1.PVC樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和性能
2.PVC樹(shù)脂的改性和應(yīng)用
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物理性能
硬質(zhì)PVC它的密度通常在1.38~1.46g/cm3,吸水率小于0.5%,浸泡于水中,24小時(shí),吸水率小于0.05%;
力學(xué)性能
硬質(zhì)PVC主要有拉伸強(qiáng)度、拉伸摸量、伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、硬度、蠕變性能等等;
1.拉伸性能
1.1應(yīng)力—應(yīng)變曲線的影響因素:
a.隨測(cè)試速度的快慢有關(guān):拉伸速度增加,屈服應(yīng)力增加、斷裂應(yīng)力增加;
b.與測(cè)試溫度有關(guān):具有對(duì)溫度有敏感性,溫度降低時(shí),拉伸強(qiáng)度、拉伸摸量、屈服伸長(zhǎng)率、硬度增加,斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度降低;反之則相反。
1.2對(duì)拉伸強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率的影響:
a.PVC分子量的影響:分子量增加,則增加;
b.增韌劑的影響:使用增韌劑時(shí),會(huì)增加制品的韌性,伸長(zhǎng)率會(huì)增加,但其他性能如拉伸強(qiáng)度會(huì)降低;
c.增塑劑的影響:通??梢愿纳婆浠炝系募庸ち鲃?dòng)性能,但是拉伸強(qiáng)度會(huì)明顯降低;
d.填充料的影響:通常填料的使用都會(huì)降低制品的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,個(gè)別填料除外(如玻璃纖維等)。
2.沖擊性能
對(duì)沖擊性能的影響因素主要有以下幾點(diǎn):
2.1試驗(yàn)加載速度:
2.2缺口的敏感性:
2.3溫度的影響:強(qiáng)烈的依賴溫度的變化
2.4配料的影響:配方的各組份和用量都會(huì)影響制品的沖擊強(qiáng)度
a.分子量的影響:分子量增加,則沖擊強(qiáng)度增加
b.改性劑的影響:一般情況下改性劑用量的增加,制品的沖擊強(qiáng)度增加,但是在增加用量到達(dá)一個(gè)臨界值后,改性劑用量再增加,沖擊強(qiáng)度增加的幅度就明顯減少,效果不是很明顯,而且改性劑也必須增加到一定的量后才有明顯的改性效果;
c.增塑劑的影響:存在反增塑效應(yīng),在增塑劑用量過(guò)了反增塑效應(yīng)以后,隨著用量的增加沖擊強(qiáng)度也隨之增加;
d.填料的影響:通常填料的使用都會(huì)使制品的沖擊性能降低。但也有在使用少量的超細(xì)填料和補(bǔ)強(qiáng)填料時(shí)可以增加制品的沖擊強(qiáng)度;
e.加工條件的影響:主要是要求達(dá)到塑化均勻,控制熟塑化程度在55%~65%之間。
3.硬度
4.耐熱性能
加工流變性能
主要是指PVC配混料在加工過(guò)程中熔體粘度的變化及其影響因素。
PVC的流變性能——典型假塑性流體-剪切變稀的現(xiàn)象,即剪切速度加快,熔體粘度變小。
1.影響剪切粘度和流動(dòng)曲線的因素:
a.PVC分子量的大?。悍肿恿扛?,熔體粘度高,不利于加工
b.PVC樹(shù)脂顆粒形態(tài):樹(shù)脂表面的形態(tài)結(jié)構(gòu)疏松型,有利于增塑劑、潤(rùn)滑劑和助劑的吸收,從而有利于塑化,加工性能良好
c.增塑劑:降低熔體粘度,改善熔體流動(dòng)加工加工性能
d.潤(rùn)滑劑:降低熔體的粘度
e.加工助劑:不同類型的加工助劑可以起到不同的作用,(詳細(xì)見(jiàn)加工助劑的作用)
f.剪切速度:剪切速度增加,粘度降低
2.熔體的彈性效應(yīng):高分子聚合物的熔體在流動(dòng)過(guò)程中伴隨著可以逆轉(zhuǎn)的高彈性形變,包括法向應(yīng)力效應(yīng)(包軸現(xiàn)象),巴拉斯效應(yīng)(出口膨脹)及熔體破裂現(xiàn)象。
a.擠出膨脹現(xiàn)象:指熔體擠出口模后,擠出物的截面積大于口模截面積的現(xiàn)象。
通常分子量高,熔體粘度大,鏈段運(yùn)動(dòng)松馳需要的時(shí)間長(zhǎng),彈性松弛變慢,彈性效應(yīng)明顯,出口膨脹程度比較小,膨脹比?。悍粗畡t相反。
b.不穩(wěn)定流動(dòng)——熔體破裂現(xiàn)象。
改性目的
PVC材料的一些缺陷:如熱穩(wěn)定性差、硬質(zhì)PVC制品呈脆性、耐熱性差、熔體粘度高,流動(dòng)性差,加工困難、增塑作用不穩(wěn)定易析出、屬于極性聚合物屬于親水性與生物相容性差。
改性方法
通過(guò)不同的改性原理可以分為化學(xué)改性和物理改性
通常我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的最多的就是物理改性,包括復(fù)合改性和共混改性及其他物理改性,其中復(fù)合改性主要有填充改性和纖維增強(qiáng)改性,共混改性則主要是指將PVC與其他高聚物混合在一起,從而取得綜合性能良好的共混物。
共混改性的要點(diǎn)
1.如果是作為改善韌性和加工性能的聚合物,則要求與PVC部分相容性;
2.如是作為永久增塑和改善熱變形溫度的聚合物則要求有與PVC完全相容性。
共混改性的目的
提高韌性、耐熱性、加工成型性能、阻燃性能等
1.提高韌性:通常用CPE、MBS、ABS、NBR、EVA及部分剛性聚合物等等
a.CPE改性劑;
b.EVA;
c.MBS;
d.ABS;
e.NBR;
f.其他抗沖改性劑。
2.耐熱性:使用耐熱改性劑
3.加工成型性能:所謂的加工助劑就是指少量加入就能夠明顯改善PVC的加工性能的特殊配合劑,大致可以分為可以促進(jìn)PVC的塑化并賦予其橡膠彈性和賦予潤(rùn)滑性兩大類。
3.1賦予橡膠彈性型的高分子加工助劑的主要作用有:
a.促進(jìn)塑化,提高制品的光澤度;
b.提高熔體破裂時(shí)的熔體強(qiáng)度;
c.防止吹塑成型及真空成型時(shí)的收縮;
d.改善壓延加工時(shí)的儲(chǔ)料性,包輥性及熔體的均一性;
e.可以使擠出發(fā)泡的泡孔均一;
f.提高制品的外觀;
g.防止注塑時(shí)產(chǎn)生旋紋;
h.可以改善填料和顏料的分散性。
3.2賦予潤(rùn)滑性型的高分子加工助劑的主要作用有:
a.延遲塑化,降低成型負(fù)荷;
b.改善熔體的金屬剝離性能;
c.防止表面粘料而降低其他的性能。
3.3主要原理:
a.促進(jìn)塑化和延長(zhǎng)塑化;
b.橡膠彈性的賦予;
c.改善成型時(shí)的熔體強(qiáng)度;
d.改善發(fā)泡成型;
e.改善注塑性能;
f.改善壓延加工性能;
g.潤(rùn)滑性的賦予。
4.其他改性:如阻燃性能、抗靜電性能等