聚氯乙烯(PVC):性能、加工和应用
聚氯乙烯，通常称为聚氯乙烯或乙烯基，是世界第3位理查德·道金斯大多数的合成热塑性塑料材料。其最著名的应用是在建筑和建筑行业中形成PVC管，但PVC的好处远远超出这一点，延伸到医疗，电气和防护服装领域。
聚氯乙烯是建筑和建筑行业最受欢迎的高分子材料，目前占欧洲塑料总需求的10.2%，仅次于聚乙烯(PE)而且聚丙烯(PP)[1]。然而，这个数字还在继续增加，因为它正在取代传统材料，如木材，金属、混凝土和陶瓷在各种应用中。
在这里，你将了解到:
- PVC的结构和性能
- PVC的生产加工
- PVC的应用
- 商用PVC等级
PVC的性能
图1所示。聚氯乙烯结构[２]
PVC是一种白色的脆性固体，可通过添加粉末或颗粒形成聚合氯乙烯单体之间的反应(图1)。然后，根据手头的任务，可以通过添加填料和增塑剂对这种固体形式进行改性。因此，有许多不同的PVC产品具有不同的添加剂组成和性能。
图2。柔性聚氯乙烯(上)和刚性聚氯乙烯(下)成分比较［３］
PVC主要有两类(图2):
在PVC中添加增塑剂可以作为刚性结晶聚合物链的润滑剂，降低结晶度，并产生更清晰和灵活的塑料材料。另一方面，如果没有这些增塑剂的添加，PVC仍然是一种刚性、硬度高的材料抗冲击性能、天气、化学品和腐蚀性环境。下表中包含了两个不同类的一些重要属性的比较。
表1。柔性聚氯乙烯和刚性聚氯乙烯[2]的性能比较
属性 |
塑化(柔性)PVC |
未塑化(刚性)PVC |
物理性质 |
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密度 |
1.3 - 1.7克/厘米3. |
1.35 - 1.5克/厘米3. |
玻璃化转变温度 |
-5 - -5°c |
60 - 100°c |
机械性能 |
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0.001 - 1.8 GPa |
2.4 - 4 GPa |
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0.001 - 1.8 GPa |
2.1 - 3.5 GPa |
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100 - 400% |
25 - 80% |
|
操作温度 |
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Max。持续使用温度 |
50 - 80°c |
50 - 80°c |
最小持续使用温度 |
-40 - -5°c |
-10 -1°c |
其他属性 |
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10 - 30kv /mm |
10 - 40kv /mm |
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透明度 |
75 - 85% |
80％ |
隔热(热导率） |
0.16 W / m。K |
0.16 W / m。K |
PVC的生产加工
聚氯乙烯的制造
有两种流行的制造方法聚氯乙烯通过上图所示的加成聚合过程:
悬浮聚氯乙烯(S-PVC)
在悬浮过程中，将得到的PVC颗粒与增塑剂混合，然后可以挤压成球团，进一步用于挤出、压延、注塑等等。这种工艺所需的设备通常非常昂贵。
散装或乳液聚氯乙烯(E-PVC)
在乳化工艺中，PVC粉末与增塑剂混合产生膏体/树脂，然后用于涂料、浸渍和喷涂。最初的PVC粉末成本高于前一种工艺中使用的颗粒;然而，所需的设备相对便宜。
PVC的加工
聚氯乙烯由上述工艺得到的树脂由于热稳定性低和熔体粘度高而极不稳定。在加工成成品之前需要进行修改。可以加入相容的增塑剂作为软化剂，以增强某些机械性能，而填料可以增加刚度，影响性能并添加颜色、不透明度和导电性。热稳定剂增加热稳定性，润滑油降低熔体粘度，防止过热。然后，PVC产品通常通过挤压成型成所需的形状，注塑和轧光。所产生的产品可以是PVC薄膜，板材，板和管。
氯化聚氯乙烯(CPVC)是通过对PVC产品进行氯化来制造的，通常将其氯含量从56%增加到66%[2]。这降低了聚合物的结晶度，增加了它的灵活性和塑造成容器等有用形状的能力包装．
PVC混合
聚氯乙烯也可与其他热塑性材料混合，以提高特定性能。聚酯共混物结合了PVC的优良加工特性和优越的物理性能聚酯，增加耐磨性，抗拉强度还有抗撕裂性。一个聚氨酯混合也提供了类似的结果，增加磨损和耐化学性。PVC也可以混纺丁腈橡胶(NBR)，以增加柔韧性和弹性恢复性能。
PVC的应用
硬质聚氯乙烯
这些坚硬的PVC片材和管材不仅通常用于建筑行业生产的管道、窗框和屋顶，而且还用于建筑工人自己穿的大部分安全设备。在电气工业中，PVC在绝缘管道、护套、开关、插头外壳和电池端子中非常有用，因为它具有很高的电气绝缘和绝缘性能绝缘强度．
灵活的PVC
虽然柔性PVC在建筑行业也有广泛的应用，如地板、电缆绝缘和防水衬里，但它最有用的应用是在医疗行业。由于其耐化学性和耐久性，柔性PVC被用于氧气帐篷，手套，袋子和输血管，滴管和透析液。柔性PVC的一些进一步用途包括防水服装，救生衣，充气和体育用品。
来源
[1]塑料欧洲，“塑料-事实2018，”2018。(在线)。可用:https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdf
[2] SpecialChem，“聚氯乙烯(PVC)综合指南”，2017。(在线)。可用:https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/polyvinyl-chloride-pvc-plastic
[3] KEMI，“统计简论- PVC，”[在线]。可用:https://www.kemi.se/en/statistics/statistics-in-brief/substances-and-substance-groups/pvc