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PVC性能

PVC性能、分类及命名

一、 PVC性能

PVC是一种无毒、无臭的白色粉末。相对密度1.35~1.46,折射率1.544。不溶于水、汽油、酒精和氯乙烯,溶于丙酮、二氯乙烷和二甲苯等溶剂。化学稳定性很高,具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外,常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸及20%以下的烧碱,此外,对于盐类亦相当稳定。PVC的热稳定性和耐光性较差,在140℃以上即可开始分解并放出氯化氢(HCl)气体,致使PVC变色。PVC的电绝缘性优良,在火焰上能燃烧并放出HCl气体,但离开火焰即自熄,是一种“自熄性”、“难燃性”物质。

图表1: PVC产品外观

二、 PVC分类

PVC是由氯乙烯通过自由基聚合而合成的。根据氯乙烯单体的聚合方法不同,PVC的生产方法有悬浮法、乳液法、本体法和溶液法之分。悬浮法生产过程简单,便于控制及大规模生产,产品适宜性强,是PVC的主要生产方式,从世界范围内讲,悬浮法PVC的生产量约占总量的80%。乳液法聚合时以水为分散介质,制得的颗粒较细,热稳定性和电绝缘性不佳,适宜糊树脂的生产,目前我国PVC糊树脂的产量不足PVC总产量的4%。本体法不用水和分散剂,聚合后处理简单,产品纯度高,但是存在聚合过程搅拌和传热的难题,生产成本较高,属于淘汰类工艺。溶液聚合只用来生产涂料或特种产品。

根据氯乙烯单体的获得方法,可分为电石法、乙烯法和进口(VCM、EDC)单体法(习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法)。目前,世界上多为乙烯法PVC,而我国由于具有贫油富煤等特点,主要以电石法PVC为主。

根据应用范围的不同,PVC分为:通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的;高

聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂;交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。由于通用型树脂制备方法简单、用途广泛,因此目前现货市场上流通的绝大部分是通用型的PVC树脂。而高聚合度和交联PVC树脂一般在特殊领域应用比较多。

三、命名

悬浮法通用型PVC树脂是当前生产过程最为简单、用途最广泛的PVC树脂,因此我们主要介绍这种PVC树脂的命名。悬浮法通用型PVC树脂的产品型号由产品名称、聚合方法和用途的表示符号及黏数分类号(见图表2)等四项组成。按照黏数不同分为0~9共10个型号。(通常用粘数来表示聚合物分子量大小,划分聚合物型号。不过,在国际上还会用K值或聚合度来划分聚合物型号。)其中SG5型料占我国PVC总消费量的70%,其次是SG3和SG7型料。故大连商品交易所将SG5型PVC作为PVC期货合约的标的物。

图表2:悬浮法PVC命名

图表3: PVC粘数分类

数据来源:《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂国家标准GB/T 5761-2006》

聚氯乙烯

聚氯乙烯制品

较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,80~8

Polyvinyl chloride polymer = PVC

稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。聚合反

2、聚氯乙烯共混物

聚乙烯是塑料中产量最大、用途极广的热塑性塑料,它是由乙烯聚合而成,是部分结晶材料,可用一般热塑性塑料的成型方法加工。聚乙烯可分为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯三大类。

高密度聚乙烯的密度一般高于0.94g/,而低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯的密度在0.91~0.94g/cm之间。废旧聚乙烯薄膜主要来源有两方面:

1.薄膜生产中产生的边角料、残次品等。这些废料清洁,品种明确,可粉碎压缩后直接送入挤出机造粒,回收过程较简单。

2.来自化学工业、电气工业、食品与消费品工业等废弃薄膜。这些废膜均已被污染,有的已着色并印有商标,有的还含有砂子、木屑或碎纸等杂质。

聚乙烯由于价廉易得、成型方便,所以其制品应用范围很广,但用得最多的还是包装制品,估计在60%以上。高密度聚乙烯主要用于包装用膜和瓶类、中空容器上;低密度聚乙烯的最主要用途是包装用膜和农用膜;线型低密度聚乙烯主要用于薄膜、膜塑件、管材以及电线电缆上。

聚氯乙烯废弃物

聚氯乙烯历史上曾经是使用量最大的塑料,现在某些领域上以被聚乙烯、PET所代替,但仍然在大量使用,其消耗量仅次于聚乙烯和聚丙烯。聚氯乙烯制品形式十分丰富,可分为硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚氯乙烯糊三大类。硬聚氯乙烯主要用于管材、门窗型材、片材等挤出产品,以及管接头、电气零件等注塑件和挤出吹型的瓶类产品,它们约占聚氯乙烯65%以上的消耗。软聚氯乙烯主要用于压延片、汽车内饰品、手袋、薄膜、标签、电线电缆、医用制品等。聚氯乙烯糊约占聚氯乙烯制品的10%,主要用产品有搪塑制品等。

聚甲基丙烯酸甲酯废弃物

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗称有机玻璃。PMMA具有其他塑料所没有的独特性能:极好的透明度(接近于玻璃);韧性、耐化学性、耐候性都很好。因而已大量用于汽车、医疗器械、室内游泳池等地方,随着汽车等相关工业的发展,PMMA的用量也越来越大。PMMA产品主要有三类:浇铸或挤出法制得的片材;已含有改性剂、颜料等助剂的特定产品;油漆和涂料。

聚苯乙烯废弃物聚苯乙烯是苯乙烯的均聚物,是一种热塑性通用塑料,产量仅次于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。聚苯乙烯的应用范围很广。可大致分为以下四方面:

通用聚苯乙烯:产品大量日用制品以及家电、计算机、医疗等透明制品上。

高抗冲聚苯乙烯:大大提高了其冲击强度和断裂伸长率,产品广泛用于电

气配件、家电外壳、食品容器等。

挤出发泡聚苯乙烯片材及其热成型制品:厚的板材主要用于作绝热、隔音、防震材料。热成型制品则大量用于食品包装以及快餐食品容器。

可发性聚苯乙烯泡沫制品:产品用于电器的防震包装,建筑、冷冻等行业的绝热材料。

前二类聚苯乙烯制品使用寿命长,废弃厚可用常规的回收方法回收,故对环境的压力也较小。而后二类聚苯乙烯制品则多属于一次性包装,体积大,消耗量大,如不处理而直接废弃,会对环境造成极大的压力。人们常说的“白色污染”中很大一部分内容即是泡沫聚苯乙烯。

聚对苯二甲酸乙二醇酯废弃物

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是对对苯二甲酸或二甲基对聚对苯二甲酸与乙二醇酯的缩聚物,是一种线型热塑性塑料。PET通常是一种结晶型塑料,但在瓶、薄膜产品中,为了其高度透明,可用特殊的工艺条件使之成为无定型塑料。

PET由于性能优良,成本低,用途非常广。根据其制品形式,可分为四类:聚酯纤维、薄膜、工程注塑件、瓶类。PET瓶由于质轻不碎、能耗低等优势,替代了一些传统的包装材料,大量应用在食品、饮料、化妆品等领域,特别是饮料瓶,PET已占绝对优势。饮料瓶都是一次性使用,所以废弃量极大。

PET瓶的回收技术在国外已达到相当高的水平,美国、德国等国家回收率现已达80%以上。不仅如此,为方便回收,这些国家还专门制订了一些地方性法规,对PET瓶的废弃、收集、使用、设计制造了强制性的规定。

废旧塑料来源简单分类

塑料,尤其是热塑性塑料,在合成、成型加工、流通与消费等每一个环节都会产生废料或废弃制品,统称为“塑料废弃物”,其中绝大多数产生于消费使用过程中,而且尤以包装材料、农膜及一次性药品的废弃量最大。

废旧塑料的产生:

1.树脂生产中产生的废料;

2.成型加工过程中产生的废料;

3.配混和再生加工过程中产生的废料;

4.二次加工中产生的废料;

5.工业消费后塑料废料;

这类废旧废料来源广,使用情况复杂,必须经过处理才能回收再用。这类废弃物包括:

由于一次性医疗器械产品大多采用医用级聚氯乙烯(PVC)或聚碳酸酯(PC),而PVC加工过程中的热分解物对钢材有较强的腐蚀性,PC则硬度高,粘性大,因而对塑化部分的零部件材质要求必须是能抗腐蚀、抗磨损而且有较高的抛光性能。目前大多数医用注塑机采用机筒螺杆镀硬铬的办法或者采用不锈钢为材料制作机简螺杆以达到上述特殊要求。另外,为了防止PVC加工过程中热分解产生气体,要求对动定模板表面进行镀铝处理,而且对外围板金也进行镀铝处理或者采用不锈钢板制作板金,板金拼缝采用无毒硅胶进行密封,以防塑料加工过程中产生的气体跑到外面(塑料加工过程中产生的气体可通过专用设备进行集中收集再经过净化处理方可排入大气中)。

编辑本段聚氯乙烯着色的三大问题

聚氯乙烯热稳定性和耐光性较差。在140℃时开始分解去氯化氢,所以选用着色剂不能与其发生不良反应。另外,颜料对PVC的影响,体现在颜料是否与PVC及组成PVC制品的其它组分发生反应以及颜料本身耐迁移性、耐热性。因此就PVC着色而言,考虑到所用树脂及相关助剂的特征,结合颜料的特点。在选择着色剂时应当注意以下几个问题。

加工稳定性

一、加工稳定性

着色[1]剂中的某些成份可能会促使树脂的降解。如铁离子和锌离子是PVC 树脂降解反应的催化剂。因此,使用氧化铁(红、黄、棕和黑)颜料或氧化锌、硫化锌和立德粉类白色颜料会降低PVC树脂的热稳定性。某些着色剂可能会与PVC树脂的降解产物发生作用。如群青类颜料耐酸性差,故在PVC着色加工过程中,会与PVC分解产生的氯化氢发生相互作用而失去应有的颜色。

迁移性

二、迁移性

迁移性仅发生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有机颜料时。所谓迁移是在周围溶剂中存在的部分可溶解的染料或有机颜料,通过增塑剂渗透到PVC制品表面,那些溶解的染(颜)料颗粒也被带到制品表面上,这样,导致接解渗色、溶剂渗色或起霜。

另一个问题是“结垢”。指着色剂在着色加工时,因为被着色物的相溶性差或根本不相容而从体系中游离出来,沉积在加工设备的表面(如挤出机的机筒内壁、口模孔内壁)上。

耐候性

三、耐候性

指颜料耐各种气候的能力。其中包括可见光和紫外光、水分、温度、大气氯化作用以及制品使用期间所遇到的化学药剂。最重要的耐候性,包括不褪色性、耐粉化性和物理性能的持久性。而有机颜料则因其结构不同有好有差。此外,在含有白色颜料的配方中,颜料的耐候性会受到较严重的影响。

颜料的褪色、变暗或色调变化,一般由颜料的反应基因所致。这些反应性基因,能与大气中的水分或化学药剂——酸、碱发生作用。例如,镉黄在水分和日光作用下会褪色,立索尔红具有较好的耐光性,适合于大多数户内应用,而在含有酸、碱成分的户外使用时严重褪色。

脱氯化氢的测定方法按JIS-K-6723,测定温度180℃。以未着色的聚氯乙烯复合物脱氯乙烯的时间为基准,延长或阻缓时间以5%、10%间隔计,负值表示加速分解。

表1

图解(1张)

表1中可以看出,金红石型钛白粉较之锐钛型白粉对聚氯乙烯有较佳的稳定效果;碳酸钙,特别是轻质碳酸钙有较大的稳定作用;特别是铬黄与锡类稳定剂拼配使用时,稳定效果更好;群青则具有促进聚氯乙烯脱氯化氢的作用。氧化锑对聚氯乙烯脱氯化氢则看不出明显的影响。

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