2016聚氯乙烯总结复习知识点分析(3)

亦难幸福 分享 2018-10-25 下载文档

鱼眼的形成有多种途径,如PVC分子量分布过宽,会造成在同一加工工艺条件下,低分

贵州大学材料学院2013级高分子131

子量塑化快,而分子量高的分子塑化慢。如果加工条件一定,塑化慢的高分子在制品中将以假鱼眼的形势出现;引发剂分配不当,会使聚合体系中引发剂的浓度偏高,造成聚合体系局部反应过快,热量难以及时传出,导致局部过热形成鱼眼;引发剂选择不当,易导致PVC交联,形成永久“鱼眼”;引发剂匹配不当,因前后反应温度差异,易形成暂时鱼眼;

如果搅拌转速过慢,颗粒分散不均匀容易开粒。但搅拌转速过快,搅拌剪切所形成的油滴细微发生膜破裂造成颗粒病粒。这两种情况均容易发生大颗粒,形成暂时鱼眼。聚合体系的ph值一般控制在7.0-8.5之间, 脱盐水质量差形成鱼眼 含盐的水中离子会破坏分散剂的作用形成鱼眼;在vcm中含有杂质,例如vcm中氯代烃高沸物的存在,不仅影响pvc分子链接结构,还会对pvc有较强的溶脱作用,而降低其颗粒孔隙率,形成较紧密的呈球状的颗粒。这种颗粒在加工塑化时难以塑化,形成鱼眼。 一般情况下是vcm转化率大于15%,以后再使用冷凝器,如果提前使用,因这时形成pvc颗粒不稳定,粘接性强,会对聚合体系的形成造成冲击,易产生大颗粒,形成鱼眼 ;在超低分子质量pvc树脂生产中,为降低反应温度,需加入链转移剂,但是一些链转移剂会降低分散剂的保护作用,可能导致鱼眼的形成。

二十一、PVC的缺点

PVC有许多宝贵的性能,但也存在热稳定性差的缺点。PVC是低结晶度高聚物,玻璃化温度在80-90℃。PVC在加工温度超过 90℃就开始分解,温度高于 120℃便明显分解,放出 HCl 气体,颜色逐渐变深。紫外光、机械力、氧、臭氧、氯化氢以及活性金属离子等都会大大加速PVC的分解。PVC树脂中存在的不稳定结构因素:支链,引发剂残基,双键,头-头结构,含氧结构等,导致未添加热稳定剂的纯 PVC树脂无法加工应用。PVC的热氧老化较为复杂,往往同时进行几种化学反应。除发生脱氯化氢,还伴随着氧化断链与交联,此外还有少量芳构化和大分子链断裂生成烃的反应过程,其中分解脱氯化氢是导致 PVC 老化的主要原因。

二十二、提高 PVC的热稳定性可从两方面入手:

一是减少聚合物分子及树脂中的不稳定因素(改进合成工艺或与其他单体共聚改性)。从理论上讲,该方法是最理想的方法,但在经济和技术上并非实用。二是添加热稳定剂来提高聚合物的热稳定性,这一方法简便有效,易于实施。热稳定剂通过以下途径实现 PVC 的稳定化:①捕捉 PVC降解中放出的氯化氢,终止其自动催化作用;②置换活泼的烯丙基氯原子;③能与共轭多烯结构进行双键加成反应,消除或减少制品的变色和颜色加深;④钝化具有催化脱 HCl作用的金属离子。

贵州大学材料学院2013级高分子131

二十三、PVC加工热稳定剂

铅盐类稳定剂:有效成分是(Pb0)具有很强的捕捉HCl的能力,而且生成的PbCl,对PVC分子中脱HC历促进作用,能够有效地起到长期稳定作用。稳定剂中的PbO与配方中的羧酸及其盐类(硬脂酸、硬脂酸钙)反应生成羧酸铅,羧酸铅应能置换PVC分子中的烯丙基氨,可以缩短出于脱HCl而产生的多烯链的长度。

金属皂类稳定剂:按照金属皂的稳定功能可将其分为两大类Cd、Zn类及Ba、Ca、Mg类。 1.Cd、Zn类:Cd皂和Zn皂的主要功能是:(1)捕授HCI正因为Cd、Zn皂类稳定剂能够捕捉PVC释放出的HCI,因而对PVC有长期稳定作用。(2)置换烯丙基氯 如上所述 Cd皂和Zn皂通过置换烯丙基氯抑制多烯链的生长,使PVC稳定,同时还生成金属氯化物。该类金属氯化物是路易斯酸,对PVC脱HCI有催化作用,能促进劣化。特别是ZnCl2的催化作用尤为显著。2.Ba、Ca、Mg类:Ba皂、Ca皂、Mg皂同Zn皂、Cd皂一样,能够捕捉HCl,但不能置换烯丙基氯。因此,单独使用时,缺乏阻止多烯链成长的能力,不能抑制初期着色。不过这些稳定剂所生成的氯化物对脱HCl无促进作用,这是其优点。

有机锡类稳定剂:

金属锡是四价金属.因此,有机锡化合物有以下几种结构:

对PVC稳定真正用效的是双烷基锡。

1、置换烯丙基氯: 这一作用是所有有机锡稳定剂所共有的;2.捕捉HCl:这一作用也是有机锡都具有的功能;3.与双键加成抑制着色: 硫醇锡盐捕捉HCl后游离成硫醇(RSH),硫醇可与双键生稳定化效能。4.抗氧化作用:硫醇锡盐具有分解过氧化物和捕捉游离基的效能。

稀土热稳定剂:一般认为:稀土热稳定剂具有优异的热稳定性,是由于稀土元素特殊的结构造成的。稀土金属离子有较多的轨道(6S4F5D6P)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,可与无机或有机配位体通过静电引力形成离子配键,这样在外界的光、热或其他化合物的作用下形成稳定的络合物。稀土金属离子易形成稳定的络合物。因此,稀土金属离子(RE+)与PVC链上的氯原子(Cl-)之间具有很强的配位络合能力,[ClCHCl]-、Cl-不再参与催化脱HCl的反应,那么对PVC就起到一定的稳定作用。

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二十四、硬聚氯乙烯的加工性能

加工性能是指塑料在加工成型过程中表现的特征的总称。硬PVC的加工过程,通常由配料、塑化、成型和定型等步骤组成。硬 PVC的塑化、流变特性,不仅与树脂本身有关,也与添加的改性剂、稳定剂、润滑利有关。一般的热塑性聚合物,如PE、PP,加工温度总是在熔点以上。决定加工性能的主要因素是分子结构、相对分子质量及其分布。硬PVC的加工情况则比较复杂:1、PVC的热分解倾向;2、PVC结晶的熔点很高,硬PVC的加工往往是在结晶尚未完全熔化的温度下进行;3、聚氯乙烯树脂内包含多个层次的粒了结构,每种粒子都有自己的结晶特点,因而有自身的解体、熔化所需要的外力和温度条件。4、硬PVC物料中使用相当份量的多种助剂。有些助剂可进入树脂分子之间,有些可进入树脂中某些微粒之间,有些则只能存在于PVC与加工设备的金属表面之间,它们均对树脂中微粒的熔化和熔体的流变性起作用。5、硬PVC加工可使用多种设备,在不同的设备中,物料的塑化过程经常是不同的。

二十五、PVC密炼机加工性能分析

在选定混炼室温度后,保持混炼过程的温度基本不变。测试得到转矩-时间曲线,如图

干混料被压入混炼室,仪器开到规定转速时,曲线出现一个尖锐的转矩峰,A点;随料温升高逐渐接近混炼预设温度,树脂软化,空气被排出,转矩减小到B点;由于热和剪切作用,树脂颗粒破碎,颗粒内的微粒从表层开始塑化,物料粘度逐渐增加,转矩迅速升高到C点,C点对应的峰为塑化峰;随着塑化后物料内部残留空气排除,物料中各处温度趋于一致,熔体结构逐渐均匀,转矩逐渐降低达到相对稳定的D点。经过长时间混炼,PVC大量分解,到稳定剂丧失作用时,物料分解并交联,颜色由黄变褐,转矩从E点迅速开高。 二十六、PVC加工润滑剂的作用

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