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耐老化PVC--聚氯乙烯的结构

聚氯乙烯可以看作是聚乙烯分子链上每个单体单元中的一个氢原子交替地被氯原子取代的结果。电负性较强的氯原子作为侧取代基的存在对聚合物性能产生如下影响：

(1)增大了分子链之间的吸引力，同时由于氯原子体积大，有较明显的空间位阻效应，这两个因素都促使分子链变刚变硬，使材料玻璃化温度比聚乙烯有大幅度上升，材料的硬度、刚性增大，力学性能提高，但韧性和耐寒性下降。

(2) CI-C键是偶较子，使材料宏观上表现出明显极性，导致材料电性能比聚乙烯有所降低。

(3)氯原子的存在使材料具有阻燃性。

(4)在与氯原子相连的同一个骨架碳原子上相连的另一个原子是氢原子，由于氯原子的诱导效应，使C-H键的电子云明显向C原子方向偏移，而H原子处缺电子，成为质子。因此聚氯乙烯是质子授予体（电子接受体），这对聚合物的溶解性有颇大影响。

(5)与氯原子相连的骨架碳原子是不对称碳原子，聚氯乙烯理论上应存在三种空间异构体。核磁共振分析测得工业化生产的聚氯乙烯约含55%～65%的间规异构体，其余为无规异构体。

对聚氯乙烯进行脱屡化氢试验证明，聚合物分子链中各单体基本上是头--尾连接。X射线衍射测得工业化生产的聚氯乙烯仅具有5%～10%的结晶度，基本上属于无定形聚合物。

耐老化PVC--聚氯乙烯的性能

聚氯乙烯树脂是白色或淡黄色的坚硬粉末，密度约1. 40 g/cm3，纯聚合物吸湿性不大于0.05%，增塑后吸湿性增大，可达到 0.5%，纯聚合物的透气性和透湿率都较低。聚氯乙烯一般都加有多种助剂。不含增塑剂或含增塑剂不大于5%的聚氯乙烯称为硬聚氯乙烯(UPCV)，含增塑剂的聚氯乙烯中增塑剂的加入量一般都很大，使材料变软，故称为软聚氯乙烯(SPVC)。助剂的品种和用量对材料物理力学性能影响很大。

1，力学性能

由于氯原子的存在增大了分子链间的作用力，不仅使分子链变刚，也使分子链间的距离变小，敛集密度增大。其结果使聚氯乙烯宏观上比聚乙烯具有较高的强度、刚度、硬度和较低的韧性，断裂伸长率和冲击强度均下降。与聚乙烯相比，聚氯乙烯的拉伸强度可提高到两倍以上，断裂伸长率下降约一个数量级。未增塑的聚氯乙烯拉伸曲线类型属于硬而较脆的类型。

2．热性能

聚氯乙烯玻璃化转变温度约为80℃，80～85℃开始软化，完全流动时的温度约为140℃，这时聚合物已开始明显分解。在现有的塑料材料中，聚氯乙烯是热稳定性特别差的材料之一，在适宜的熔融加工温度170～180℃下会加速分解释出屡化氢，在富氧气氛中会加剧分解。工业上生产的各种品级和牌号的聚氯乙烯都加有热稳定剂。聚氯乙烯的连续使用温度在65～80℃之间。

3．电性能

侧基氯原子的存在使聚氯乙烯成为具有一定极性的聚合物，故聚氯乙烯的介电和电绝缘性比之聚乙烯等聚烯烃塑料皆有较明显降低。室温时，C-Cl 偶较子处于不活动状态，材料的电性能尚好，其介电常数约在3.2～3.6 之间，介电强度10～35kV/mm。但随着温度升高，C-CI 偶较子活动性增大，电性能下降。在电场中偶较子会取向，取向与电场频率有关，因此聚氯乙烯的电性能会受到电场频率的影响。

4．耐化学试剂及耐溶剂性

聚氯乙烯的耐化学腐蚀性比较优异，除浓流酸、浓消酸对它有损害外，其他大多数无机酸、碱类、无机盐类、过氧化物等对聚氯乙烯皆无侵蚀作用，可以作为防腐材料。

增塑后的聚氯乙烯耐化学腐蚀性有所降低，降低程度与增塑剂品种与用量有关。乳液聚合的树脂耐化学性不及悬浮法树酯。聚氯乙烯是无定形的极性聚合物，对于汽油、矿物油、烃类等非极性溶剂和醇类都很稳定，但可以被芳烃和强极性溶剂如酮类、酯类、氯代烃类等溶胀。环己酮和四氢呋喃都是聚氯乙烯的良好溶剂，这不仅因为这两种溶剂与聚氯乙烯溶解度参数比较接近，主要是因为这两种溶剂都是质子接受体（电子授予体），可以与作为质子授予体（电子接受体）的聚氯乙烯产生特殊的相互吸引作用。

5．环境与老化性能

聚氯乙烯的热稳定性差，对光及机械作用都比较敏感，在热、光、机械作用下（例如加工时的摩擦剪切作用）易分解脱出屡化氢。为克服这些缺陷，除加入稳定剂外，常常采用改性方法。聚氯乙烯分子链组成中，按其质量约含有57%的氯元素，赋予材料良好的阻燃性，氧指数约为47(聚乙烯仅为17.4)，在强烈火源中如果着火，也可以自熄。

6．卫生性

PArC问世早期，人们普遍认为PVC树脂的卫生性差，很少用于食品工业。但慢性毒性试验表明，工业生产的PVC树脂本身是没毒的，它的卫生性问题主要有两个方面：一是树脂中残留的氯乙烯单体被证明对人体有害；二是所使用的许多塑料助剂，尤其是热稳定剂有些具有不同程度的毒性。近年来，随着PVC合成技术水平的提高，PVC树脂中氯乙烯单体的含量成功地降低到 5X10-6以下，基本上解决了树脂中氯乙烯单体含量过高的问题，可生产出食品级PVC树脂。通过没毒助剂的选用、合理的配方，可以制得满足卫生要求的PVC制品。如没毒PVC透明片材、热收缩薄膜等，可用于医药食品包装行业。

耐老化PVC--聚氯乙烯的加工特性

1。成型加工中的热稳定性

PVC的黏流温度在136℃以上，而在140℃即产生大量分解，这给PVC成型加工带来很大困难。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。一般，加入热稳定剂后分解温度可达到 200℃，即便如此成型加工中仍不宜采用过高的温度，并应严格控制熔体在高温下的停留时间，以免引起PVC的热分解现象。

2。熔体的流变特性

PVC熔体的流变性均属于非牛顿液体，黏度的变化不但与温度有关，而且与剪切速率有关。因此，降低PVC熔体的黏度单凭提高温度易使其产生分解，还应增大压力，提高剪切速率来改善其流动性。

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，加快树脂在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常用的加工改性剂，结构和组成的不同具有不同的品种，可满足不同制品的成型加工要求。ACR与PVC的相容性好，加入后可加快凝胶化速度，缩短熔融塑化时间，提高熔体强度和热延伸性。ACR的用量i%-s%就能明显改善PVC的成型加工性能。

除ACR外，氯化聚乙烯、乙烯／乙酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯／丁二烯／苯乙烯共聚物等也是PVC 常用的加工改性剂。这些改性剂的加入还可大大提高PVC的冲击韧性，因而也称冲击改性剂。

4．加工设备的适应性

PVC是热敏性树脂，成型加工中较易热分解。因此，除加入稳定剂外，成型加工设备应具有避免物料长期受热、便于熔体流动的特性。

①挤出成型时，用深螺槽螺杽以防止强烈的剪切导致物料分解；螺杆的长径比不宜过大，防止长时间受热引起物料分解；机头部分与熔体接触的表面应光滑、无死角，防止物料的停滞造成分解。

②注射成型时一般使用螺杆注塑机，螺杆的螺槽可比挤出用的螺杆深一些，螺杆头部制造成锥形，以免存料过多造成分解；采用快速塑化和高速注射工艺，减少物料在料筒中的停滞时间；模具上应设置排气孔以及时排出可能产生的HC1气体。

③ 制品设计方面应避免锐利的尖角，因该处易产生应力集中而导致制品开裂。

④设备、模具与PVC熔体接触的部分应注意防腐处理。

耐老化PVC--聚氯乙烯的应用

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(SG1-- SG4)，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。尤其以PVC包，覆的电线电缆应用广泛。与橡胶相比，使用PVC 电线电缆具有阻燃、耐油、耐水、耐化学药品与着色性好的优点，除民用外，还用于汽车、飞机等方面。另二类是硬质制品，一般选用相对分子质量较低的PVC树脂（SG4--SG7），用单螺杆和双螺杆挤出机均能成型。由于双螺杆挤出机具有强制加料、塑化均匀、生产效率高、产品质量好等众多优点，目前在PVC加工企业得到广泛使用。PVC挤出硬制品有硬管、硬板、硬片、异型材等。硬管主要用于工业的管道系统和给排水系统，产量居塑料管材**，硬板和硬片多用于化学工业；尤其是随着建筑行业的快速发展，PVC异型材在塑料门窗的制造上得到广泛使用，相对于木材和铝材，PVC 具有更高的性价比。此外，低发泡技术在PVC 硬质材料上的应用更**了其质轻、隔声、保温的特性，进一步展现出PVC以塑代木的发展前景。硬质制品是PVC树脂应用的一个重要方面，也是我国塑料行业发展速度较快的应用领域之一。1990 年UPVC 制品仅占PVC 制品总量的15%，2000 年达40%左右，近年来虽有快速增长，但仍低于一些发达国家70%的水平。开发PVC 硬质制品在建筑、化工、包装等方面的用途，仍是我国PVC应用发展的重要方面。

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上海帆岗塑胶原料有限公司

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