聚氯乙烯(PVC)材料概述

1、聚氯乙烯 材料概述一、综述： 1.定义：聚氯乙烯，简称PVC（Polyvinyl chloride polymer），是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。 分子式：（CH2-CHCl）n 2.结构：聚氯乙烯分子链结构如下： CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH 聚氯乙烯分子结构ClClCl1.氯乙烯单体氯乙烯的工业生产方法有乙炔电石法、联合法、氧氯化法等。（1）乙炔电石法： CHCH+HCl CH2=CHCl（2）联合法： CH2=CH2+Cl2CH2Cl-CH2Cl CH2=CHCl+HCl CHCH+HCl CH2=CHCl（3）氧氯化法： 2CH2=CH2+Cl2+1/

2、2O2 2CH2=CHCl+H2O氧氯化法是随着石油工业的发展于20世纪60年代问世的，由于原料丰富，节省电能，成本较低，是当前生产氯乙烯的主要方法二、合成方法2.氯乙烯单体的聚合 nCH2=CHCl （CH2-CHCl）n 聚合过程中聚合度由聚合温度来控制，聚合速率由引发剂用量来调节。工业上采用的聚合方法有四种：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和溶液聚合。聚合方法温度调节聚合度聚合物形态工艺及产物特点悬浮聚合容易低粉状小粒子工艺成熟后，后处理简单，质量好，成本低，占PVC总产量90%左右，用途广泛。乳液聚合容易高糊状生产易连续化，产品粒细，但后处理复杂，含杂质较多，电绝缘性、热稳定性及色泽较差，

3、一般用于糊塑料。本体聚合难低粉状小颗粒工艺简单，树脂纯度高，性能优异，适宜制造高度透明制品，但反应热不易排除溶液聚合容易低糊状成本高，树脂与溶剂分离及溶剂回收工艺复杂，仅限于制造特殊涂料三、聚氯乙烯性能PVC塑料的综合性能性能硬质PVC软质PVC性能硬质PVC软质PVC相对密度1.351.461.161.35最高工作温度/7050100吸水率（浸24h）/%0.070.50.150.8热导率/W/(mK)0.1260.2930.1260.167拉伸强度/MPa35521024线膨胀系数/（x10-5K-1） 518725伸长率/%40100500体积电阻率/（cm）10121016101110

4、14弯曲强度/Mpa70112介电损耗角正切（106Hz）0.05790.0579压缩强度/MPa5585约8.8相对介电常数（60106Hz）23.649悬臂梁冲击强度/（J/m）21.5105.8介电强度/（kV/mm）1814邵氏硬度7585（D） 5095（A）1.力学性能：由于PVC是极性聚合物，分子间作用力较大，固体表现良好的力学性能。力学性能的数值不仅取决于相对分子量的大小，而且与所添加助剂的种类和数量也有关。2.热性能：Tg是PVC的理论使用温度的上限，超过此温度PVC开始软化。PVC的Tg在8085。PVC热稳定差，无论受热或日光都能引起变色，逐渐变为黄色、橙色、棕色直到黑色

5、，伴随着力学性能和化学性能的降低。3.化学性能： PVC具有良好的化学稳定性。耐大多数油类、醇类和脂肪族的侵蚀，但不耐芳烃、氯代烃、酯类等有机溶剂，环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷等是PVC良好溶剂。硬质PVC（UPVC）的化学稳定性化学介质浓度/%质量变化/%拉伸强度保持率/%外观变化硫酸300.00790.0无氢氧化钠30-0.04294.2无甲醛370.02094.5发白，失去光泽乙醇950.02090.8无汽油120-0.02691.4无苯一天后，分层失光丙酮2h即发白，分层氯磺酸0.5h后全部碳化PVC是体积电阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝缘材料之一。 PVC塑料的电性能还取决有配

6、方设计，不同配方制得的PVC绝缘材料适用于不同应用场合。4.电性能：5.卫生性： 工业生产的PVC 树脂本身是无毒的，他的卫生性主要有两个方面：（1）树脂中残留的氯乙烯单体，经试验证明是对人体有害的；（2）在加工过程中使用的许多工业助剂，尤其是热稳定剂具有不同程度的毒性。 近年来，随着PVC合成技术的提高，PVC树脂中氯乙烯单体的含量成功降低到5x10-6以下，可生产出食品级PVC树脂。 除毒性外，PVC的卫生性还应考虑助剂的析出和在溶剂中的析出问题。四、成型加工1.聚氯乙烯加工特性：（1）成型加工中的热稳定性： PVC的黏流温度在136以上，在140即产生大量分解，给PVC成型加工带来很大困

7、难。因此，成型加工中必须加入热稳定剂来提高分解温度，对于软制品还可以加入增塑剂来降低黏流温度。加入热稳定剂后分解温度可达到200。（2）熔体的流变特性：PVC熔体的流变性属于非牛顿流体，黏度的变化不但与温度有关，而且与剪切速率有关。（3）熔体塑化特性： 在成型加工中，PVC的熔化速度慢，熔体强度低，易引起熔体流动缺陷，需加入加工改性剂来克服这些缺点，加快树脂的塑化过程中的凝胶化速度，提高熔体的流动性，达到改善制品质量的目的。 ACR是一类丙烯酸酯类共聚物，是PVC最常用的加工改性剂。（4）加工设备适应性PVC是热敏性树脂，成型加工中极易热分解。因此，除了加入稳定剂外，成型加工设备应具有避免物料

8、长期受热、便于熔体流动的特性。a.选用深螺槽螺杆；b.采用快速塑化和高速注射工艺；c.制品设计避免尖角，规避应力集中；d.设备、模具与PVC接触的部分应注意防腐处理。（5）其他PVC是无定形聚合物，当熔融物冷却时，收缩率不大，一般UPVC为0.1%0.6%，SPVC为1.0%2.5%；PVC的极性使其具有易着色和易印刷的优点。2.成型加工与制品：（1）挤出成型与制品： PVC挤出成型制品有两大类：一类是软质制品，一般用相对分子质量较高的PVC树脂（SG-1SG-4），用单螺杆挤出机可顺利成型，制品主要有薄膜、软管、电线电缆等；另一类是硬质制品，一般选用相对分子质量较低的PVC树脂（SG-4SG

9、-7），用单螺杆和双螺杆挤出机均能成型。硬质制品有硬管、硬板、异型材。（2）注射成型与制品： 注射成型对物料流动性要求较高，增加加工难度。为降低成型加工温度，一般UPVC选用相对分子质量较低的PVC树脂。注塑制品主要有两类：a.管件b.鞋类。（3）压延成型与制品： SPVC压延薄膜是压延成型的主要产品。选用PVC树脂和无毒助剂生产的压延薄膜用于制造输血袋、输液袋等医用制品已得到广泛应用。五、PVC加工助剂1.增塑剂： 良好的相容性增速效率高耐久性好无毒优良的加工性价廉易得增塑剂应满足要求2.润滑剂： 能改进聚合物熔体的流动性、减少熔体对设备的黏附现象、提高塑件脱模作用的物质。3.阻燃剂： 能阻

10、止燃烧，降低燃烧速度或提高着火点的物质。4.发泡剂： 是一类能使处于一定黏度范围内的液态或塑性状态的塑料、橡胶形成微孔结构的物质。发泡剂物理发泡剂化学发泡剂利用其在一定温度范围内物理状态的变化而产生气体，在使用过程中不发生化学变化指在发泡过程中通过化学变化产生气体而达到发泡目的的物质六、医用PVC聚氯乙烯（PVC）类材料制造的方便性、以及这类材料与静脉（intravenous，IV）注射液和血液之间良好的相容性，使其在医疗领域有广泛的应用。 PVC在各种各样的医疗产品中有着悠久的使用历史。PVC在医疗产品中的应用包括输液袋、输血袋、输注设备等等。这些医疗设备经过了世界范围内包括FDA在内的无数政府机构和独立健康机构的严格的监管审查。在过去40多年的使用过程当中，这些材料的安全性已经经过了50亿到70亿急性接触住院天数以及10亿到20亿慢性接触住院天数的证明，并没有发现PVC类材料具有任何反作用。 PVC需要加入一系列助剂才具有优异的性能。主要就是增塑剂。 在PVC中加入增塑剂是为了改进PVC的柔软性、耐寒性、增进光稳定性。不同用途的PVC制品，增塑剂的添加量不同。研究表明，含有邻苯二甲酸酯类的PVC遇上油脂或在100以上高温环境下，很容易释放。 医疗