提高PVC配方耐寒性的方法行业资料化学工业_研究报告-技术指导.pdf

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1、PVC塑料是五大通用合成塑料之一，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。PVC塑料具有良好的物理及机械性能，可用于生产建筑材料、包装材料、电子材料、日用消费品等，广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差，硬 PVC的使用温度下限一般为-15C，限制了 PVC材料在某些方面的应用。通过对 PVC树脂和助剂的调整，可以有效地提高 PVC塑料的耐寒性，满足低温需要。本文着重从配方角度论述了提高 PVC耐寒性的一些方法，供大家参考。1 PVC树脂 PVC树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物，其玻璃化温度依分子量大小为 75105C，相对分子质量

2、越大，粘数越高，PVC大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加，PVC链段增长，材料的耐低温性愈好。在常规 PVC配方中，如只需应付北方冬季寒冷气候，可采用选取粘数稍高，即平均分子量稍大的 PVC树脂，可以是同一牌号中粘数值偏高的 PVC或更低牌号树脂。另外，在一些特殊要求的制品中，如可耐-30C 的血袋等制品中，可选用高聚合度聚氯乙烯树脂（平均聚合度大于 2000）1，这是因为高聚合度 PVC有着比常规 PVC树脂大的结晶度和类交联结构，使大分子间滑动困难，弹性增加，同时分子量增大，分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性。2 增塑剂 增塑剂作为 PVC软制品的重要配方组分，对软

3、制品的性能影响很大，如要求制品在低温下使用，必须选择好增塑剂的类型。目前作为耐寒性增塑剂使用的主要有脂肪酸二元酸酯、直链醇的邻苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及环氧脂肪酸单酯等。据报道，N,N-二取代脂肪酸酰胺、环烷二羧酸酯，以及氯甲氧基脂肪酸酯等，也是低温性能优良的耐寒增塑剂。提高 PVC软制品的耐寒性，一般可通过增加耐寒增塑剂的用量来获得。DOA（己二酸二辛酯）、DIDA（己二酸二异癸酯）、DOZ（壬二酸二辛酯）、DOS（癸二酸二辛酯）是作为耐寒增塑剂使用的代表性品种，由于一般耐寒增塑剂与 PVC的相容性都不十分好，实际上只能作为改善耐寒性的辅助增塑剂使用，其用量通常为主增塑剂的 520%。

4、2 另外，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯（TXIB）、硬脂酸丁酯、LHAT 酸一二甘醇一二一 2 一乙基酸酯等产品也具有耐寒增塑剂的作用。蒋佩芬研究指出3，以改善薄膜耐寒韧性及低温伸长为目的时，使耐寒增塑剂与六甲基磷酰三胺并用为佳。因为六甲基磷酰三胺虽本身不是耐寒增塑剂，但它可以有效地降低各种增塑剂的凝固点，达到强化薄膜耐寒效果的目的。3 改性剂 改进 PVC低温耐冲击强度性能差的有效办法是加入玻璃化温度较低，在室温下显示高弹性的高聚物，统称为改性剂。其中所添加的高聚物应与 PVC有相近的溶解度参数，有一定互溶能力，能形成两项结构的共混物，从而改善制品的低温冲击强度。张正红研究结

5、果表明4，CPE可提高制品的低温性能，冲击强度等。随着 CPE用量的增加，PV C制品的冲击性能会逐渐提高。当用量增加到一定程度时，PV C制品低温冲击性能会趋于稳定，在 8、9 份左右达到合适的性能价格比。粉末丁腈橡胶（NBR）随用量增加，会使硬PVC的低温冲击强度逐步提高。EVA流动性能很好，玻璃化温度低，低温增韧效果好，但成本高。ACR有优良的低温冲击强度及耐侯性能，并可改善制品的外观，一般加入 5 份就可达到很好的效果。高冲击型 MBS的玻璃化温度较低，对 PVC材料的低温脆性有良好的改善作用，但耐候性差。ABS可提高 PVC材料的低温冲击强度，同时改善制品的外观。另外，SBS等一些含

6、有橡胶相，且具有较低玻璃化温度的物质，也有提高 PVC冲击强度和耐寒性的作用。韩辉升等研究改性软质 PVC耐寒性结果表明5，共混改性软质 PVC的耐寒性能明显受高分子改性剂品种和用量的影响。通过各种方法测试发现，Elvaloy 711（乙烯一醋酸乙烯一氧化碳共聚物）,NBR-26（块状丁睛橡胶）,Chemigum P83（预交联粉末丁睛橡胶）等高分子改性剂能够显著改善软质 PVC的耐寒性能，而某些高分子改性剂如 CPE和低 VA含量的 EVA则会损害软质PVC的耐寒性能。丁睛橡胶类改性剂由于可改善软质PVC的耐介质(汽油)性能，从而能够提高经汽油浸泡过的软质 PVC的低温性能。市场上推出的耐寒

7、剂，如 K-175C、N-550C等产品其实是为了改善 PVC低温柔顺性和抗冲强度而开发的一种苯乙烯类改性剂。由于其具有较低的玻璃化温度，并与 PVC具有良好的相容性，具有一定增塑和增韧作用。所以在 PVC中加入后，能提高和改善 PVC低温性能。4 热塑性弹性体 热塑性弹性体(TPE)是一类在常温下显示橡胶弹性，在高温下又能塑化成型的合成材料，因此，这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点，它既可以作为复合材料的增韧剂，又可以作为复合材料的基体材料，这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚脂类、间规1，2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品。目前比较多用作复合材料增韧剂的是苯乙烯类和聚烯烃类。PV

8、C-TPE 制品的耐寒性至少不低于软质 PVC，采用耐寒增塑剂和耐寒配方时，PVC-TPE 在-45下仍保持良好的弹性。在耐寒、耐海水制品方面诸如船舶密封件、集装箱密封件、船用软管于生产建筑材料包装材料电子材料日用消费品等广泛应用于工业农业建筑交通运输电力电讯和包装等各领域由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差硬的使用温度下限一般为限制了材料在某些方面的应用通过对树脂和助剂的调整可以有种结晶极性的高分子聚合物其玻璃化温度依分子量大小为相对分子质量越大粘数越高大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加链段增长材料的耐低温性愈好在常规配方中如只需应付北方冬季寒冷气候可采用选取粘数稍高即平均分品中可选用高聚合

9、度聚氯乙烯树脂平均聚合度大于这是因为高聚合度有着比常规树脂大的结晶度和类交联结构使大分子间滑动困难弹性增加同时分子量增大分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性增塑剂增塑剂等，PVC-TPE 也受欢迎。如 H4040、H3303等牌号的 TPE与 PVC有好的相容性，添加后能明显改善 PVC的低温柔顺性，显著提高其耐曲绕能力，降低脆化点。日本塑料技术公司最近也开发出一种热塑性聚氨酯-聚氯乙烯弹性体。6 这种材料以 TPU和 PVC及第三组份配合后经混炼而成，充分发挥了 TPU和 PVC两者优良特性，具有以下优点：(1)TPU 作为 PVC的增塑剂使用，消除了过去软质聚氯乙烯存在的

10、增塑剂迁移、挥发的问题。(2)PVC 材料的脆化温度也由30降低到68，达到了特殊耐寒级。5 填充剂 填充剂对软质 PVC耐寒性的影响与其增塑剂吸收量有关，一般趋势是增塑剂吸收量小的填充剂对耐寒性影响小，而炭黑、硬质陶土等增塑剂吸收量大的填充剂，则会使 PVC耐寒性有比较明显的降低。硬质 PVC中加入填充剂往往会影响冲击性能，尤其是低温脆性会随填充剂用量的增加而增大。这是因为填充剂作为无机粒子被加入 PVC中时，它会填入分子链间。当用量少时，它填入一些分子链的缝隙中，起补强作用；或填入分子链间，起到增大分子间距离而使体系韧性增加的作用。但当其用量增加时，随着分子间距离的增加，分子间的作用力被破

11、坏，加上低温时，分子链段的活动性降低，材料抵抗外界冲击力的能力剧烈下降。所以对硬 PVC的低温冲击性能有不良影响。填料经过处理后，会对材料拉伸性能有所改善，但对低温抗冲性能的改善不太明显。究其原因，与填料粒子占据了 PVC分子链的活动空间有关。尽管活性填料与 PVC分子链的结合力增大，但这种增大，只在分子受拉伸力时的强度有所提高，而材料的脆性只会因填料粒子加入的增多而增大。纳米碳酸钙、超细碳酸钙添加到 PVC中，由于小尺寸效应，使其具有类似改性剂的作用，在一定用量范围内可以改善 PVC材料的低温性能，但由于没有低的玻璃化温度，效果没有改性剂明显，而且添加到一定量后，材料的低温脆性会上升。6 其

12、它助剂 在一般配方中，可以采用提高具有促进塑化作用的内润滑剂用量，而减少加工助剂添加量的办法，但在耐寒配方中不推荐此种方法。因为加工助剂的作用不仅仅在于改善 PVC的加工性，而且，它的作用对于制品的低温性能有较大的改善，这一作用润滑剂无法替代。软质 PVC阻燃增塑剂最常用的是磷酸三甲苯酯，但磷酸三甲苯酯的低温性能很差，所以在需要考虑耐寒性的场合使用烷基磷酸酯更为适合。于生产建筑材料包装材料电子材料日用消费品等广泛应用于工业农业建筑交通运输电力电讯和包装等各领域由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差硬的使用温度下限一般为限制了材料在某些方面的应用通过对树脂和助剂的调整可以有种结晶极性的高分子聚合物其玻

13、璃化温度依分子量大小为相对分子质量越大粘数越高大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加链段增长材料的耐低温性愈好在常规配方中如只需应付北方冬季寒冷气候可采用选取粘数稍高即平均分品中可选用高聚合度聚氯乙烯树脂平均聚合度大于这是因为高聚合度有着比常规树脂大的结晶度和类交联结构使大分子间滑动困难弹性增加同时分子量增大分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性增塑剂增塑剂 常用稳定剂对 PVC制品的耐寒性均有消极作用，不同品种的稳定剂因其形态和物性不同，对制品耐寒性的影响也不尽相同。由于必不可少，而且用量有限，因此，一般配方设计时很少考虑这方面的问题。总之，通过选/换用耐寒性更优的助剂，引入

14、一些具有抗寒功能的聚合物等一系列配方调整办法，可使 PVC材料的耐寒性能得以提升，达到低温使用要求。同时，我们也应注意到加工温度、冷却温度、牵引速率、结构设计等诸多方面，也会对 PVC制品的耐寒性产生一定影响。因此，在设计 PVC配方时，一定要将应用条件、制品结构、加工设备、工艺条件等各方面因素，同配方一起综合考虑，并通过试验进行相应调整，最终获得具有优良耐寒性能的 PVC配方。于生产建筑材料包装材料电子材料日用消费品等广泛应用于工业农业建筑交通运输电力电讯和包装等各领域由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差硬的使用温度下限一般为限制了材料在某些方面的应用通过对树脂和助剂的调整可以有种结晶极性的高分子聚合物其玻璃化温度依分子量大小为相对分子质量越大粘数越高大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加链段增长材料的耐低温性愈好在常规配方中如只需应付北方冬季寒冷气候可采用选取粘数稍高即平均分品中可选用高聚合度聚氯乙烯树脂平均聚合度大于这是因为高聚合度有着比常规树脂大的结晶度和类交联结构使大分子间滑动困难弹性增加同时分子量增大分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性增塑剂增塑剂