聚氯乙烯(PVC)由於其高分子主鏈上引入氯原子,使其具有一系列獨特的性能,如不易燃性、高強度、耐氣候變化性以及優良的幾何穩定性,因此,受到了廣泛關注並成為了一種具有較好應用前景的合成材料。
PVC樹脂雖然綜合性能良好,但也存在一些缺陷,主要表現在:熱穩定性差,PVC的熔融溫度約為210℃,當物溫度高於150℃時便可迅速分解,因此,PVC加工應用時首先要解決其熱穩定性問題;其次,不加或少量添加增塑劑的硬質PVC,熔體表觀黏度高,流動性較,加工具有較大難度;而採用小分子增塑劑的軟質PVC,在制品加工和使用過程中,由於小分子溶出、揮發、遷移,使製品變硬、變脆而失去使用價值,同時也對環境造成汙染。上述問題大大約了PVC的加工應用。
因此,通過改變聚合方法、共聚改性等技術手段對PVC進行改性,提高熱穩定性或賦予新的性能,提高PVC的可加工性能,具有重要意義;此外,針對PVC的應用需求和塑料產品性能要求,對PVC的加工工藝及設備進行優化改進,採用最佳的生產工藝,得到性價比最優的產品,並進一步拓寬PVC的應用範圍,滿足各種製品對材料性能的特殊要求,是目前PVC材料研究的熱點也是重點。
PVC改性方法
1.1 PVC的共聚改性
PVC是熱敏性材料,存在耐熱性差/抗老化性及抗變形性、耐磨性及機械強度差等缺陷,嚴重製約了PVC樹脂的進一步應用。通過共聚改性可以改進硬質PVC的抗衝性能,軟質PVC的增塑穩定性。聚乙烯的工藝改性方法主要包括聚乙烯的無規共聚改性、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物/聚乙烯的接枝共聚改性、聚乙烯的交聯反應等。
1.2 PVC的共混改性
由於PVC樹脂分子鏈中有大量的極性鍵Cl-Cl鍵,分子之間存在較大的作用力,因此PVC樹脂比較堅硬,顯示脆性。此外,Cl-Cl鍵在成型加工受熱時,容易脫去HCl分子,在大分子鏈中引入不飽和鍵,嚴重影響樹脂的耐老化性。共混改性可以通過多種材料的協同效應和化學反應而具有十分有益的性能。共混體系主要包括PVC/ABS共混體系、PVC/AVR共混體系、PVC/CPE共混體系、PVC/PP共混體系等。
1.3 PVC的填充改性
PVC的填充改性通過加入各種填料,不僅提高了材料的加工性能和耐熱性能,同時還可提高製品的尺寸穩定性,賦予材料特殊功能的同時,還可以降低成本。填充改性體系主要包括PVC/碳酸鈣、滑石粉填充體系和PVC/粉煤灰填充體系等。
1.4 PVC的發泡改性
PVC經過微孔發泡後,密度可降低5%-95%,同時還具有質輕、衝擊強度高、韌性好、隔熱隔聲性能好、電導率優越等性能。PVC微孔塑料的成型方法主要有間歇成型法和連續擠出成型法,而發泡工藝主要有自由發泡、內部發泡法和共擠出法。
1.5 PVC應用性能提高的其他措施
PVC的溶膠的黏度和儲存環境及溫度,同樣影響著加工性能和製品質量,而決定溶膠黏度的影響因素主要包括PVC糊樹脂的顆粒形態和採用增塑劑的類型;PVC溶膠的凝膠過程主要與樹脂次級粒子的顆粒解碎率有關。在實際應用中,PVC溶膠在不同的季節或地域中使用加工時時,黏度會隨環境儲存溫度變化而產生差異,造成產品的加工條件和質量存在不穩定的問題。
PVC管材的加工工藝
PVC管材由於其耐腐蝕性強、質輕等優點,廣泛應用於建築施工、化學工業等領域。不同的管材類型,其生產加工過程也不盡相同。而擠出工藝過程是PVC管材加工最重要的過程,通常由擠出機來實現,主要包括單螺杆、雙螺杆或多螺杆擠出設備。根據PVC管材的規格選擇合適的擠出機類型,優化改進擠出機的部件結構,設計最佳的擠出工藝參數,是PVC管材加工成型技術研究的重點。
在PVC管的加工過程中擠出機頭至關重要,主要是因為擠出機頭流道的結構影響著擠出過程中塑料熔體的流動狀態,決定了製品的擠出效率和產品質量,因此,流道結構的合理設計是影響PVC擠出成型的主要因素之一。
2.1 PVC-U管材
PVC-U以PVC為主要基體材料,通過加入穩定劑、及加工助劑等,提高了PVC-U管材的耐腐蝕性能和潤滑性能,使其具有質輕、強度高、耐酸鹼腐蝕好等優點。
2.2 PVC-M管材
PVC-M 管材具有較高的韌性, 提高了管材抵抗點載荷的能力,主要通過加入彈性體或聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯有機剛性粒子增韌改性,擠出成型時,精確控制加工溫度,防止溫度過低或過高產生的物料燒壞或混料不均勻問題。
2.3 PVC-O管材
PVC-O 管材是將PVC-U管材進行軸向、環向拉伸加工過而成,通過雙軸取向後,PVC-O管的材料微觀結構更加有序,提高了管材的強度和韌性,解決了PVC-U管加工時由於軸向拉伸造成的管材環向強度弱、耐壓性差等系列問題,增強PVC管材環向強度、整體韌性和抗衝擊性能,使材料的性能得到充分利用。