋及磷酸酪等,具体见下表。PVC 增塑剂主要用于软制品,在硬制品只加入 5
份以下,在软制品中加入 25 份以上。
PVC 常用的增塑剂品种
种类
品种
性能
应用
邻 苯 二 甲 邻苯二甲酸二辛酯
相容性好、光稳定性好、电绝缘性好、 薄膜、板材、电绝缘料
酸酯类
(DOP) 邻苯二甲酸二丁酯
耐低温、低毒 相容性好、柔软性好、价廉、不单用 薄膜、板材、电绝缘料
还受添加剂的种类影响较大。
(5)环境性能。PVC 可耐大多数无机酸 (发烟硫酸和浓硝酸除外)、碱、多数有机溶剂 (乙醇、汽油和矿
物油)和无机盐,适合作化工防腐材料。PVC 在酯、酮、芳烃及卤烃中溶胀或溶解,其中最好的溶剂为四
氢呋喃和环己酮。PVC 对光、 氧、热都不好,很容易发生降解,引起 PVC 制品颜色的变化,变化顺序为:
含氯类 磷酸酯类
环氧硬脂酸辛脂(ED3) 氯化石蜡(42%) 磷酸三甲苯酯(TCP) 磷酸三苯酯(TPP)
光稳定性好、耐低温性好 耐燃、电性能好、价廉、不单用 相容性好、阻燃性好、低温性差、有毒 相容性好、阻燃性好、耐寒性差
农用薄膜、塑料糊 电缆、板材 板材、电缆、人造革 电缆
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磷酸三辛酯(TOP)
白色→粉红色→淡黄色→褐色→红棕色→红黑色→黑色。
PVC 的具体性能如下表所示。
不同 PVC 的性能
性能
通用软 PVC
电器用软 PVC
硬 PVC
相对密度
1.2~1.6
1.2~1.6
1.4~1.6
吸水率/%
0.25
0.15~0.75
0.07~0.4
成型收缩率/%
1.5~2.5
1.5~2.5
0.6~1.0
低廉,在化学建材等应用领域中的用量日益扩大,其需求量增加很快,地位逐渐加强。
按分子量的大小分可将 PVC 分成通用型和高聚合度型两类。通用型 PVC 的平均聚合度为 500~1500,
高聚合度型的平均聚合度大于 1700 以上。我们常用的 PVC 树脂大都为通用型。
通用型 PVC 树脂最早于 1935 年由德国 Wacker 公司实现工业化生产,在第二次世界大战中得到普遍
4~5 0.08~0.15
26.5
3.2~3.6 0.02
9.85~35
耐电弧/s
­
60~80
­
聚氯乙烯塑料的成型加工
1、PVC 的加工特性
①PVC 粉末树脂以颗粒状态存在,其中悬浮法树脂的颗粒大小为 50~250μm,乳液法树脂的颗粒大 小为 30~7Oμm;PVC 颗粒又由若干个初级粒子组成,悬浮法树脂的初级粒子大小为 1~2m,乳液法树 脂的初级粒子大小为 0.1~lμm。
不单用

硬脂酸锌
防初期变色、润滑好、透明、无毒、 无毒膜、片、人造革、农膜
不单用
有机锡类 二月桂酸二丁基锡 稳定性优良、透明、润滑性好
薄膜、管、人造革
二月桂酸二辛基锡 稳定性低些、无毒、润滑性好
食品包装容器
马来酸二丁基锡
稳定性优、透明好
透明、半透明制品
PVC 最常用的主增塑剂为邻苯二甲酸酯类如 DOP、DBP、及 DIDP 等,辅增塑剂为 DOA、DOS、氯
厂、天津乐金大沽化工厂等产量超过 1O 万 t/a,其他厂家有天津化工厂、天津大沾化工厂、沧州化工厂、

锦西化工厂、沈阳化工厂等。2000 年 PVC 树脂产 170 万 t,其中 15O 万 t 为悬浮树脂,2O 万 t 为乳液树
脂。
聚氯乙烯塑料的结构性能
1、PVC 的结构
PVC 分子链中含有强极性的氯原子,分子间力大,这使 PVC 制品的刚性、硬度、力学提高,并赋予 优异的难燃性能,但其介电常数和介电损耗角正切值比 PE 大。
拉伸强度/MPa
10.5~20.1
10.5~20.1
45.7
断裂伸长率/%
100~500
100~200
25
弯曲强度/MPa
­
­
100
弯曲模量/MPa
­
­
3000
压缩强度/MPa
8.8
8.8
20.5
缺口冲击强度/(kJ/m2)
­
­
2.2~10.6
绍氏硬度
A50~95
A60~95
A75~85
长期使用温度/℃ 线膨胀系数/(×10-5K-1)
60~70 7~25
80~104 7~25
80~90 5~18.5
热导率/[W/(mK)]
0.15
0.15
0.16
体积电阻率/(Ω·cm)
1011~1013
1011~1014
1012~1014
介电常数(106HZ) 介电损耗角正切值(106HZ) 介电强度/(kv/mm)
5~9 0.08~0.15 14.7~29.5
SG­4
XS(J)­3
71~69
126~118 1350~1200 膜、软管、人造革
SG­5
XS(J)­4
68~66
117~107 1150~1000 硬管、型材
SG­6
XS(J)­5
65~63
106~96
950~850 硬板、纤维、透明片
SG­7
XS(J)­6
62~60
95~85
850~750 吹塑瓶、透明片、注塑
相容性好、耐候性好、无毒
薄膜、板材
其他
石油磺酸苯酯(M­50)
辅助增塑剂
通用塑料制品
PVC 加工温度控制要精确、加工时间要尽可能短。
③PVC 熔体的流动特性不好,熔体强度低,易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象;尤其使 PVC 硬
制品,此现象更突出,必须加入加工助剂,最常用的为 ACR。
④PVC 熔体粘附金属倾向大,熔体之间以及熔体与加工设备之司摩擦力大,需加入润滑剂以克服摩擦
通用
硬质酸铅
熔点 110℃,兼稳定性,有毒
不透明软硬制品
硬质酸锌
熔点 120℃,无毒,透明
无毒透明膜、片
硬质酸钙
熔点 150℃,无毒
无毒透明制品
脂肪酸
硬质酸
熔点 65℃,无毒
无毒硬制品
酯类
硬质酸丁酯
熔点 24℃,内润滑,透明
透明、硬制品
硬酯酸单甘油酯
透明、无毒、内润滑
无毒透明制品
脂肪酸酰胺类 硬质酸酰胺
应用,以缓解当时钢材的不足;高聚合度 PVC 树脂于 60 年代中期开发成功。
PVC 树脂的合成在 50 年代以期一直以乙炔电石法生产,50 年代后期转向原料充足、成本低廉的乙烯
氧化法,目前世界上由此法生产的 PVC 可占 80%以上。
PVC 树脂的合成以悬浮法为主,产量可占 80%~85%,其次为乳液法。树脂按形态不同可分为粉状和
高达 200%~450%。PVC 的耐磨性一般,硬质 PVC 的静摩擦因数为 0.4~0.5,动摩擦因数为 0.23。
(3)热学性能。PVC 的热稳定性十分差,纯 PVC 树脂在 140℃即开始分解,到 180℃迅速加快,而 PVC
的熔融温度为 160℃,因此纯 PVC 树脂难以用热塑性方法加工。PVC 的线膨胀系数较小,具有难燃性。其
入增塑剂,以降低其熔融温度,使其在分解温度之下。
PVC 用热稳定剂有四类即铅盐类、有机锡类、金属皂类和稀土类,具体见下表所示。以铅盐类最常用, 但不能用于无毒和透明制品;有机锡类稳定效果好,透明、有毒或无毒,因价高限制使用;金属皂类稳定
效果一般,分透明、有毒或无毒,很少单用,常复合使用,常用于软制品;稀土类稳定剂力量新品种,具有
好、不透明、有毒
人造革
金属皂类 硬脂酸铅
光稳定性好、润滑性好、不透明、 不透明软、硬制品
有毒、不单用
硬脂酸钡
热稳定性好、润滑性好、毒性低、 软透明制品、硬板、管材
不单用
硬脂酸镉
耐候性好、透明好、润滑好、有毒、 软透明制品、人造革、硬板、
不单用
硬管
硬脂酸钙
长期热稳定性和润滑性好、无毒、 无毒膜、板材、管材、透明制
阻力。按润滑剂与 PVC 树脂的相容性大小不同,可分为内润滑剂 (相容性大)和外润滑剂 (相容性差),具
体品种如下表所示。
PVC 常用的润滑荆
种类
品种
性能
用途
烃类
液体石蜡
无色、外润滑
拉出制品
固体石蜡
外润滑、熔点 57~63℃
通用
聚乙烯蜡
熔点 90~100℃,无毒
通用
金属皂类
硬质酸钡
熔点 200℃,兼热稳定性
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