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硬质PVC原料中各种因素对耐寒能力的影响

信息来源:www.cqzcx.com | 发布时间:2023年08月26日
  聚氯乙烯
  PVC树脂是一种无定形的聚合物,其玻璃化转变温度根据分子量为75~105摄氏度。相对分子量越高,粘度越高,PVC大分子之间的范德华引力或缠绕程度越高,PVC链段越长,材料的耐寒性越好。
  在常规的PVC配方中,如果只是为了应对北方冬季寒冷的气候,可以选择粘度略高,即平均分子量略高的PVC树脂,可以是同品牌粘度值较高的PVC树脂,也可以是较低品牌的PVC树脂。
  另外,在一些有特殊要求的产品中,如能承受-30摄氏度的血袋,可以选用高聚合度PVC树脂(平均聚合度大于2000),因为高聚合度PVC比常规PVC树脂有更大的结晶度和交联结构,使大分子不易滑动,增加弹性。同时分子量增加,分子间的范德华力和分子内的化学键力增加,获得优异的耐寒性。
  2.增塑剂
  增塑剂作为PVC软制品的重要成分,对软制品的性能有很大的影响。如果产品需要在低温下使用,须选择增塑剂的类型。目前,主要使用脂肪酸二元酯、线性醇的邻苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯和环氧脂肪酸的单酯作为耐寒增塑剂。据报道,N,N-二取代脂肪酸酰胺、环烷二羧酸酯和氯甲氧基脂肪酸酯也是耐寒增塑剂,具有优异的耐寒性。
  提高PVC软制品的耐寒性一般可以通过增加耐寒增塑剂的用量来实现。DOA(己二酸二辛酯)、DIDA(己二酸二异癸酯)、DOZ(壬二酸二辛酯)和DOS(癸二酸二辛酯)是用作耐寒增塑剂的代表性品种。由于一般耐寒增塑剂与PVC的相容性不是很好,只能作为辅助增塑剂来提高耐寒性,其用量通常为主增塑剂的5-20%。
  此外,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯(TXIB)、硬脂酸丁酯、LHAT酸-二甘醇1212单乙酯等产品也具有耐寒增塑剂的作用。

  有人指出,为了提高漆膜的耐寒韧性和耐寒伸长率,耐寒增塑剂Z好与六甲基磷酰三胺一起使用。虽然六甲基磷酰三胺本身不是耐寒增塑剂,但它能有效降低各种增塑剂的凝固点,达到增强薄膜耐寒效果的目的。

塑料原料厂家

  3.修饰语
  改善PVC耐寒性和冲击强度差的有效方法是添加玻璃化转变温度低、室温弹性高的聚合物,统称为改性剂。加入的聚合物应具有与PVC相似的溶解参数,具有一定的互溶性,并能形成两种结构的共混物,从而提高产品的冷冲击强度。
  研究结果表明,氯化聚乙烯能提高制品的耐寒性和冲击强度。随着CPE用量的增加,PV C制品的冲击性能会逐渐提高。当用量增加到一定程度时,PV C产品的耐寒性会趋于稳定,达到8或9 phr左右的合适性价比。随着NBR含量的增加,硬质PVC的冷冲击强度会逐渐提高。EVA流动性好,玻璃化温度低,耐寒性和增韧效果好,但成本高。ACR具有优异的冷冲击强度和耐候性,并能改善产品的外观。一般5份就能达到很好的效果。高抗冲MBS的玻璃化转变温度较低,可以改善PVC材料的冷脆性,但耐候性较差。ABS可以提高PVC材料的冷冲击强度,改善产品的外观。此外,SBS等含有橡胶相、玻璃化转变温度低的物质也能提高PVC的冲击强度和耐寒性。
  目前对改性软PVC耐寒性的研究结果表明,共混改性软PVC的耐寒性明显受聚合物改性剂的品种和用量的影响。通过各种试验发现,Elvaloy 711(乙烯-醋酸乙烯酯共聚体)、NBR-26(嵌段丁腈橡胶)、Chemigum P83(预交联粉末丁腈橡胶)等高分子改性剂可以显著提高软质PVC的耐寒性,而一些低VA含量的CPE、EVA等高分子改性剂则会损害软质PVC的耐寒性。顺丁橡胶改性剂可以提高软质PVC的耐介质(汽油)性能,因此可以提高软质PVC在汽油中浸泡后的耐寒性。
  市场上推出的K-175C、N-55摄氏度等耐寒剂,其实都是为了提高PVC的耐寒柔韧性和冲击强度而开发的苯乙烯类改性剂。由于其玻璃化转变温度低,与PVC相容性好,具有一定的增塑和增韧作用。因此,将其添加到PVC中后,可以提高PVC的耐寒性。
  4.热塑性弹性体
  热塑性弹性体(TPE)是一种在室温下表现出橡胶弹性,在高温下可塑化的合成材料。因此,这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点,既可作为增韧剂,又可作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯、苯乙烯、聚烯烃、聚酯、间同立构1,2-聚丁二烯和聚酰胺。目前常用苯乙烯和聚烯烃作为复合材料的增韧剂。
  PVC-TPE产品的耐寒性至少不低于软质PVC。当使用耐寒增塑剂和耐寒配方时,PVC-TPE在-45℃仍保持良好的弹性。PVC-TPE在船舶密封件、集装箱密封件和船用软管等耐寒和耐海水产品中也很受欢迎。比如H4040、H3303等品牌的TPE,与PVC的相容性很好。加入TPE后,能明显提高PVC的耐寒性和柔韧性,显著提高其抗屈曲性,降低脆化点。
  一家日本公司Z近也开发了一种热塑性聚氨酯-聚氯乙烯弹性体。该材料由TPU、PVC和第三组分混合而成,充分发挥了TPU和PVC的优良特性,具有以下优点:(1)采用TPU作为PVC的增塑剂,消除了以往增塑剂迁移和挥发的问题。(2)PVC的脆性温度也从-30℃降低到-68℃,达到了一个特殊的耐寒水平。
  5.填料
  填料对软质PVC耐寒性的影响与其增塑剂吸收有关。总的趋势是增塑剂吸收量小的填料对耐寒性影响不大,而炭黑、硬粘土等增塑剂吸收量大的填料会明显降低PVC的耐寒性。
  在硬质PVC中加入填料往往会影响冲击性能,特别是冷脆会随着填料用量的增加而增加。这是因为当填料作为无机粒子添加到PVC中时,会填充在分子链之间。用量较小时,填补了部分分子链的空隙,起到补强作用;或者在分子链之间,以增加分子间距离并增加系统的韧性。但当其用量增加时,随着分子间距离的增加,分子间作用力被破坏,耐寒时分子链段活性降低,材料抵抗外界冲击力的能力急剧下降。因此对硬质PVC的耐寒性有不良影响。
  经过处理后,填料会提高材料的拉伸性能,但耐寒性和抗冲击性能的提高不明显。究其原因,与填料粒子占据了PVC分子链的活性空间有关。虽然活性填料与PVC分子链之间的结合力增加,但这种增加的强度只有在分子受到拉力时才会提高,材料的脆性只会随着填料颗粒的增加而增加。
  纳米CaCO _ 3和超细CaCO _ 3添加到PVC中,由于尺寸效应小,类似于改性剂,在一定的用量范围内可以提高PVC材料的耐寒性。但由于没有较低的玻璃化转变温度,效果不如改性剂明显,添加到一定量后材料的耐寒性和脆性会增加。
  6.其他助剂
  一般配方中可采用增加能促进塑化的内润滑剂用量,减少加工助剂用量的方法。因为加工助剂的作用不仅是改善PVC的加工性能,还可以大大提高产品的耐寒性,润滑剂的这种作用是不可替代的。
  磷酸三苯酯是软质PVCZ常用的阻燃增塑剂,但其耐寒性很差,在需要考虑耐寒性时,使用烷基磷酸酯更合适。
  常用稳定剂对PVC制品的耐寒性有负面影响,不同种类的稳定剂因其形状和物理性能不同,对PVC制品的耐寒性影响也不同。因为不可少,而且用量有限,一般很少考虑。
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