塑钢PVC是用什么成分主成的

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主要由PVC树脂和助剂组成的,其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑,剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。在设计PVC配方之前,首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。

原料与助剂

PVC树脂

生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC),聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚

合物,产量仅次于PE,居第二位。

PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。疏松型粒径为0.1—0.2mm,表面不规则,多孔,呈棉花球状,易吸收增塑剂,紧密型粒径为0.1mm以下,表面规则,实心,呈乒乓球状,不易吸收增塑剂,目前使用疏松型的较多。

PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’ (无毒PVC)。卫生级要求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6,可用于食品及医学。合成工艺不同,PVC又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。根据国家标准GB/T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定,悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC-SG8Jk种树脂,其中数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,但熔融流动越困难,加工也越困难。具体选择时,做软制品时,一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型,需要加人大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂,加入50~80份的增塑剂。而加工硬制品时,一般不加或很少量加入增塑剂,所以用PVC-SG4、VC-SG5、

PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用SG-5树脂,硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发泡型材使用SG-7、SG-8树脂。而乳液法PVC糊主要用于人造革、壁纸及地板革和蘸塑制品等。一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合度(聚合度是单元链节的个数,聚合度乘以链节分子量等于聚合物分子量)分类,如山东齐鲁石化总厂生产的PVC树脂,出厂的产品为SK-700;SK-800;SK—1000;SK—1100;SK-1200等。其SG-5树脂对应的聚合度为1000—1100。PVC树脂的物化性能见第四篇。

PVC粉末为一种白色粉末,密度在1.35—1.45g/cm3之间,表观密度在0.4-0.5g/cm3。视增塑剂含量大小可为软、硬制品,一般增塑剂含量0-5份为硬制品,5-25份为半硬制品,大于25份为软制品。

PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物,软化温度和熔融温度较高,纯PVC一般须在160—210~C时才可塑化加工,由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。而且,PVC分子内含有氯的基团,当温度达到120~C时,纯PVC即开始出现脱HCl反应,会导致PVC热降解。因此,在加工时须加入各种助剂对PVC进行加工改性和冲击改性,使之可以加工成为有用的产品。

PVC树脂主要用于生产各类薄膜(如日用印花膜、工业包装膜、农用大棚膜及热收缩膜等)、各类板、片材(其片材可用于吸塑制品),各类管材(如无毒上水管、建筑穿线管、透明软管等)、各类异型材(如门、窗、装饰板),中空吹瓶(用于化妆品及饮料),电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。各种PVC稳定剂物化性能见表1(转下一页)

稳定剂

纯的PVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90Y:以上时,就会发生轻微的热分解反应,当温度升到120C后分解反应加剧,在150C,10分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为**—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。防止PVC热分解的热稳定机理是通过如下几方面来实现的。

通过捕捉PVC热分解产生的HCl,防止HCl的催化降解作用。

铅盐类主要按此机理作用 ,此外还有金属皂类、有机锡类、亚磷酸脂类及环氧类等。

·置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类、亚磷酸脂类和有机锡类可按此机理作用。

·与自由基反应,终止自由基的反应。有机锡类和亚磷酸脂按此机理作用。

·与共扼双键加成作用,抑制共扼链的增长。

有机锡类与环氧类按此机理作用。

·分解过氧化物,减少自由基的数目。有机锡和亚磷酸脂按此机理作用。

·钝化有催化脱HCl作用的金属离子。

同一种稳定剂可按几种不同的机理实现热稳定目的。

常用稳定剂品种:

1、铅盐类

铅盐类是PVC最常用的热稳定剂,也是十分有效的热稳定剂,其用量可占PVC热稳定剂的

70%以上。

铅盐类稳定剂的优点:热稳定性优良,具有长期热稳定性,电气绝缘性能优良,耐候性好,价格低。

铅盐类稳定剂的缺点:分散性差、毒性大、有初期着色性,难以得到透明制品,也难以得到鲜明色彩的制品,缺乏润滑性,易产生硫污染。

常用的铅盐类稳定剂有:

(1)三盐基硫酸铅

分子式为3PbO.PbSO.H20,代号为TLS,简称三盐,白色粉末,密度6.4g/cm’。三盐基硫酸铅是最常用的稳定剂品种,一般与二盐亚磷酸铅一起并用,因无润滑性而需配人润滑剂。主要用于PVC硬质不透明制品中,用量一般2~7份。

(2)二盐基亚磷酸铅

分子式为2PbO.PbHPO3.H2O,代号为DL,简称二盐,白色粉末,密度为6.1g/cm3。二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐基硫酸铅,但耐候性能好于三盐基硫酸铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅并用,用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。

(3)二盐基硬脂酸铅

代号为DLS,不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅并用,用量为0.5—1.5份。

2、金属皂类

为用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂,其热稳定性虽不如铅盐类,但兼具润滑性。金属皂类可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、环烷酸等)的金属(铅、钡、镉、锌、钙等)盐,其中以硬脂酸盐最为常用,其活泼性大小顺序为:Zn盐?Cd盐?Pb盐?Ca盐7.Ba盐。金属皂类一般不单独使用,常常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无毒,除Pb、Ca外都透明,无硫化污染,因而广泛用于软质PVC中,如无毒类、透明类制品等。

常用的金属盐类稳定剂有:

(1)硬脂酸锌(ZnSt),无毒且透明,用量大后,易引起“锌烧”制品变黑,常与Ba、Ca皂并用。

(2)硬脂酸镉(CdSt),为一重要的透明稳定剂品种,毒性较大,不耐硫化污染,抑制初期变色能力大,常与Ba皂并用。

(3)硬脂酸铅(PbSt),热稳定性好,可兼做润滑剂。缺点为易析出,透明差,有毒且硫化污染严重,常与Ba、Cd皂并用。

(4)硬脂酸钙(CaSt),加工性能好、热稳定能力较低,无硫化污染,无毒,常与Zn皂并用。

(5)硬脂酸钡(BaSt),无毒,长期热稳定性好,抗硫化污染,透明,常与Pb、Ca皂并用。复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及Ba/Cd/Zn。

3、有机锡类

有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。

有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使用,也常与金属皂类并用。

有机锡类热稳定剂主要包括含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。

(1)含硫有机锡类:

主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物类稳定剂,与Pb、Cd皂并用会产生硫污。含硫有机锡类透明性好。主要品种有:

a、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG),外观为淡**液体,热稳定性及透明性极好,无毒,加入量低于2份。

b、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG),外观为淡黄澄清液体,为无毒、高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透明膜中。

(2)有机锡羧酸盐:

稳定性不如含硫有机锡,但无硫污染,主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有:

a、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡**液体或半固体,润滑性优良,透明性好,但有毒,常与Cd皂并用,用量1-2份;与马来酸锡及硫醇锡并用,用量0。5—1份。

b、二月桂酸二正辛基锡(DOTL),有毒且价高,润滑性优良,常用于硬PVC中,用量小于1.5份。c、马来酸二正丁基锡(DBTM),白色粉末,有毒,无润滑性,常与月桂酸锡并用,不可与金属皂类并用于透明制品中。

4、有机锑类

具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其是在低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。

有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。国内的锑稳定剂主要以三巯基乙酸异辛酯锑(ST)和以ST为主要成分的复合稳定剂STH—I和STH-Ⅱ两种为主。五硫醇锑为透明液体,可用作透明片、薄膜、透明粒料的热稳定剂。STH-I可以代替京锡C-102,可抑制PVC的初期着色,热稳定性好,制品透明,颜色鲜艳,STH—Ⅱ无毒,主要用于PVC水管等。

5、稀土稳定剂

选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主,其氧化物和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。

稀土元素有着相似且异常活泼的化学性质,有着众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子,同时稀土金属离子有较大的离子半径,与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键,作为络合物的中心原子,常以d2SP3、d4dP3、f3d5Ssp3等多种杂化形式形成配位数为6—12的络合物。

稀土元素优良的力学性能及其分组原理都与稀土元素的几何性质有关。因为原子和离子的半径是决定晶体的构型、硬度、密度和熔点等物理性质的重要因素,在常温、常压条件下,稀土金属镧、镨、钕呈双六方晶体结构,而铈呈立方晶体密集(面心)结构,当温度、压力变化时,多数稀土金属发生晶型转变。由于镧系收缩,镧系元素的原子半径、原子体积随原子序数增加而减小,密度随原子序数增加而增加,但铈与镧、镨、钕相比,有异常现象。

在镧、铈、镨、钕中,镧的化学性质是最活泼,但三价镧与C1只能生成RECl正络合物,而且此络合物不稳定,而铈、镨这些高价的稀土离子与Cl生成络合物的能力比三价的镧要强,它们与Cl配体能生成稳定的负络离子,因此,在稀土热稳定剂的选材上要综合镧、铈、镨、钕的各自优点,在不同的应用范围,用其高纯单一体、混合体或合理搭配。

稀土离子为典型的硬阳离子,即不易极化变形的离子,它们与金属硬碱的配位原子,如氧的络合能力很强。稀土化合物对CaC03的偶联作用,由于稀土离子和PVC链的氯离子之间存在强配位相互作用,有利于剪切力的传递从而使稀土化合物能有效地加速PVC的凝胶化,即可促进PVC塑化,又可起到加工助剂ACR的作用。同时,稀土金属离子与CPE中的C1配位,可使CPE更加发挥其增韧改性的作用。这些效能发挥的充分与否、平衡与否,与稀土复合物中的复配助剂有着相当大的关系,复合物中的润滑体系、加工改性体系都至关重要,因此复配工艺的好坏直接影响着稀土多功能复合稳定剂的效能。性能优良的稀土稳定剂应具有以下功能:

(1)优异的热稳定性能

静态动态热稳定性,均与京锡8831相当,好于铅盐及金属皂类,是铅盐的三倍及Ba/Zn复合稳定剂的4倍。可复配成为无毒、透明的,还可部分代替有机锡类稳定剂而广泛应用。稀土稳定剂的作用机理为捕捉HCl和置换烯丙基氯原子,与环氧类的辅助稳定剂具有较好的协同作用。

(2)偶联作用

具有优良的偶联作用,与铅盐相比,与PVC有很好的相容作用,对于PVC-CaCO,体系偶联作用较好,有利于PVC塑料门窗异型材强度的提高。用稀土稳定剂加工的PVC型材的焊角强度比铅盐稳定剂的PVC型材焊角强度要高,原料价格也高一些。

(3)增韧作用

与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相容性以及与CaCO3,的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,型材的耐冲击性能较好。

稀土稳定剂无润滑作用,应与润滑剂一起加入, 目前我国生产的稀土复合稳定剂是将稀土、热稳定剂和润滑剂复配而成的,加入量一般为4-6份。

6、复合铅盐稳定剂

铅盐稳定剂价格低廉,热稳定性好,一直被广泛使用,但铅盐的粉末细小,配料和混合中,其粉尘被人吸入会造成铅中毒,为此,科技人员又研究出一种新型的复合铅盐热稳定剂。这种复合助剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合,以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散,同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,也避免了因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份,被称作为全包装热稳定剂。它具有以下的优点:

(1)复合热稳定剂的各种组份在其生产过程中可得到充分混合,大幅度改善了与树脂混合分散的均匀性。

(2)配方混合时,简化了计量次数,减少了计量差错的概率及由此所带来的损失。

(3)简便了辅料的供应和贮备,有利于生产、质量管理。

(4)提供了无尘生产产品的可能性,改善了生产条件。

总之,复合热稳定剂有利于规模生产,为铅盐热稳定剂的发展提供了新的方向。复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅的含量,目前所生产的复合铅盐稳定剂含铅量一般为20%-60%;在PVC塑料门窗型材生产上的用量为3.5—6份。表2是一些PVC型材生产用的复合铅盐稳定剂的牌号和用量。

曾汉民的人物生平

增加环氧树脂的韧性可以通过橡胶增韧、热塑性树脂增韧、有机硅树脂增韧、核壳聚合物增韧、刚性粒子增韧、纳米粒子增韧、液晶聚合物增韧等方法。

环氧树脂的增韧方法

1.橡胶增韧

橡胶类弹性体增韧EP是较早开始的环氧树脂增韧方法,其增韧机理主要是“银纹-钉锚”机理和“银纹-剪切带”机理。增韧效果不仅取决于橡胶与环氧树脂连接的牢固强度,也与二者的相容性和分散性以及EP的固化过程有关。

目前用于增韧EP的橡胶一般是带有活性端基的液体橡胶,在增韧EP时,这类橡胶带有的活性端基在固化剂的作用下,与EP分子链中的活性基团(如环氧基、羟基等)反应。这不但增强了橡胶与EP结合的强度及相容性,也将柔性链结构橡胶软段引入到环氧树脂交联网络中,从而改善EP的冲击韧性。苏航等研究了不同品种的活性端基橡胶作为增韧剂增韧EP,结果表明,改性后的EP抗冲击性能、抗弯曲性能及拉伸剪切性能都得到了明显的改善。橡胶增韧EP的研究已比较成熟,但由于橡胶自身的强度和模量较低、耐热性能较差,所以在有效增韧EP的同时往往会减弱材料的强度、模量和耐热性能。

1.热塑性树脂增韧

热塑性树脂增韧EP一般采用剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量及分散相颗粒引发裂纹钉铆机理解释。热塑性树脂以高分子量或低分子官能齐聚物形式被用来改性环氧体系,由于高性能热塑性聚合物具有较好的韧性、较高的模量和较好的耐热性等特点,因此用它们来改性EP,不仅能改进EP的韧性,而且不降低EP的刚度和耐热性。胡兵等用聚醚醚酮增韧改性EP,在材料韧性有所提高的同时,压缩强度、马丁耐热都没有降低。从断裂面的形态来看,是属于韧性断裂。当聚醚醚酮的加入量为6%时,韧性最好,达到19.1kJ/m2,比纯的EP增加了107.6%。

热塑性树脂增韧EP的不足之处是用于改性EP的热塑性树脂不易溶于普通溶剂(乙醇、丙酮等),且加工和固化条件要求较高。

1.有机硅树脂增韧

有机硅树脂增韧EP的方法有共混和共聚两种,简单的共混固化存在着两相界面张力过大,改性效果较差,相容性不好等问题,因此一般多采用共聚改性的方法。

T.H.Ho等人将芳烷基酚醛树脂转化为多缩水甘油醚基烯丙基芳烷基环氧树脂,然后与端硅氢基聚二甲基硅氧烷进行硅氢加成反应,制成聚硅氧烷改性EP。

聚硅氧烷改性EP固化后,其玻璃化转变温度明显降低;通过降低弯曲模量和热膨胀系数,内部应力明显降低;具有较好的抗热冲击性能,较低的表面张力和吸湿性。有机硅改性的增韧机理比较复杂,是多种机理共同作用的结果,它能够同时提高EP的耐热性和韧性,但工艺难度大,韧性提高有限。

1.核壳聚合物增韧

用于EP增韧改性的核壳聚合物一般是软核/硬壳型,壳层起到保护核的作用,使核在共混前后保持原来的形态和大小;壳层一般还带有可与EP基体反应的官能团,可以提高与基体树脂的相容性,提高界面粘接力,并使弹性粒子充分地分布于基体中,达到增韧的目的。张凯等利用聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳型粒子增韧EP,研究表明:当用量为EP用量2%时,抗冲击强度有明显提高。与其它增韧方法相比,核壳增韧可控性强,通过控制粒子尺寸及改变核壳聚合物组成来改性EP,可以获得显著的增韧效果。

1.刚性粒子增韧

刚性粒子在塑性变形时,拉伸应力能有效地抑制基体树脂裂纹的扩展,同时吸收部分能量,从而起到增韧作用。适当添加刚性二氧化硅、高岭土、玻璃珠和碳酸钙粒子可改善EP的韧性,提高程度取决于粒子的尺度和形状及体积分数。

曾汉民,1933年10月10日出生在粤东穷乡僻壤的揭阳县五经富。1951年以同等学历考入中山大学化学系,1955年毕业。在学期间他获得“三好学生”,“优秀青年”等称号,并且加入了中国***。由于他学习成绩优异,大学毕业前夕被学校推荐参加留苏预备研究生选拔考试,并被录取。

1956年10月曾汉民被派遣到苏联莫斯科门捷列也夫化工学院攻读副博士学位,师从苏联塑料之父彼得洛夫教授,从事酚醛树脂改性研究。后因导师突发心脏病溘然辞世。1958年1月转学到莫斯科苏联科学院元素有机化合物研究所,师从卡列斯尼科夫教授,从事高分子化学新兴分支——接枝共聚反应研究。开拓了一类碳链—杂链新型结晶接枝共聚物,首次提出了接枝—嵌段共聚物的分类原则。三年中他发表论文18篇,1959和1960年先后两次获青年科学家优秀论文奖。1960年在莫斯科召开的IUPAC国际高分子会议上宣读论文,受到与会者的好评。他的开拓性的工作受到日本著名化学家井本捻教授的高度赞扬。他亲自把曾汉民的论文译成日文,在日本刊物上发表。苏联科学院院士柏拉德在其著作中也专门介绍曾汉民在此期间的工作。经过3年不懈的拼搏,包括以顽强的毅力战胜疾病的折磨(他患上了淋巴结核),他终于以优异的成绩通过学位论文答辩,取得苏联化学科学副博士学位。

1961年初曾汉民学成归国,被分配到二机部北京第五研究所,从事吸附分离树脂及其在核原料分离中的应用研究。他担任课题组长,与组内同志们夜以继日地工作。由于当时国家处于三年经济困难时期,生活非常艰苦,加之大量的核辐射剂量,使他本来就孱弱的身体受到更严重的伤害,终于在1962年春天他因患急性粟粒状结核病并扩散到全身而病危。经大力抢救,他终于战胜了死神。1963年1月他调入中山大学化学系任教员。尽管医生要他全休养病,并提出对他要“限制使用”。但他仍念念不忘科研工作。他提出只要给他配备一定的助手,他可以一边养病一边工作,领导满足了他的要求。他承担化工部和农垦部提出的“天然橡胶改性塑料”的科研任务,并任课题组长。首次合成了NAS,NMS 等新型高抗冲击强度接枝共聚物,并且用它们作为大分子增韧剂,改性PVC,制得了多种高抗冲击强度的PVC改性新型塑料。同时进行了中试,满足了军工和机械工业中关键部件的急需,受到广东省高教局和解放军总后勤部的表彰。当时国外出现一种新型的高抗冲击强度塑料ABS,曾汉民主动与兰州304厂合作进行研制ABS的技术攻关,并承担科技人员培训和扩大实验及开发应用研究,后因‘文化大革命’开始而中断。他在科研工作中坚持理论联系实际,提出接枝共聚反应中的凝胶效应、含接枝大分子增韧剂共混体系的界面增容效应及增韧机理;并且坚持在科研工作中出成果、出人才和科研基地建设。他的科研成果引起国家科委、高教部等有关部门的重视。1965年底国家科委拨款45万元在中山大学建立中国第一个橡胶接枝共聚—共混增韧塑料中间试验厂。他同时还主动承担广东省科技攻关项目“用甘蔗渣纤维制造‘虎木棉’及其改性的研究”,并且在中国最早从事离子交换纤维的研究。

在十年浩却中曾汉民也受到了严重的冲击,先后被抄家四次,被迫停止了他心爱的科研工作。1976年他受命承担国家‘7511’任务提出的战略武器急需的新材料——碳纤维及其碳/碳复合材料结构与性能研究,并任南方会战组组长。他全身心地投入工作,与全国有关单位密切配合,取得了可喜的成绩,受到有关方面的赞扬。1978年他任中山大学高分子研究所副所长兼研究室主任,结合国家科研任务大力培养人才和进行基地建设。

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    wzjinhao 2025年07月28日

    我是金豪号的签约作者“wzjinhao”

  • wzjinhao
    wzjinhao 2025年07月28日

    本文概览:网上有关“塑钢PVC是用什么成分主成的”话题很是火热,小编也是针对塑钢PVC是用什么成分主成的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助...

  • wzjinhao
    用户072805 2025年07月28日

    文章不错《塑钢PVC是用什么成分主成的》内容很有帮助