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PVC型材及应用材料指标可行性分析报告孙义明湖北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...........................................................................................................31.3厂方要求PVC性能...................................................................................................42．增强改性.............................................................................................................................52.1拉伸强度.....................................................................................................................52.2弯曲强度.....................................................................................................................63.增韧改性................................................................................................................................73.1高温冲击改性.............................................................................................................73.2低温冲击改性.............................................................................................................84.耐热改性................................................................................................................................95．综合改性.............................................................................................................................96.总结......................................................................................................................................106.1结论...........................................................................................................................106.2建议...........................................................................................................................1031.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210℃，但在100℃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90℃)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。1.2普通PVC性能一般PVC的力学性能如下表：表1-1性能指标数据单位备注4密度1.38g/cm3杨氏弹性模量(E)2900-3400MPa拉伸强度(σt)50-80MPa断裂伸长率20-40%---切口冲击强度2-5kJ/m2玻璃转变温度87°C熔点212°C维卡软化温度85°C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的应用范围。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。1.3厂方要求PVC性能厂方要求备注检测目标测试标准测试条件国际单位限值厂方1拉伸强度10mm/minMpa≥352伸长率10mm/min%15%3弯曲强度GB/T2mm/minMpa≥5059341-20084弯曲模量GB/T9341-20082mm/minMPa≥33005悬臂梁缺口冲击强度GB/T1843-20084.0mm,23℃KJ/㎡≥204.0mm,-40℃≥56邵氏硬度GB/T2411-2008D型邵氏硬度HD≥707热变形温度0.45MPa,4.0mm℃≥728维卡软化点GB/T1633-200050N℃≥789甲醛VDA275＜10mg/kg10苯VDA277＜5µg/g11甲苯VDA277＜5µg/g12二甲苯VDA277＜15µg/g13雾气试验DIN75201B＜2mg14VDA270气味试验≤323℃/40℃≤3.580℃2．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。2.1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6伸破坏能力的大小。普通PVC的拉伸强度为河北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66MPa，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PVC／ABS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2～3℃。当加入无机填料低于15份时，合金的缺口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2500～3000MPa，弯曲强度一般为70~110MPa，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。宁波镇洋新材料股份有限公司有人[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/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/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7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℃母料A65.4290044.5110014.585母料B63.5280042.9100016.282.3表2-1南京工业大学有人[5]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/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44.1MPa增加到47.3MPa弯曲强度由56.4MPa增加到66.8MPa、热变形温度由77.6℃增加到81.0℃等均呈递增趋势；而冲击强度由14.5kJ/m2下降到9.7kJ/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3~5kJ/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PVC的增韧改性已经成为PVC行业发展的主要方向。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5kJ/m2增加到70kJ/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81℃下降到72℃。常州的张宁[7]研究PVC/抗冲改性剂Ⅱ合金性能时，结果发现PVC材料冲击强度随着抗冲改性剂Ⅱ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Ⅱ用量的增加而递减，由850MPa下降到30MPa，PVC材料断裂伸长率随抗冲改性剂Ⅱ用量的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