聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),英文简称PVC,是世界上产量第三大的合成聚合物塑料(仅次于聚乙烯和聚丙烯),每年生产大约4000万吨PVC。PVC是氯乙烯单体(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。
在PVC分子链上存在短的间规立构规整结构。随着聚合反应温度的降低,间规立构规整度提高。聚氯乙烯大分子结构中存在着头头结构、支链、双键、烯丙基氯、叔氯等不稳定性结构、使得耐热变形及耐老化差等缺点。故作交联后,可将该类缺点消除。
交联分为辐射交联和化学交联。
1、辐射交联:使用高能射线,一般为钴60辐射源产生的射线或电子加速产生的电子射线,主要采用后者。再加以助交联助剂(两个或多个碳碳双键结构的单体)进行交联。但操作难度大,对设备要求高。
2、化学交联:使用三唑二巯基胺盐(FSH)进行交联,交联机理为胺与巯基结合进攻碳氯极性键实行取代反应。交联后产品耐紫外、耐溶剂、耐温、冲击增韧等性能会得到全面提升。
根据增塑剂含量的多少,常将PVC塑烯塑料分为:无增塑PVC,增塑剂含量为0;硬质PVC,增塑剂含量小于10%;半硬质PVC,增塑剂含量为10-30%;软质PVC,增塑剂含量为30-70%;聚氯乙烯糊塑料,增塑剂含量为80%以上。
PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,密度:1.38 g/cm3,玻璃转变温度:87℃,因此热稳定性差,不易加工。不能直接使用,经过改性混配,添加相关助剂和填充物才可以使用。而因添加的相关助剂和填充物的种类和分数的不同,这就决定了所制备的PVC材料性能和要求是不一样的。我们通常称之为PVC配方,严格说来是PVC改性配方,而PVC只有经过改性才能使用。这一类常被归类为高分子改性材料。高分子材料改性主要围绕通用塑料的化、单组分材料向多组分材料复合材料转变(合金、共混、复合)、赋予材料功能化、优化性能与价格等方面的研究。改性方法主要是化学改性、填充改性、增强改性、共混改性以及纳米复合改性。改性基本原理就是通过添加物赋予材料功能或者提高某些性能 [7]。因此,PVC配方技术的高下,决定了一家工厂技术和生产能力的高下。
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 [11]。
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