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硬質PVC原料中各種因素對耐寒能力的影響

信息來源:www.ycsayyas.com | 發布時間:2023年08月26日
  聚氯乙烯
  PVC樹脂是一種無定形的聚合物,其玻璃化轉變溫度根據分子量為75~105攝氏度。相對分子量越高,粘度越高,PVC大分子之間的范德華引力或纏繞程度越高,PVC鏈段越長,材料的耐寒性越好。
  在常規的PVC配方中,如果只是為了應對北方冬季寒冷的氣候,可以選擇粘度略高,即平均分子量略高的PVC樹脂,可以是同品牌粘度值較高的PVC樹脂,也可以是較低品牌的PVC樹脂。
  另外,在一些有特殊要求的產品中,如能承受-30攝氏度的血袋,可以選用高聚合度PVC樹脂(平均聚合度大于2000),因為高聚合度PVC比常規PVC樹脂有更大的結晶度和交聯結構,使大分子不易滑動,增加彈性。同時分子量增加,分子間的范德華力和分子內的化學鍵力增加,獲得優異的耐寒性。
  2.增塑劑
  增塑劑作為PVC軟制品的重要成分,對軟制品的性能有很大的影響。如果產品需要在低溫下使用,須選擇增塑劑的類型。目前,主要使用脂肪酸二元酯、線性醇的鄰苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯和環氧脂肪酸的單酯作為耐寒增塑劑。據報道,N,N-二取代脂肪酸酰胺、環烷二羧酸酯和氯甲氧基脂肪酸酯也是耐寒增塑劑,具有優異的耐寒性。
  提高PVC軟制品的耐寒性一般可以通過增加耐寒增塑劑的用量來實現。DOA(己二酸二辛酯)、DIDA(己二酸二異癸酯)、DOZ(壬二酸二辛酯)和DOS(癸二酸二辛酯)是用作耐寒增塑劑的代表性品種。由于一般耐寒增塑劑與PVC的相容性不是很好,只能作為輔助增塑劑來提高耐寒性,其用量通常為主增塑劑的5-20%。
  此外,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯(TXIB)、硬脂酸丁酯、LHAT酸-二甘醇1212單乙酯等產品也具有耐寒增塑劑的作用。

  有人指出,為了提高漆膜的耐寒韌性和耐寒伸長率,耐寒增塑劑Z好與六甲基磷酰三胺一起使用。雖然六甲基磷酰三胺本身不是耐寒增塑劑,但它能有效降低各種增塑劑的凝固點,達到增強薄膜耐寒效果的目的。

塑料原料廠家

  3.修飾語
  改善PVC耐寒性和沖擊強度差的有效方法是添加玻璃化轉變溫度低、室溫彈性高的聚合物,統稱為改性劑。加入的聚合物應具有與PVC相似的溶解參數,具有一定的互溶性,并能形成兩種結構的共混物,從而提高產品的冷沖擊強度。
  研究結果表明,氯化聚乙烯能提高制品的耐寒性和沖擊強度。隨著CPE用量的增加,PV C制品的沖擊性能會逐漸提高。當用量增加到一定程度時,PV C產品的耐寒性會趨于穩定,達到8或9 phr左右的合適性價比。隨著NBR含量的增加,硬質PVC的冷沖擊強度會逐漸提高。EVA流動性好,玻璃化溫度低,耐寒性和增韌效果好,但成本高。ACR具有優異的冷沖擊強度和耐候性,并能改善產品的外觀。一般5份就能達到很好的效果。高抗沖MBS的玻璃化轉變溫度較低,可以改善PVC材料的冷脆性,但耐候性較差。ABS可以提高PVC材料的冷沖擊強度,改善產品的外觀。此外,SBS等含有橡膠相、玻璃化轉變溫度低的物質也能提高PVC的沖擊強度和耐寒性。
  目前對改性軟PVC耐寒性的研究結果表明,共混改性軟PVC的耐寒性明顯受聚合物改性劑的品種和用量的影響。通過各種試驗發現,Elvaloy 711(乙烯-醋酸乙烯酯共聚體)、NBR-26(嵌段丁腈橡膠)、Chemigum P83(預交聯粉末丁腈橡膠)等高分子改性劑可以顯著提高軟質PVC的耐寒性,而一些低VA含量的CPE、EVA等高分子改性劑則會損害軟質PVC的耐寒性。順丁橡膠改性劑可以提高軟質PVC的耐介質(汽油)性能,因此可以提高軟質PVC在汽油中浸泡后的耐寒性。
  市場上推出的K-175C、N-55攝氏度等耐寒劑,其實都是為了提高PVC的耐寒柔韌性和沖擊強度而開發的苯乙烯類改性劑。由于其玻璃化轉變溫度低,與PVC相容性好,具有一定的增塑和增韌作用。因此,將其添加到PVC中后,可以提高PVC的耐寒性。
  4.熱塑性彈性體
  熱塑性彈性體(TPE)是一種在室溫下表現出橡膠彈性,在高溫下可塑化的合成材料。因此,這類聚合物兼有橡膠和熱塑性塑料的特點,既可作為增韌劑,又可作為復合材料的基體材料。這類材料主要包括聚氨酯、苯乙烯、聚烯烴、聚酯、間同立構1,2-聚丁二烯和聚酰胺。目前常用苯乙烯和聚烯烴作為復合材料的增韌劑。
  PVC-TPE產品的耐寒性至少不低于軟質PVC。當使用耐寒增塑劑和耐寒配方時,PVC-TPE在-45℃仍保持良好的彈性。PVC-TPE在船舶密封件、集裝箱密封件和船用軟管等耐寒和耐海水產品中也很受歡迎。比如H4040、H3303等品牌的TPE,與PVC的相容性很好。加入TPE后,能明顯提高PVC的耐寒性和柔韌性,顯著提高其抗屈曲性,降低脆化點。
  一家日本公司Z近也開發了一種熱塑性聚氨酯-聚氯乙烯彈性體。該材料由TPU、PVC和第三組分混合而成,充分發揮了TPU和PVC的優良特性,具有以下優點:(1)采用TPU作為PVC的增塑劑,消除了以往增塑劑遷移和揮發的問題。(2)PVC的脆性溫度也從-30℃降低到-68℃,達到了一個特殊的耐寒水平。
  5.填料
  填料對軟質PVC耐寒性的影響與其增塑劑吸收有關??偟内厔菔窃鏊軇┪樟啃〉奶盍蠈δ秃杂绊懖淮?,而炭黑、硬粘土等增塑劑吸收量大的填料會明顯降低PVC的耐寒性。
  在硬質PVC中加入填料往往會影響沖擊性能,特別是冷脆會隨著填料用量的增加而增加。這是因為當填料作為無機粒子添加到PVC中時,會填充在分子鏈之間。用量較小時,填補了部分分子鏈的空隙,起到補強作用;或者在分子鏈之間,以增加分子間距離并增加系統的韌性。但當其用量增加時,隨著分子間距離的增加,分子間作用力被破壞,耐寒時分子鏈段活性降低,材料抵抗外界沖擊力的能力急劇下降。因此對硬質PVC的耐寒性有不良影響。
  經過處理后,填料會提高材料的拉伸性能,但耐寒性和抗沖擊性能的提高不明顯。究其原因,與填料粒子占據了PVC分子鏈的活性空間有關。雖然活性填料與PVC分子鏈之間的結合力增加,但這種增加的強度只有在分子受到拉力時才會提高,材料的脆性只會隨著填料顆粒的增加而增加。
  納米CaCO _ 3和超細CaCO _ 3添加到PVC中,由于尺寸效應小,類似于改性劑,在一定的用量范圍內可以提高PVC材料的耐寒性。但由于沒有較低的玻璃化轉變溫度,效果不如改性劑明顯,添加到一定量后材料的耐寒性和脆性會增加。
  6.其他助劑
  一般配方中可采用增加能促進塑化的內潤滑劑用量,減少加工助劑用量的方法。因為加工助劑的作用不僅是改善PVC的加工性能,還可以大大提高產品的耐寒性,潤滑劑的這種作用是不可替代的。
  磷酸三苯酯是軟質PVCZ常用的阻燃增塑劑,但其耐寒性很差,在需要考慮耐寒性時,使用烷基磷酸酯更合適。
  常用穩定劑對PVC制品的耐寒性有負面影響,不同種類的穩定劑因其形狀和物理性能不同,對PVC制品的耐寒性影響也不同。因為不可少,而且用量有限,一般很少考慮。
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