世界环保对PVC塑料的要求及对策

世界环保对PVC塑料的要求及对策目录PVC树脂的特性和选择PVC塑料的组成和性能世界环保对PVC塑料的要求无卤化的对策㊣PVC在塑料中的所处位置1.PVC与PE、PP、PS、ABS并称五大通用塑料。PVC工业化大生产有近70多年历史，是非常优异、价格低廉的工业聚合材料，从软质的膜、鞋、人造革、电线电缆、包装饰材料，到硬质的建筑材料（管材，异型材）、电器材料。消耗量占塑料总产量的1/3。产量和消耗量仅次于PE，我国约有生产量300万吨，500万吨的消耗量。㊣2.PVC树脂的结构及特点结构：PVC树脂是由原料氯乙烯单体（VCM：vinylchloridemonomer）自由基聚合而成的一种热塑性高分子化合物。PVC树脂是polyvinylchlorideresin的缩写。nCH2=CH（—CH2—CH—）n—ClCl特点：PVC分之链中含有强极性的氯原子，分子间力大，这使得PVC制品的刚性、硬度、力学强度提高，并赋予优异的难燃性能，但其介电常数和介电损耗角正切值比PE大。PVC塑料最大缺点：是热稳定性差，结构对热、光相对不稳定，在100℃开始脱HCL反应，因此在加工中需添加助剂来加以克服。㊣3.PVC树脂粉的分类按照原料分为：乙炔电石法料、乙烯氧化法料和混合法料等。按照形态分为粉状和糊状两种。粉状常用于压延、注塑和挤出产品，乳液常用于生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶制品。按照聚合方法分为：悬浮法、本体法、乳液法等。按照结构不同可分为紧密型和疏松型两种。疏松型呈棉花团状，可大量吸收增塑剂，常用于软制品的生产；紧密型呈乒乓球状，吸收增塑剂能力低，主要用于硬制品的生产。㊣按照粘度（K值）或者平均聚合度大小分为：新型号SG-1SG-2SG-3SG-4SG-5SG-6SG-7SG-8旧型号—XS（J）-1XS（J）-2XS（J）-3XS（J）-4XS（J）-5XS（J）-6—粘度（K值）77~7575~7373~7171~6968~6665~6362~6060~58平均聚合度1800~16501650~15001500~13501350~12001150~1000950~850850~750750~650用途高级绝缘材料绝缘材料、软制品绝缘材料、膜、鞋膜、软管、人造革硬管、型材硬板、纤维、透明片吹塑瓶、透明片、注塑注塑㊣电线电缆和插头行业常用的PVC树脂粉有三类：A.电线绝缘等挤出级塑胶用SG-3型PVC粉（K值71~73，平均聚合度为1300），类似规格型号有日本TK-1300、TH-1300，S1003，1300Z，台塑S-70等；B.电线护套等挤出级塑胶用SG-5型PVC粉（K值66~68，平均聚合度为1000），类似规格型号有日本TK-1000、TH-1000，S1001，1000Z，台塑S-65等；C.插头等注塑级塑胶用SG-7型PVC粉（K值58~62，平均聚合度为700），类似规格型号有日本TK-700、TH-700，S1007，700Z，台塑S-60等。K值小，平均聚合度低，分子量小，流动性很好，表面光亮，但机械强度差。PVC塑料的组成1.PVC塑料的组成PVC树脂：白色粉末，40~70%增塑剂：DOP、DINP、DBP、DIDP、TOTM、DOA、DOS、无P增塑剂，20~30%辅助增塑剂：氯化石蜡、环氧大豆油、磷酸酯类增塑剂、高分子聚酯类增塑剂2~10%热稳定剂：传统的PVC塑料，添加三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸镉皂类稳定剂，硬脂酸（水杨酸）钙、硬脂酸（水杨酸）锌是环保稳定剂2~6%填料：重质碳酸钙、活性纳米轻质碳酸钙、高岭土（白土）0~60%1.PVC塑料的组成（续）润滑剂：可分内部与外部滑剂0.8~1.5%阻燃剂：三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、磷酸脂、氯化石蜡1~3%着色剂：炭黑、钛白粉（二氧化钛）、增白剂、彩色颜料等0.01~0.8%加工助剂：抗冲改性剂ACR401、氯化聚氯乙烯（CPE）、白土、抗紫外线剂（UV-）531等0~0.5%2.PVC塑料的加工PVC可用挤出、注塑、压延、吹塑、搪塑和滚塑等工艺方法成型。要注意其流动性，热安定性，成型（押出）温度，融解温度点（融点），成形收缩率等问题。PVC软制品的挤出工艺条件为：料筒温度正向设置，170~190℃，机头温度190~210℃，螺杆转速30r/min左右。注塑的工艺条件为：料筒温度160~190℃，喷嘴温度高于料筒10~20℃，注塑压力90MPa以上，保压压力60~80MPa，模具温度40℃，螺杆转速25~50r/min。3.PVC塑料的性能4.PVC电线的性能测试1.导线结构：导体尺寸、导体电阻、线径OD、导体截面积、最小绝缘厚度的测量、平均绝缘厚度的测量、平均外被厚度、外被最小厚度、导线绞距、芯线绞距、2.燃烧测试：芯线、整个电线的VW-1燃烧测试样品3PCS，每个样品施火5次，每次燃烧时间不超过60秒；指示旗燃烧面积不超过25%；火焰下方的脱脂棉花不引燃。3.耐电压测试：电缆中各导线间应施加UL62Table51.1相对应的电压，加压时应在10S至60S钟内缓慢将电压由零加到额定值，保持1分钟。判别标准为在升、降压以及保持期间，Hi-pot机电路报警。另一方面，绝缘电阻测试在某种程序上也能产生类似效果，所以先进行耐电压测试是一种积极的简便测试漏电的方法。4.火花测试：对于单芯电源线，如CXTW线，耐电压测试即为火花测试，而对于多芯电源线，日常生产测试中也可以用火花测试代替耐电压测试。4.PVC电线的性能测试(续)5.抗紫外光测试：在720小时电弧和淋雨交替施行后，试样试验前后伸长率、抗张强度均不应小于未试验样品测量值的80%，本试验适用于“W”户外级电线电缆（包括单线、护套、平行线）。6.绝缘电阻测试：普通电线电缆测量时间为60秒，合格标准为15.6℃时1000英尺电线的绝缘电阻大于2.5MΩ。常用户外型“w”电线电缆，如SPT-2W，SJTW，CXTW等，短时间绝缘电阻的测试方法与普通型电线电缆相同，但合格判定标准完全不同，“W”型电线阻值要高得多。如CXTW22AWG，合格标准为15.6℃225M/1000英尺。判定标准：SPT-2W，SPT-1W，XTW以及CXW，参见UL62Table35.1；SJTW等护套线，参见UL62Table32.1。4.PVC电线的性能测试(续)7.老化前和老化后拉伸强度和延伸率测试拉伸速率：在UL1581第50节各表中未特别指明拉伸速率时，通常情况下速率为500±25mm/min.决定材质的拉伸指数：UL62现在已将常规可弯曲软线的物性归结在Table5.2(绝缘体）和Table7.2（外被）中。过去所有电线塑料材质的物性全部列入UL1581Table50系列。例如SPT-2，105℃电线，,拉伸指数为：老化前延伸率100%，抗张强度1500ibf/m2（1.06kgf/mm2）。136℃，7天的老化后拉伸率为之前的65%，抗张强度为老化前的85%。对老化炉的要求：按照ASTMD5423-93（II型）和ASTMD5374-93标准：使用高速循坏、空气，保持试样周围空气中氧含量在正常水平，循环空气的速率应达到每小时100-200次空气交换，温度保持在+1.0℃。4.PVC电线的性能测试(续)8.浸油试验：将试样浸泡在一定温度、特定油质、一定时间的环境下，浸泡后试样的抗强强度、拉伸率应保持在浸泡前试样测试值的一定百分比。9.绝缘层紧密度试验：分为节日灯线单导体绝缘层紧密度和整体结构平行线导体绝缘层紧密度两种试验方法。护套电缆线没有此项要求。例如：XTW线，先截取一段11英寸长的电线，将中间绝缘纵向切开，成为单导体电线结构，参照CXTW线执行即可。10.表面印字牢固度试验：分为老化前和老化后牢固度试验。生产线测试和UL现场测试都采用老化前测试。而送样测试都采用老化后测试。压块荷重450g,端面25*50mm，测试面为绒布，在表面印字面进行三个完整的来回磨擦，检查印字是否剥落。4.PVC电线的性能测试(续)11.抗拉试验：对于18AWG和17AWG的电源延长线等护套缆线，能保证在承受规定荷重1分钟后，各内芯线不应断线。SVT18AWG150磅SVT17AWG170磅SJT17~18AWG170磅12.护套表面绝缘电阻：表面洁净的护套线，相距0.5英寸的两个铜箔电极间施加500VDC电压1分钟，其绝缘电阻应保持大于100MΩ。13.介电常数(DielectricConstant)的测定介电常数亦称电容率，为物体中电容与真空中电容的比值，可参考ASTMD150。这是5月31日导入UL的月度抽样计划的防水耐寒电线的检测项目。三.世界环保对PVC塑料的要求在最近几十年，PVC一直成为人们争论的焦点。PVC对人体健康和环境的影响，从科学、技术和经济等方面分析存在着不同的观点。然而在这几十年里PVC对环境和人类健康所造成的影响及潜在的危害也成为不争的事实。所以开发无毒PVC塑料意义非凡，实现PVC塑料的无毒化，即是要实现PVC树脂本身、PVC添加剂的无毒化。1.VCM残留含量的限制PVC的聚合单体CH2=CHCl（VCM）是致癌物质，在极低的浓度下直接接触便会对人体产生危害，VCM在土壤中具有高移动性，且不易被分解，必须严格控制将VCM排放到空气和水中，并最大限度降低VCM在最终聚合物中的含量。安全浓度控制在5PPM以下，美国和日本1.5PPM，台湾1PPM，中国5PPM。同时实现聚合过程中的引发剂无毒化、溶剂无毒化，彻底消除聚合过程引入PVC树脂中的甲苯、氰基等有毒有害物质，才能真正意义上达到PVC树脂的“绿色标准”。2.PVC稳定剂无毒化PVC在加工成型时会受热分解，需加入一定的热稳定剂，以延缓或阻止分解。热稳定剂在PVC加工中不可缺少，其使用的份数不多，但作用巨大。传统的PVC塑料稳定剂：传统的PVC塑料，添加三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸镉皂类稳定剂。铅、镉毒性大，不被环境分解，经生物吸收后，对人体健康严重损害。我国2004年之前铅、镉稳定剂产量约为10万吨。传统工艺的铅、镉类热稳定剂公害十分严重，随着PVC制品加工生产规模的持续增长，造成的环境污染等问题，已经受到世界各国的密切重视。PVC热稳定剂无毒化是大势所趋。硬脂酸（水杨酸）钙、硬脂酸（水杨酸）锌等可以从根本上解决其所造成的公害，也是国家相关部门推荐使用的热稳定剂。3.PVC阻燃剂无毒化阻燃剂是塑料加工的重要助剂之一，它可以使塑料具有难燃性、自熄性和消烟性，从而提高塑料产品的安全性能。阻燃剂品种主要包括卤素阻燃剂（包括氯系阻燃剂和溴系阻燃剂）、磷系阻燃剂和无机阻燃剂等。欧盟RoHS指令要求多溴联苯（PBBs）和多溴联苯醚（PBDEs）的含量分别为1000ppm，六溴环十二烷（HBCDD）是一处添加型的溴化阻燃剂，在燃烧不完全的情况下会产生多溴代二苯二恶英（PBDD）及多溴代二苯并呋喃（PBDF）等有毒物质。2008年1月1日生效的挪威PoHS则明确限制了HBCDD在消费品中的使用。4.PVC着色剂无毒化偶氮染料本身无毒，但在一定条件下会分解出各种芳香胺类，其中有20多种芳香胺类是人体的致癌物质或对人类健康有一定程度的危害性。重金属颜料如铬黄、镉红、镉银朱、镉朱红等慢性毒性极强。欧盟已经立法，禁止偶氮染料的使用。5.PVC游离酚含量的限制PVC本身并不含有游离酚，但由于PVC的成型需要加入各种添加剂，这便有可能引入游离酚类化合物。它破坏血细胞导致谷胱甘肽和维生素C代谢障碍。特别是对苯二酚或邻苯二酚还可影响白细胞中DNA的合成，导致染色体变异。2003年，欧盟指令2003/53/EC正式颁布并要求所有成员国强制执行。要求壬基苯酚NP或壬基酚聚氧乙烯醚NPE作为成品或原料，其浓度等于或大于0.1%时，不得在市场上销售或使用。2005年1月17日起在殴盟各成员国生效。6.PVC增塑剂无毒化（1）PVC增塑剂的种类:PVC的力学特性可以通过低分子量化合物混合于聚合物中来改变。加上增塑剂使各