pvc塑料特征性能

PVC (聚氯乙烯)化學和物理特性 剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。PVC材料是一種非結晶性材料。 PVC材料在實際使用中經常加入穩(wěn)定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。

PVC材料具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。 PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。

PVC在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數，如果此參數不當將導致材料分解的問題。 PVC的流動特性相當差，其工藝范圍很窄。特別是大分子量的PVC材料更難于加工(這種材料通常要加入潤滑劑改善流動特性)，因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收縮率相當低，一般為0.2~0.6%。

注塑模工藝條件

熔化溫度:185~205℃ 模具溫度:20~50℃

注射壓力:可大到1500bar 保壓壓力:可大到1000bar 注射速度:為避免材料降解，一般要用相當地的注射速度。

流道和澆口:所有常規(guī)的澆口都可以使用。如果加工較小的部件，最好使用針尖型澆口或潛入式澆口;對于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應為1mm;扇形澆口的厚度不能小于1mm。

典型用途 供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機器殼體，電子產品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。

化工領域指化合物聚氯乙烯。英文名polyvinyl chlorid，英文縮寫PVC。這是PVC使用最廣泛的含義。

Polyvinyl chloride polymer = PVC

這種材料的結構如下: [ ―CH2 ―- CHCl― ]n

密度: 1.380 g/cm³

楊氏彈性模量(E) :2900-3400 MPa

拉伸強度(σt): 50-80 MPa

Elongation @ break 20-40%

Notch test 2-5 kJ/m2

玻璃轉變溫度:87℃

熔點:212℃

Vicat(維卡軟化溫度) B1:85℃

導熱率 (λ) 0.16 W/m.K

熱膨脹系數 (α) 8 10-5 /K

熱容 (c) 0.9 kJ/(kg·K)

吸水率 (ASTM) 0.04-0.4

Price 0.5-1.25

料管溫度:160-190℃

模具溫度:40-60℃

干燥溫度:80℃x2h

射膠壓力:700-1500kg/c㎡

密度:1.4g/c㎡

成型收縮度:0.1-0.5%

肉厚:2.0-50.mm

吸水率(24H):0.1-0.4%

融度軟化點:89℃

熱變形溫度:70℃

料管溫度:140-170℃

模具溫度:40-60℃

干燥溫度:80℃x2h

射膠壓力:600-1500kg/c㎡

密度:1.4g/c㎡

成型收縮度:0.1-0.5%

肉厚:2.0-50.mm

吸水率(24H):0.1-0.4%

融度軟化點:85℃

熱變形溫度:55℃

PVC可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場的2/3，軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟PVC中含有柔軟劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無毒無污染，保存時間長，因此具有很大的 開發(fā)應用價值。下文均簡稱PVC。PVC的本質是一種真空吸塑膜，用于各類面板的表層包裝，所以又被稱為裝飾 膜、附膠膜，應用于建材、包裝、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應用的行業(yè)。

聚氯乙烯的燃燒特性為，難燃、離火即滅、火焰呈黃色，白煙，燃燒時塑料變軟發(fā)出氯的刺激性味。

聚氯乙烯樹脂是一種多組分的塑料，根據不同用途可以加入不同的添加劑，因此隨著組成的不同，其制品可呈現不同物理機械性能，如加入或不加入增塑劑就能使它有軟硬制品之分?？偟膩碚fPVC制品有耐化學穩(wěn)定性、耐焰自熄、耐磨、消聲消震、強度較高、電絕緣性較好、價廉及材料來源廣、氣密性能好等優(yōu)點。其缺點是熱穩(wěn)定性能差，受光、熱、氧的作用容易老化。聚氯乙烯樹脂本身是無毒的，如果采用無毒的增塑劑、穩(wěn)定劑等輔助材料制成的制品，對人畜無害。然而一般在市場上所見的聚氯乙烯制品所用的增塑劑、穩(wěn)定劑大多數是有毒的，因此除注明無毒配方的產品外，均不能用來盛裝食品。

⒈物理性能

聚氯乙烯樹脂系無定型結構的熱塑性塑料。在紫外光下，硬PVC產生淺藍或紫白色的熒光，軟PVC則發(fā)出藍色或藍白色的熒光。溫度在20℃時折光率為1.544，比重為1.40，而加有增塑劑及填料的制品密度通常在1.15~2.00范圍內，軟質PVC泡沫塑料密度為0.08~0.48，硬質泡沫塑料為0.03~0.08。PVC吸水率不大于0.5%。

聚氯乙烯的物理機械性能取決于樹脂的分子量、增塑劑及填料的含量。樹脂分子量愈大，則機械性能、耐寒性、熱穩(wěn)定性愈高，但加工溫度也要求高，成型比較困難;分子量低則與上述相反。填料含量增多，抗拉強度降低。

⒉熱性能

聚氯乙烯樹脂的軟化點接近于分解溫度。它在140℃時已開始分解，而在170℃時分解更加迅速。為了保證成型加工的正常進行，對聚氯乙烯樹脂規(guī)定了兩項最重要的工藝指標，即分解溫度和熱穩(wěn)定度。所謂分解溫度就是大量放出氯化氫時的溫度，所謂熱穩(wěn)定度就是在一定溫度條件下(通常是190℃)不大量放出氯化氫的時間。聚氯乙烯塑料長期暴露于100℃下，除非添加堿性穩(wěn)定劑，否則也會分解，若超過180℃則快速分解。

大多數聚氯乙烯塑料制品的長期使用溫度不宜超過55℃，但特殊配方的聚氯乙烯塑料的長期使用溫度可達90℃。低溫下軟質聚氯乙烯制品會變硬。聚氯乙烯分子中由于含有氯原子，因此它和它的共聚物一般能耐燃耐焰，具有自熄性，無滴落性。

⒊穩(wěn)定性

聚氯乙烯樹脂是一種較不穩(wěn)定的聚合物，在光和熱的作用下也會降解，其過程是放出氯化氫，發(fā)生結構的變化，但程度比較輕。同時在機械力、氧、臭氣、HCl以及某些活性金屬離子存在時會加速分解。

聚氯乙烯樹脂脫去HCl后，在主鏈上產生了共軛雙鏈，顏色也會改變。而隨著氯化氫分解的數量增加，聚氯乙烯樹脂則由原來的白色變?yōu)辄S色、玫瑰色、紅色、棕色以至黑色。

⒋電性能

PVC的電性能取決于聚合物中殘留物的數量、配方中各種添加物的類型和數量。PVC的電性能還與受熱情況有關:當加熱使PVC分解時，由于氯離子的存在而降低其電絕緣性，如果產生大量的氯離子不能為堿性穩(wěn)定劑(如鉛鹽)所中和，則會導致其電絕緣性能明顯下降。PVC不象聚乙烯、聚丙烯這類非極性聚合物，它的電性能隨頻率和溫度而變，如介電常數隨頻率升高而降低。

⒌化學性能

聚氯乙烯有極良好的化學穩(wěn)定性能，用以作為防腐材料極有價值。

PVC對大多數無機酸和堿是穩(wěn)定的，受熱不溶解而被分解釋出氯化氫。與氫氧化鉀共沸制得棕色難溶的不飽和產物。PVC的溶解性與分子量大小及聚合方法有關。一般來說溶解度隨著聚合體分子量的增大而減小，乳液法樹脂比懸浮法樹脂的溶解性差。它可以溶解于酮類(如甲己酮、環(huán)己酮)，芳香族溶劑(如甲苯、二甲苯)，二甲基甲酰、四氫呋喃中。常溫下聚氯乙烯樹脂幾乎不溶于增塑劑，高溫下顯著溶脹，甚至溶解。

⒍加工性能

PVC是無定型高聚物，沒有明顯的熔點，加熱到120~150℃時具有可塑性。由于它熱穩(wěn)定性較差，在該溫度下含有少量HCl放出，促使其進一步分解，故必須加入堿性的穩(wěn)定劑和HCl而抑制其催化裂解反應。純PVC是硬質制品，需加入適量的增塑劑才能使其柔軟對于不同的制品還需加入諸如紫外線吸收劑、填充劑、潤滑劑、顏料、防霉劑等助劑以臻善PVC制品的使用性能。與其它塑料一樣，樹脂的性能決定制品的質量及加工條件。對PVC而言，與加工有關的樹脂性能有:顆粒大小、熱穩(wěn)定性、分子量、魚眼、松密度、純度和外來雜質、孔隙率。對PVC糊狀還有糊料的粘度和膠化性能等，均應設法測定，便于掌握加工條件和制品質量。

在氯乙烯主鏈中導入其單體共聚合，得到的是包括兩種單體鏈節(jié)的新型聚合物，這種聚合物稱為共聚物。氯乙烯與其它單體的共聚物主要品種和性能如下:

⑴氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物:醋酸乙烯酯單體的引入可起到一般增塑劑的作用，也即所謂"內增塑"，可以避免一般增塑劑的揮發(fā)、遷移、抽出等缺點，還可以降低熔融粘度、降低加工溫度、改進加工性能。一般共聚物中的醋酸乙烯酯含量為3~14%。

氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的主要缺點是拉伸強度、熱變形溫度、耐磨性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性有所降低。

⑵氯乙烯-偏氯乙烯共聚物:這種共聚物的塑化性、軟化溫度、溶解性等及分子內增塑作用與氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基本相同。其最大的特點是水和氣體透過率小，在酮類溶劑中溶解度高，并能耐芳烴的稀釋作用，因而可有效地用于涂層。此外，還用來制造收縮薄膜。由于耐熱、光穩(wěn)定性比氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物差，單體成本較高，所以在應用上沒有氯乙烯-醋酸乙烯酯廣泛。

⑶氯乙烯-丙烯酸酯共聚物:這種共聚物的內增塑作用與氯乙烯-醋酸乙烯酯相當，熱穩(wěn)定性較好，可用于制造硬質和軟質制品，改進加工性、耐沖擊性和耐寒性等。還可以用于涂層、粘結等。

⑷氯乙烯-馬來酸酯共聚物:這種共聚物中馬來酸酯含量為15%左右，內增塑作用與氯乙烯-丙烯酸酯相似。具有較好的加工性能。物理機械性能降低較小，耐熱性比一般共聚物高。

⑸氯乙烯-烯烴共聚物:將乙烯、丙烯等烯烴單體共聚合，可制得流動性、熱穩(wěn)定性、抗沖性、透明性、耐熱性等優(yōu)異的共聚樹脂。

PVC樹脂是一個極性非結晶性高聚物，密度: 1.380 g/cm3，玻璃轉變溫度:87℃，因此熱穩(wěn)定性差，不易加工。不能直接使用，必須經過改性混配，添加相關助劑和填充物才可以使用。而因添加的相關助劑和填充物的種類和分數的不同，這就決定了所制備的PVC材料性能和要求是不一樣的。我們通常稱之為PVC配方，嚴格說來是PVC改性配方，而PVC只有經過改性才能使用。這一類常被歸類為高分子改性材料。材料改性主要圍繞通用塑料的高性能化、單組分材料向多組分材料復合材料轉變(合金、共混、復合)、賦予材料功能化、優(yōu)化性能與價格等方面的研究。改性方法主要是化學改性、填充改性、增強改性、共混改性以及納米復合改性。改性基本原理就是通過添加物賦予材料功能或者提高某些性能。因此，PVC配方技術的高下，決定了一家工廠技術和生產能力的高下。有著特殊要求的PVC材料，一般都需要從國外進口，在國外比較有名的有美國聯合碳化公司和北歐化工公司，隨著我國各大科研院所和生產單位的不斷研發(fā)和技術積累，國內PVC改性材料的配方設計、制造已經達到國際先進水平，涌現了以徐州漢永新材料有限公司等擁有自主知識產權的公司，已經完全取代國外進口材料，有不少產品已出口國外。

在聚氯乙烯相內混煉導入異種高分子相-高聚物共混熔是一種簡便而有效的改性方法，并在實際生產中已積累經驗。一般是將兩種或兩種以上不同的高聚物共混熔時，可以制備兼有這些高聚物性質的混合物。

為了改進硬質聚氯乙烯的流動性、沖擊性能等，目前常用的共混高聚物有:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，其主要是提高沖擊強度。甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)，除耐氣候性外，其余各項性能都近乎于理想，特別是抗沖擊強度，只要加入少量就可大大提高。氯化聚乙烯(CPE)可以提高抗沖擊強度，若加入20%用量，沖擊強度就可非常高。乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)可提高沖擊強度。

為了改進軟質聚氯乙烯在使用過程中增塑劑的揮發(fā)、遷移、抽出等常用的共混高聚物有:丁腈橡膠(NBR)、氯化聚乙烯(CPE)、氯乙烯-丙烯酸酯、馬來酸雙辛酯等的共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-醋酸乙烯酯-氯乙烯共聚物等。

在聚氯乙烯側鏈上導入其它單體或在異種高聚物側鏈上導入氯乙烯鏈，這種改性叫接枝反應聚合。

⒋低溫聚合

改變聚氯乙烯主鏈內鏈節(jié)的排列，或改變聚氯乙烯鏈間的排列即改變聚合方法，這種改性叫低溫聚合。

PVC塑料是由乙炔氣體和氯化氫合成氯乙烯，再聚合而成。在20世紀50年代前期是以乙炔電石法生產，50年代后期則轉向了原料充足、成本低廉的乙烯氧化法;目前世界上80%以上的PVC樹脂都是由此方法生產的。但到2003年后，因石油價格暴漲，乙炔電石法成本反而比乙烯氧化法還要低10%左右，所以PVC的合成工藝又轉向了乙炔電石法。

PVC塑料是由液態(tài)的氯乙烯單體(VCM)經懸浮、乳液、本體或溶液法工藝聚合而成，其中懸浮聚合工藝生產工藝成熟、操作簡單、生產成本低、產品品種多、應用范圍廣，一直是生產PVC樹脂的主要方法，在世界PVC生產裝置中大約占90%的比例(在世界PVC總產量中均聚物也占大約90%的比例)。其次是乳液法，用于生產PVC糊樹脂。其聚合反應由自由基引發(fā)，反應溫度一般為40~70OC，反應溫度和引發(fā)劑的濃度對聚合反應速率和PVC樹脂的分子量分布影響很大。

PVC塑料型材配方主要由PVC樹脂和助劑組成的，其中助劑按功能又分為:熱穩(wěn)定劑、潤滑，劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑、著色劑等。在設計PVC配方之前，首先應了解PVC樹脂和各種助劑的性能。

1、樹脂應選擇PVC-SC5樹脂或PVC-SG4樹脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯樹脂。

2、須加入熱穩(wěn)定體系。根據生產實際要求選擇，注意熱穩(wěn)定劑之間的協同效應和對抗效應。

3、須加入沖擊改性劑?？梢赃x擇CPE和ACR沖擊改性劑。根據配方中其它組成以及擠出機塑化能力，加入量在8-12份。CPE價格較低，來源廣泛;ACR耐老化能力、焊角強度高。

4、適量加入潤滑系統。潤滑系統可以降低加工機械負荷，使產品光滑，但過量會造成焊角強度下降。

5、加入加工改性劑可以提高塑化質量，改善 制品外觀。一般加入ACR加工改性劑，加 入量1-2份。

6、加入填料可以降低成本，增加型材的剛性但對低溫沖擊強度影響較大，應選擇細度較高的活性輕質碳酸鈣加人，加入量在5-15份。

7、必須加入一定量的鈦白以起到屏蔽紫外線的作用。鈦白應選擇金紅石型，加入量在4-6份。必要時可以加入紫外線吸收劑UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。

8、適量加入蘭色和熒光增白劑，可以明顯改善型材的色澤。

9、在設計配方中應盡量簡化，盡量不加入液體助劑，并且根據混合工序要求(見混合問題)分批按加料順序把配方分為I號料、Ⅱ號料、Ⅲ號料分別包裝。

懸浮聚合通過不斷進行攪拌使單體液滴在水中保持懸浮狀態(tài)，聚合反應在單體小液滴中進行。通常懸浮聚合反應為間歇聚合。

近年來各公司對PVC樹脂間歇懸浮聚合工藝的配方、聚合釜、產品品種和質量不斷研究和改進， 開發(fā)出各具特點的工藝技術，目前應用較多的是Geon公司(原B.F Goodrichg公司)技術、日本信越公司技術、歐洲EVC公司技術, 這三大公司的技術在1990年以來世界新增的PVC樹脂生產能力中各占大約21%的比例。

乳液聚合與懸浮聚合基本類似，只是要采用更為大量的乳化劑，并且不是溶于水中而是溶于單體中。這種聚合體系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，從而得到粒徑很小的聚合物樹脂，一般乳液法生產的PVC樹脂的粒徑為0.1-0.2mm，懸浮法為20―200mm。引發(fā)劑體系與懸浮聚合也有所不同，通常是含有過硫酸鹽的氧化還原體系。干燥方法也設計成可以保持較小的粒徑的方式, 常常采用一些噴霧干燥劑。由于不可能將乳化劑完全除去，因此用乳液法生產的樹脂不能用于生產需要高透明性的制品如包裝薄膜或要求吸水性很低的制品如電線絕緣層。一般來說乳液聚合PVC樹脂的價格高于懸浮聚合的樹脂，然而需要以液體形式配料的用戶使用這種樹脂，如糊樹脂。在美國大部分乳液聚合的樹脂產品都是糊樹脂(又叫分散型樹脂)，少量用于乳膠。在歐洲，各種乳液工藝也用于生產通用樹脂，尤其是壓延和擠出用樹脂。

本體法生產工藝在無水、無分散劑、只加入引發(fā)劑的條件下進行聚合，不需要后處理設備，投資小、節(jié)能、成本低。用本體法PVC樹脂生產的制品透明度高、電絕緣性好、易加工，用來加工懸浮法樹脂的設備均可用于加工本體法樹脂。PVC本體工藝在80年代得到較大發(fā)展。但是，盡管從理論上說懸浮和本體聚合反應工藝生產的樹脂可以用于相同的領域，實際上加工廠一般只使用其中之一，因為懸浮和本體樹脂不能混合，即使少量混合也會因靜電效應導致聚合物粉末的流動性降低，而懸浮聚合樹脂更易得到的，因此大多數加工廠放棄了本體樹脂，近年來本體工藝出現了止步不前或衰退的狀態(tài)。

在溶液聚合中，單體溶解在一種有機溶劑(如n-丁烷或環(huán)己烷)中引發(fā)聚合，隨著反應的進行聚合物沉淀下來。溶液聚合反應專門用于生產特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物(通常醋酸乙烯含量在10~25%)。這種溶液聚合反應生產的共聚物純凈、均勻，具有獨特的溶解性和成膜性。

PVC在加工中需要加入助劑，以便能夠制得各種滿足人們需要的軟、硬、透明、電絕緣良好、發(fā)泡等制品，不同型號的PVC樹脂和各種助劑的配搭組合方式能產出不同應用的pvc材料。常見的是懸浮法生產的疏松型樹脂，俗稱SG樹脂搭配。(來源于《燒堿與聚氯乙烯生產技術》 作者:王靜,胡久平 2012.2 出版).

型號 級別 主要用途

SG1 一級A 高級電絕緣材料

SG2 一級A 電絕緣材料、薄膜

一級B、二級 一般軟制品

SG3 一級A 電絕緣材料、農用薄膜、人造革表面膜

一級B、二級 全塑涼鞋

SG4 一級A 工業(yè)和民用薄膜

一級B、二級 軟管、人造革、高強度管材

SG5 一級A 透明制品

一級B、二級 硬管、硬片、單絲、導管、型材

SG6 一級A 唱片、透明片

一級B、二級 硬板、焊條、纖維

SGG7 一級A 瓶子、透明片

一級B、二級 硬質注塑管件、過氯乙烯樹脂

PVC塑料產品價格和其他一樣隨著原料等變化而變化，而且有地域差異，不同產品價格差距還很大，銷售一般集中于五金機電市場，了解價格變化及市場情況可參考五金機電指數中的價格指數。

常用的填料是碳酸鈣和石棉，也可用其它填料如重晶石、滑石粉、陶土等

PVC塑料地板常采用的生產工藝有熱壓法和壓延法生產。熱壓法填料可適當加多，但它屬間歇性生產。壓延法生產是連續(xù)的，但填料不能多加。