聚氯乙烯,英文簡稱PVC(Polyvinyl chloride),是氯乙烯單體(vinyl chloride monomer, 簡稱VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑;或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機(jī)理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末,支化度較小,相對密度1.4左右,玻璃化溫度77~90℃,170℃左右開始分解 [1] ,對光和熱的穩(wěn)定性差,在100℃以上或經(jīng)長時(shí)間陽光曝曬,就會分解而產(chǎn)生,并進(jìn)一步自動催化分解,引起變色,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)的PVC分子量一般在5萬~11萬范圍內(nèi),具有較大的多分散性,分子量隨聚合溫度的降低而增加;無固定熔點(diǎn),80~85℃開始軟化,130℃變?yōu)檎硰棏B(tài),160~180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài);有較好的機(jī)械性能,抗張強(qiáng)度60M
著色性
聚氯乙烯熱穩(wěn)定性和耐光性較差。在150℃時(shí)開始分解出,隨著增塑劑含量的多少發(fā)生不佳反應(yīng)。另外,顏料對PVC的影響,體現(xiàn)在顏料是否與PVC及組成PVC制品的其它組分發(fā)生反應(yīng)以及顏料本身耐遷移性、耐熱性。著色劑中的某些成份可能會促使樹脂的降解。如鐵離子和鋅離子是PVC樹脂降解反應(yīng)的催化劑。因此,使用氧化鐵(紅、黃、棕和黑)顏料或氧化鋅、硫化鋅和立德粉類白色顏料會降低PVC樹脂的熱穩(wěn)定性。某些著色劑可能會與PVC樹脂的降解產(chǎn)物發(fā)生作用。如群青類顏料耐酸性差,故在PVC著色加工過程中,會與PVC分解產(chǎn)生的發(fā)生相互作用而失去應(yīng)有的顏色。因此就PVC著色而言,考慮到所用樹脂及相關(guān)助劑的特征,結(jié)合顏料的特點(diǎn)。在選擇著色劑時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題。
1、顏料中的某些金屬離子會促使聚氯乙烯樹脂熱氧分解如圖1。
測定方法為加有顏料聚乙烯加熱至180℃時(shí)的色相變化。由于顏料中含有金屬離子促使PVC分解加快,從而產(chǎn)生色相變化。同時(shí),還要注意的是,同樣加入色淀紅可使PVC產(chǎn)生的色差不同,如含有鈣,色相差小;含錳則色相差大,這是由于錳等金屬促進(jìn)PVC脫所致。
硫化物類著色劑(如鎘紅、黃等)用于聚氯乙烯著色,可能因著色劑分解放出硫化氫。這類著色劑不宜與鉛穩(wěn)定劑混用,以免生成黑色的硫化鉛。
2、顏料對聚氯乙烯電氣絕緣性影響
作為電纜材料的聚氯乙烯和聚乙烯一樣,應(yīng)該考慮著色后的電性能。尤其是聚氯乙烯因其本身絕緣性較聚乙烯差,故顏料的影響就更大。說明,選擇無機(jī)顏料著色PVC對其電氣絕緣性較有機(jī)顏料為好(除爐黑、銳鈦型外)。
遷移性
遷移性僅發(fā)生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有機(jī)顏料時(shí)。所謂遷移是在周圍溶劑中存在的部分可溶解的染料或有機(jī)顏料,通過增塑劑滲透到PVC制品表面,那些溶解的染(顏)料顆粒也被帶到制品表面上,這樣,導(dǎo)致接解滲色、溶劑滲色或起霜。
另一個(gè)問題是“結(jié)垢"。指著色劑在著色加工時(shí),因?yàn)楸恢锏南嗳苄圆罨蚋静幌嗳荻鴱捏w系中游離出來,沉積在加工設(shè)備的表面(如擠出機(jī)的機(jī)筒內(nèi)壁、口模孔內(nèi)壁)上。
耐候性
指顏料耐各種氣候的能力。其中包括可見光和紫外光、水分、溫度、大氣氯化作用以及制品使用期間所遇到的化學(xué)藥劑。*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。而有機(jī)顏料則因其結(jié)構(gòu)不同有好有差。此外,在含有白色顏料的配方中,顏料的耐候性會受到較嚴(yán)重的影響。
顏料的褪色、變暗或色調(diào)變化,一般由顏料的反應(yīng)基因所致。這些反應(yīng)性基因,能與大氣中的水分或化學(xué)藥劑——酸、堿發(fā)生作用。例如,鎘黃在水分和日光作用下會褪色,立索爾紅具有較好的耐光性,適合于大多數(shù)戶內(nèi)應(yīng)用,而在含有酸、堿成分的戶外使用時(shí)嚴(yán)重褪色。
脫的測定方法按JIS-K-6723,測定溫度180℃。以未著色的聚氯乙烯復(fù)合物脫氯乙烯的時(shí)間為基準(zhǔn),延長或阻緩時(shí)間以5%、10%間隔計(jì),負(fù)值表示加速分解。
穩(wěn)定性
聚氯乙烯樹脂的軟化點(diǎn)低,約75-80℃,脆化溫度低于-50~-60℃,大多數(shù)制品長期使用溫度不宜超過55℃,特殊配方的可達(dá)90℃。若聚氯乙烯樹脂純屬頭-性相接面怕線型結(jié)構(gòu),內(nèi)部無支鏈和不飽和鍵,盡管C-Cl鍵能相對較小,聚氯乙烯樹脂的穩(wěn)定性也應(yīng)當(dāng)是比較高的。但即使純度很高的聚氯乙烯樹脂,長期在100℃以上或受紫外線輻射就開始有氣體逸出。說明其分子結(jié)構(gòu)中存在尖性基團(tuán)或不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。時(shí)間越長、降解越多、溫度越高,降解速度越快,在氧或空氣存在下降解速度更快。
電性能
聚氯乙烯屬于極性高聚物,對水等導(dǎo)電物質(zhì)親和力較大,故電阻較非極性的聚烯烴要小,但仍有較高的體積電陰和擊穿電壓。聚氯乙烯的極性基團(tuán)直接附著在主鏈上,在玻璃化溫度以下,偶極鏈段受到凍結(jié)構(gòu)的主鏈原子的限制,不能移動,因而并不產(chǎn)生偶極化作用,可作室溫的高頻絕緣材料。作電線絕緣用時(shí)、懸浮樹脂的電氣絕緣性比浮液樹脂高10-100倍。降解產(chǎn)生的氯離子的存在會降低電絕緣性。