PVC基础知识培训

PVC基础知识培训邹石川2012-3-6目录1.PVC的制法及性能优劣2.填充剂的制法及用途3.增塑剂的种类、名称及性能4.稳定剂的用途及特性分析5.润滑剂的种类及使用介绍6.阻燃剂的种类及作用机理7.其它辅助助剂简单介绍8.胶料物性名称解释1、PVC的简介聚氯乙稀是一种无毒、无臭的白色粉末。化学稳定性很高，具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸及20%以下的烧碱，对于盐类亦相当稳定；PVC的热稳定性和耐光性较差，在140℃以上即可开始分解并放出氯化氢(HCl)气体，致使PVC变色。电绝缘性优良，一般不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。主要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等。聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n一般在500~20000范围内，其分子结构式如下：根据生产方法的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口(EDC、VCM)单体法(习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法)。根据聚合方法，聚氯乙烯可分为四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。悬浮法聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种，约占PVC总产量的80%左右。悬浮法：不含金属离子，有良好的电绝缘性及热稳定性乳液法：颗粒较细，含杂质较多，电绝缘性及热稳定性不及悬浮法本体法：含杂质极少纯度高。热稳定性和电绝缘性优于悬浮法溶液法：含杂质极少纯度高，成本高，价格高。聚合物的分子量不高2、聚氯乙稀的分类3、PVC的制法及成本分析【电石法】：电石遇水反应产生的乙炔是直接构成产品实体的原料。【乙烯法】：乙烯法生产是以乙烯、氯气和氧(或空气)为主要原料，采用直接氯化、氧氯化和裂解的过程生产氯乙烯单体，所以其主要原料为乙烯、氯气和氧气(或空气)。乙烯和氯、氧(空气)的计量应以计量表为准。各地成本比较随着电价、电石价格等主要成本因素价格上涨，国内PVC总的生产成本也出现一定的变化，特别对于电石法PVC而言，电石是耗电大户，电价的波动对其成本影响很大。下表为国内部分省份PVC生产成本单位：元省份天津河北山西内蒙江苏浙江山东河南四川宁夏成本5000509344804569523652114928487648604533注：上述成本为不含税原材料成本数据为参考不完全代表区内具体企业实际情况依此成本计算，PVC价格约在6500~6700是保本价，故每次价格跌到此幅度就会上扬。4、PVC制法结语不管是电石法还是乙烯法PVC生产路线，最后都是由氯乙烯单体聚合生成PVC。氯乙烯单体合成方法主要有乙炔法、联合法、烯烃法、乙烯氧氯化法、乙烷一步氧氯化法五种。我国目前普遍采用的为乙炔法(电石法)和乙烯氧氯化法两种。当前我国氯碱工业大部分采用电石法生产PVC以平衡氯气。虽然此法耗能较高，但因此方法具有投资低，设备简单、转化率及产品纯度较高等特点。所以，电石法在我国PVC生产中占有很大比例。严格来讲，排除对环境污染的比较，电石法与乙烯法所制得的PVC粉质量无明显差别，其质量的差别与聚合方法有关。乙烯法透明度较佳，电石法流动性较好，耐热方面也取决于氯乙烯单体的制法。5、PVC牌号说明悬浮法通用型聚氯乙烯树脂的产品型号由GB3402中规定的产品名称、聚合方法和用途的表示符号及黏数分类号(见表1)等四项组成：表1：黏数分类分类号n12345678黏数，mL/g156~144143~136135~127126~119118~107106~9695~8786~736、填充剂简述使用填充剂如碳酸钙、钛白烯、陶土、石棉等不但可以降低价格，还可能使聚氯乙烯的某些性能能有所提高如硬度、电绝缘性等。当然填充剂的加入会使氯乙烯的冲击强度、伸长率等下降，熔体粘度增加使使成型困难。常用的有碳酸钙、高岭土、硅澡土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、碳纤维、粉末状软木、金刚砂等。本教材重点介绍本司常用的碳酸钙及高岭土。7、A.填充剂介绍—碳酸钙1碳酸钙类填充剂(1)普通碳酸钙(白垩)：白色晶体或粉末，比重2.70-2.95，溶于酸而难溶于水。在以二氧化碳饱和的水中辩解而成碳酸氢钙，加热到825℃分解为氧化钙和二氧化碳。天然产的碳酸钙矿物有石灰石、方解石、白灭、大田石等，将它们磨成粉后叫为普通碳酸钙。它们又有干解与湿磨之别，粒径在1.5-44微米之间，干磨者粒度大于20微米而湿磨者小于20微米。(2)沉淀碳酸钙：用二氧化碳通入石灰水或碳酸钠溶液与石灰水发生沉淀作用生成的粉状碳酸钙，一般分为：轻质沉淀碳酸钙：比重2.50-2.60重质沉淀碳酸钙：比重2.70-2.807、A.填充剂介绍—碳酸钙2沉淀碳酸钙粒径为1.0-16微米，比表面积为5-25米2/克，折光率1.49，PH值10左右，不溶于水和醇，遇酸放出二氧化碳；有轻微吸湿性。(3)活性轻质碳酸钙(白艳华)：这是一种粒子表面吸附一层脂肪酸皂的轻质碳酸钙，无味无嗅的白色粉末，比重1.99-2.01。水分在0.5%以下，硬脂酸含量2-5%，粒径小于0.1微米，比表面积25-28米2/克，折光率1.49。不溶于水和醇，遇酸分解放出二氧化碳，在空气中放置无化学变化，只有轻微吸湿能力。活性比普通碳酸钙大，略具有增强作用。7、B.填充剂介绍—高岭土高岭土，又叫陶土分子式：Al2O3-2SiO2-2H2O（水合硅酸铝）陶土：陶土的主要成分为高岭土，用于聚酯和环氧树脂方面有耐磨及吸水性低的优点。经600℃煅烧后称为煅烧陶土，经研磨成细粉末后可用作聚氯乙烯填充剂，并可改善塑料的电绝缘性能。煅烧陶土质硬难以磨细，所以加入煅烧陶土的制品表面光滑度不及加入碳酸钙的好。陶土煅烧温度如超过1000℃，则质更硬，很难细磨，电绝缘性能反而降低，故不宜作塑料的填充剂。陶土有吸湿性，所以要注意贮藏条件，避免受潮。陶土吸增塑剂量大于碳酸钙。8.增塑剂基本概念：添加到聚氯乙烯树脂中，能够改善PVC塑化效果的化工助剂。增塑剂：是为了降低聚合物的软化温度和提高其加工性、柔韧性或延展性而加入的低挥发性的一类物质，而这种作用则称为增塑作用。又称塑化剂，可塑剂。增塑剂通常是高沸点的酯类或低熔点的固体，能增加聚氯乙烯加工成型时的可塑性和流动性，使比较坚硬的塑料变成柔软而有韧性的材料，使玻璃化温度和粘流温度降低，熔体粘度减小。增塑剂还可能使聚氯乙烯微量晶体熔点降低，利于加工。9、增塑剂的分类按照化学结构分：(1)苯二甲酸酯类(包括邻苯、对苯、间苯二甲酸酯)。DINP、DOTP(2)脂肪族二元酸酯类(包括己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯)。DOA(3)磷酸酯类(包括磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯和含氯磷酸酯)。R-65(4)多元醇酯类(包括甘油三醋酸酯、一缩二乙二醇苯甲酸酯等)。(5)苯多酸酯类(包括偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三己酯、均苯四酸四酯)TOTM(6)柠檬酸酯类[包括柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三(2-乙基已)酯等]。(7)聚酯类(包括己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯、邻苯二甲酸聚酯等)。(8)环氧类(包括环氧大豆油、环氧亚麻子油、环氧油酸丁酯、环氧硬脂酸辛酯、环氧化甘油三酸酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯等)。ESO(9)含氯类(包括氯化石蜡、五氯硬脂酸甲酯)。S-52(10)反应性增塑剂(包括顺丁烯二酸二丁酯、马来酸二辛酯、丙烯酸/甲基丙烯酸多元醇酯、富马酸酯、衣康酸酯、不饱和聚酯树脂等)。10、增塑剂理想性能(1)与树脂有良好的相溶性；(2)塑化效率高；(3)对热光稳定；(4)挥发性低；(5)迁移性小；(6)耐水、油和有机溶剂的抽出；(7)低温柔性良好；(8)阻燃性好；(9)电绝缘性好；(10)无色、无味、无毒；(11)耐霉菌性好；(12)耐污染性好；(13)增塑糊粘度稳定性好；(14)价廉。11、稳定剂名称纯的PVC树脂对热极为敏感，当加热温度达到90℃以上时，就会发生轻微的热分解反应，当温度升到120℃后分解反应加剧，在150℃，10分钟，PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应，最后导致大分子链断裂。聚氯乙烯的聚合过程及加工过程中加入某些化学助剂，可以提高聚氯乙烯的稳定性，防止聚氯乙烯的降解。即使是软质聚氯乙烯，也需要加入稳定剂。这些稳定剂包括稳定剂，光稳定剂、抗氧剂等。稳定剂是整个PVC配方设计中的灵魂，产品质量的好坏与稳定剂质量的好坏有直接的关系，如老化、颜色、外观等。稳定剂的组份目前至少达八种成份以上，在混和过程中是否均匀也是稳定剂质量评估的重要指标。12、常用稳定剂介绍钙锌稳定剂钙锌稳定剂由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺而合成。它不但可以取代铅镉盐类和有机锡类等有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力。实践证明，在PVC树脂制品中，加工性能好，热稳定作用相当于铅盐类稳定剂，是一种良好的无毒稳定剂。粉状钙锌稳定剂的价格参差不齐，目前没有一个规范的国家标准加以规范。为了提高其稳定性及透明性，常常加入受阻酚、多元醇、亚磷酸酯与β-二酮等抗氧剂来改善。钙锌稳定剂的两大体系主要分为水滑石体系和沸石体系。早期的钙锌稳定剂是以日系的水滑石体系为主，质量好但价格高，现在大多用沸石体系，便宜，但存在堵网、起粒等不良现象。13、润滑剂介绍--1润滑剂分为外润滑与内润滑。润滑剂在加工时从内部析至表面，形成一层膜，使制品与设备之间的粘结力降低，称为外润滑作用。润滑剂也可降低塑料中各组分在加工中的内磨擦，增加塑料的流动性，降低熔体粘度，称为内润滑作用。外润滑作用表现在润滑剂与聚氯乙烯的相容性差，内润滑作用表现在润滑剂与聚氯乙烯一定程度的相容。但现所使用的润滑剂中大多数润滑剂兼具内、外润滑的性质，外滑润剂也有内润滑的效果，关键是看哪种润滑效果为主，我们称之为哪个润滑体系。主要起内润滑作用的润滑剂硬脂酸，硬脂酸单甘油酯、硬脂酸木糖醇酯等。硬脂酸金属皂类产地一般以韩国、马来西亚、印度为主。其中硬脂酸加入较多量会析出，起白灰。主要起外润滑剂石腊，高、低分子量聚乙烯蜡，矿物油及硅油等。加多会产生塑化不良。润滑剂不但改进了聚氯乙烯的加工性，还可能改善树脂的稳定性。降低内外分子间的摩擦热。13、润滑剂介绍--214、阻燃剂简述又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）、磷系阻燃剂（赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等）和氮系阻燃剂等。反应型阻燃剂多为含反应性官能团的有机卤和有机磷的单体。此外，具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。15、阻燃剂分类按使用方法分按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85%，反应型阻燃剂仅占15%本司所使用的三氧化二锑及氢氧化镁就是添加型