PVC型材及应用

1、标准文案PVC 型材及应用材料指标可行性分析报告义明工业大学材料科学与工程学院2015年4月18日2目录1.PVC 性能简介 . 31.1 普通 PVC 优缺点 . 31.2 普通 PVC 性能 . 41.3 厂方要求 PVC 性能 . 52增强改性 . 72.1 拉伸强度 . 82.2 弯曲强度 . 93. 增韧改性 .1.0.3.1 高温冲击改性 .1.03.2 低温冲击改性 . 1.14. 耐热改性 .1.2.5综合改性 .1.3.6. 总结 .1.3.6.1 结论 .1.36.2 建议 .1.431. PVC 性能简介1.1 普通 PVC 优缺点PVC作为第二大通用塑料，是通用塑料的主

2、要品种之一,产量仅次于聚乙烯,居 第二位,PVC具有价廉、阻燃性能优良、绝缘性能好、耐油性、耐腐烛等优良性 能,原材料来源广，价格便宜等优点，但是聚氯乙烯树脂本身尚存在一些缺陷:如耐热稳定性差、加工性能差、流动性差、低温脆性、力学性能的缺口敏感性、耐 热性低等,主要体现在：1)PVC热稳定性、耐热性较差PVC的熔融温度约为210C,但在100C就开始分解放出氯化氢，当温度高于150C时分解更加迅速，因此加工时必须加入热稳定荆。热稳定 剂的加入虽能抑制PVC的降解，但加工过程仍伴有PVC的分解发生.使PVC的加工性能恶化，并使PVC主链形成不饱和双键，致使聚合物变色， 制品性能下降。PVC硬制品

3、的维卡软化温度通常低于8012（ABS等工程 塑料维卡软化点高于90C）应用受到限制。2）硬质PVC加工性能较差，制品抗冲击强度低由于不加或加入少量增塑剂，熔体表观粘度很高，流动性差。加工性差，只 能制作形状简单的制品。常温下PVC的冲击强度不高，不能用作结构材料。 另外，PVC的脆性受温度影响很大，在低温下PVC制品变得更脆，无法使 用。41.2 普通 PVC 性能般PVC的力学性能如下表：表1-1性能指标数据单位备注密度1.38g/cm3氏弹性模量（E）2900-3400MPa拉伸强度（dt）50-80MPa断裂伸长率20-40%-切口冲击强度2-5kJ/m2玻璃转变温度87C熔点212C

4、维卡软化温度85C吸水率0.04-0.4-表 1-1 普通 PVC 性能PVC改性的目的就是为了改善或克服上述缺点或赋予新的性能，主要通过增韧增强、提高耐热性，使PVC可作为结构材料使用，进一步拓展PVC的应用围。因此我们为了满足一定的使用要求时对做一些改性是十分有必要 的， 但是改性只是为了使某一方面的性能达到一个最优，大多数的改性剂在 改善某一性能时，会牺牲掉另一性能，例如PVC的耐热改性往往导致材料的 加工性能和力学性能劣化，而其增塑和抗冲改性提高了PVC材料韧性的同时，却牺牲了PVC材料的耐热性。51.3 厂方要求 PVC 性能厂方要求6检测目标测试标准国际单测试条件位限值厂方10mm

5、/mi拉伸强度nMpa3510mm/mi伸长率GB/Tn%15%弯曲强度9341-20082mm/minMpa50GB/T弯曲模量9341-20082mm/minMPa33004.0mm,悬臂梁缺GB/T23C20口冲击强1843-20084.0mm,-4KJ/ m2度0C5GB /TD型邵氏邵氏硬度2411-2008硬度HD70热变形温0.45MPa,C72度4.0mm维卡软化GB/T50NC78点八、1633-2000V备注1234567897甲醛VDA27510mg/k8g10苯VDA277V5卩g/g11甲苯VDA277v5卩g/gV12二甲苯VDA27715卩g/g13雾气试验DIN

6、75201BV2mg323C14VDA270气味试验/40C3.580C2增强改性PVC增强改性是指在PVC基体中加入一些刚性粒子或材料等具有较大长径 比的材料，与聚合物组成复合材料，能显著改善PVC复合材料的强度、刚度、 耐腐蚀性以及耐热性等。92.1 拉伸强度拉伸强度使我们最常用来衡量材料力学性能的指标之一， ，它表征材料抵抗拉 伸破坏能力的大小。普通PVC的拉伸强度为科技大学化学与制药工程学院有人1通过原位聚合将甲基丙烯酸甲酷接 枝到纳米ZnO表面,制备了聚甲基丙烯酸甲酷接枝纳米ZnO复合粒子,用该复合 粒子对PVC进行填充改性，并研究了纳米ZnO粒子在聚氯乙烯中的分散性和聚 氯乙烯复合

7、材料的力学性能。研究表明,改性后的纳米ZnO粒子在PVC中的分 散性良好，提高了纳米ZnO粒子与PVC的相容性，并且使填充改性PvC的拉伸强 度达到79MPa，比纯纳米ZnO改性PVC提高了近35%;冲击强度提高了近一倍,达13.6KJ/m2。国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心有人2用无机填料改性PVC/AB时，当无机填料添加量同为15份时，改性的玻纤与基料经高混后可以 使合金的拉伸强度提高到66 MPa，比不添加的合金提高20个MPa左右，玻璃 纤维的添加量增大可以提高PVCABS合金的维卡软化温度， 但是效果不明显， 对维卡软化温度只能提高23C。当加入无机填料低于15份时，合金的缺口

8、冲 击强度呈现下降趋势，有12kJ/m2下降到7kJ/m2。2.2 弯曲强度弯曲强度同拉伸强度一样都反应了材料的抵抗变形或者破坏的能力的大小，不同是其反应了弯曲破坏的能力。常用PVC树脂的弯曲弹性模量一般为2 5003 000 MPa，弯曲强度一般为70110MPa，但是稳定剂、冲击改性剂、润滑剂均会降低PVC型材的弯曲弹 性模量。镇洋新材料股份有人3采用无机填料对聚氯乙烯/改性剂（PVC/改性剂）合金进行填充，研究其增韧改性。研究表明，采用滑石粉或碳酸钙来填充改性，均可 显著提高PVC/10改性剂的弯曲弹性模量由2600MPa上升到3000MPa，但其冲 击强度却由250J/m下降到100J

9、/m，而其拉伸强度由50MPa下降到30MPa。有人4用废料与某聚合物改性制备成母胶，在挤出造粒过程中利用加入的硬脂酸对废料粒子表面进行修饰，改善废料粒子与塑料基体的界面相容性，而后将母粒料与PVC树脂共混制备出型材。结果如表2-1:弯曲强度MPa弯曲弹性模量MPa拉伸强度MPa拉伸弹性模量MPa缺口冲击强度kJ/m2维卡软化温度C母料A65.4290044.5110014.585母料B63.5280042.9100016.282.3表 2-1工业大学有人 探讨共混比对某聚合物/PVC二元合金性能的影响，当共混PVC/某聚合物=100/小70/30之间变化时，随着该聚合物含量的增多，某聚合物用

10、/PVC二元合金体系的屈服强度由43.2MPa增加到46.5MPa;拉伸强度由44.1 MPa增加到47.3 MPa弯曲强度由56.4 MPa增加到66.8 MPa、热变形温度由77.6C增加到81.0C等均呈递增趋势；而冲击强度由14.5 kJ/m2下降到9.7 kJ/m2;断裂伸长率由114.8%下降到51.7%出现递减趋势。3.增韧改性纯硬质PVC韧性差，缺口冲击强度仅为35kJ/m2，这是PVC作为材料 最大的缺点。人们采用了弹性体共混、纳米粒子填充、纤维增强、弹性体-纳米 粒子复合材料增韧等方法对其进行改性，进一步拓宽了其应用领域。现在PVC11的增韧改性已经成为PVC行业发展的主要

11、方向。3.1 高温冲击改性天津轻工业学院有人6研究PVC/抗冲改性剂I合金配比与力学性能关系， 结果发现冲击强度由5 kJ/m2增加到70 kJ/m2;但是拉伸强度由50MPa下降 到40MPa，表面球压痕硬度由112.2MPa下降到105.2MPa， 耐热变形温度随ACR含量的增加有所下降由81T下降到72C。的宁7研究PVC/抗冲改性剂U合金性能时，结果发现PVC材料冲击强度随 着抗冲改性剂U用量的增加呈现先上升后下降趋势。用量约为15份时，出现极大50kJ/m2, PVC材料拉伸强度随着抗冲改性剂U用量的增加而递减，由50MPa下降到30 MPa，PVC材料断裂伸长率随抗冲改性剂U用量的

12、增加呈现先上升后 下降趋势，最大值40%。阿姆特增韧剂在PVC硬质型材PVC增韧剂K-71在PVC硬质型材和挤出加 工中的应用，其力学性能如表3-112K-71改质剂对PVC力学性能的影响抗冲名称改性剂用量缺口冲击强度23CkJ/m2拉伸 拉伸强度MPa性能断裂伸长率%A抗冲714.349.070A抗冲+K-717+0.516.34890B711.04267BB+K-717+0.512.841.688表 3-13.2 低温冲击改性聚氯乙烯本身就是硬而脆的塑料，未改性的聚氯乙烯脆化温度仅-20C，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

13、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。化工大学有人8研究采用双辊混炼机将某聚合物与聚氯乙烯（PVC）熔融共 混，制备某聚合物/PVC共混物，结果共混物在-40 C的环境下的冲击强度随着该聚合物用量的增大逐渐增大，由17 kJ/m2到26 kJ/m2，脆性温度随着类苯乙烯用量的增大而降低，-26C到-40C由。随着该聚合物用量的增多，聚氯乙烯/该聚合物共混物的拉伸强度降低， 由23MPa减小到21MPa， 断裂伸长率提高 由585%增加到646%，并且材料呈现出韧性断裂。也有人9用双辊混炼机将三元共聚物与经改性

14、的聚氯乙烯（PVC）熔融共混，改性共混 物在-40C环境下的冲击强度随着三元共聚物用量的增大逐渐增大，由15J/m2增加到35 J/m2;脆化温度由-25C下降到-40C；拉伸强度由26MPa下降到17MPa;玻璃化转变温度（Tg）由105C下降到92C4耐热改性有人10用乳液聚合的方法制备了耐热改性剂将其作为耐热改性剂与聚氯乙烯（PVC）共混。PVC/耐热改性剂共聚物的Tg随耐热改性剂用量的增加呈先上升 后下降的趋势，耐热改性剂用量为巧15%时，Tg最高为125.27C，其拉伸强度 逐渐减小由62.78MPa下降到58.23MPa，其冲击强度也是随用量的增加呈先 上升后下降的，最大值5.36

15、kJ/m2齐鲁石油化工股份氯碱厂有人11用新型耐热改性剂改性PVC S-1000树脂,研制成功耐热耐腐蚀硬质聚氯乙烯挤出板材塑料配方，硬质聚氯乙烯挤出板材配方的物理机械性能国标要求如表4-1:指标名称指标数据密度/(g/cm3)1.301.50冲击强度（缺口）（纵纵、横向）/（kJ/m2）药.01215维卡软化点/c為0耐腐蚀性/（g/m2）-1.01.0表 4-15 .综合改性有人12用反应挤出一步法制备了改性剂切/nano-CaCO3，共同增强增韧的PVC复合材料，并时其力学性能进行了研究，结果表明：nano-CaCO3，的质量配比为4:1时，增韧效果最佳，改性剂切和nano-CaCO3，

16、能协同增韧PVC， 且nano-CaCO3,具有增强作用，当PVC/改性剂W/nano-CaCO3,质量比为100:20:5时，材料的综合性能最优。冲击强度达到58.3 kJ/m2,拉伸强度为51.5MPa，增强增韧PVC效果显著有人13研究了聚氯乙烯/三元共聚物塑料合金的综合性能，结果发现：随三元共聚物含量增加，冲击强度由18.5 kJ/m2增加到38.9 kJ/m2;弯曲强度由90.4MPa下降到46 MPa;拉伸强度由58.2 MPa下降到40 MPa。6.总结6.1 结论在改性过程中最常见就是增强与增韧改性，一般提高冲击强度添加增韧改性拉伸强度（缺口）（纵、横向）/MPa252.016

17、剂，而增韧改性剂必然会增加材料的柔性，这样即便在没有失掉强度，那么气弹 性模量必然会下降； 而一般增强必然会增加材料的刚性， 这样虽然使材料的耐热 性能得到提升， 但是其冲击强度必定不会比原PVC改变多少， 不可否认肯定有 既增强又增韧的改性剂，但是我们也要意识到其成本问题，一个兼有的改性剂必 定会以生产工艺， 生产周期为代价。6.2 建议我们可以根据不同的使用要求， 对产品进行进行不同要求， 来突出材料的某一 特定的性能，实现专料专用， 从而避免了综合性能优异的材料普用的浪费， 例如， 对于饰条我们可能更青睐它的冲击性能， 这要我们可以选择牺牲一部分强度来凸 出冲击性能； 对于货架我们可能看

18、好其强度， 这样我们可以选择价格便宜的改性 剂，简单的工艺就能达到要求。 总之， 尽量做到需要某种性能我们就做到凸出该 种性能。我们拟设计高强度型， 高冲击型，耐热型及综合型4类PVC材料供贵方参考：1高强度型：我们打算采用高模量无机填料取代传统的碳酸钙， 以提高其刚性， 满足其在拉伸强度及弯曲强度的要求， 当然其热性能也会有所提高， 但是冲击性 能可能不能满足要求。2高冲击型：我们拟采用一种高抗冲的改性剂，使PVC的韧性得到大大提高， 但是韧性的提高可能是以牺牲某种强度为代价。4耐热型：我们拟采用一种合理的耐热改性剂，尽量不损失其韧性的情况下， 进一步提升其热性能。5综合型：即贵方要求，结合原始PVC的性能以及我们参考的文献，发现要获 得这些性能要求， 我们拟采用既增韧又增强强的改性剂， 或者通过复配的方法来 实现，当然成本可能会有所提高， 我们结合原料、 改性剂的要求、 成型的工艺条 件估计成本会提高1.52倍。当然以前没有尝试，我们会从工艺，配方进行试验，才能得出该方案是否可行。171 PMMA