PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,密度:1.38 g/cm3,玻璃转变温度:87℃,因此热稳定性差,不易加工。不能直接使用,经过改性混配,添加相关助剂和填充物才可以使用。而因添加的相关助剂和填充物的种类和分数的不同,这就决定了所制备的PVC材料性能和要求是不一样的。我们通常称之为PVC配方,严格说来是PVC改性配方,而PVC只有经过改性才能使用。这一类常被归类为高分子改性材料。高分子材料改性主要围绕通用塑料的化、单组分材料向多组分材料复合材料转变(合金、共混、复合)、赋予材料功能化、优化性能与价格等方面的研究。改性方法主要是化学改性、填充改性、增强改性、共混改性以及纳米复合改性。改性基本原理就是通过添加物赋予材料功能或者提高某些性能 [7]。因此,PVC配方技术的高下,决定了一家工厂技术和生产能力的高下。
迁移性仅发生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有机颜料时。所谓迁移是在周围溶剂中存在的部分可溶解的染料或有机颜料,通过增塑剂渗透到PVC制品表面,那些溶解的染(颜)料颗粒也被带到制品表面上,这样,导致接解渗色、溶剂渗色或起霜 [10]。
另一个问题是“结垢”。指着色剂在着色加工时,因为被着色物的相溶性差或根本不相容而从体系中游离出来,沉积在加工设备的表面(如挤出机的机筒内壁、口模孔内壁)上。
聚氯乙烯属于极性高聚物,对水等导电物质亲和力较大,故电阻较非极性的聚烯烃要小,但仍有较高的体积电阴和击穿电压。聚氯乙烯的极性基团直接附着在主链上,在玻璃化温度以下,偶极链段受到冻结构的主链原子的限制,不能移动,因而并不产生偶极化作用,可作室温的高频绝缘材料。作电线绝缘用时、悬浮树脂的电气绝缘性比浮液树脂高10-100倍。降解产生的氯离子的存在会降低电绝缘性。
有着特殊要求的PVC材料,一般都需要从国外进口,在国外比较有名的有美国联合碳化公司和北欧化工公司,随着我国各大科研院所和生产单位的不断研发和技术积累,国内PVC改性材料的配方设计、制造已经达到国际水平,已经完全取代国外进口材料,有不少产品已出口国外
具有稳定的物理化学性质,不溶于水、酒精、汽油,气体、水汽渗漏性低;在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50-60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液,具有一定的抗化学腐蚀性;对盐类相当稳定,但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。
工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构,但也包含一些结晶区域(约5%),所以聚氯乙烯没有明显的熔点,约在80℃左右开始软化,热变形温度( 1.82MPa负荷下)为70-71℃,在加压下150℃开始流动,并开始缓慢放出氯化氢,致使聚氯乙烯变色(由黄变红、棕、甚至于黑色)。
工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内,相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万,数均相对分子质量在4.55-6.4万。硬质聚氯乙烯(未加增塑剂)具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性,可以单用做结构材料,应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料。
在玻璃化温度(Tg,80 ℃)以下,聚氯乙烯为玻璃态;在Tg→粘流温度(Tf,约160℃)呈高弹性橡胶状,有可塑性;在 Tf→热分解温度(Td)为粘流态,温度越高,流动越容易。当温度超过Td,PVC分解出大量的氯化氢(HCl),材料丧失了化学稳定性和物理性能,因此Td是加工成型的上限温度。由于聚乙烯分子间作用力大,Tf很高,甚至接近分解温度,因此需要加入增塑剂以降低Tf。另一方面也需要加入稳定剂,从而提高PVC的Td,才能进行加工成型。
玻璃化温度(Tg)只与分子链链段结构有关,与分子量关系不大,而粘流温度(Tf)是大分子开始运动的温度,与分子量大小有关,分子量越大,Tf越高。因此对某些加工成型(如注射成型)来说,有必要适当降低树脂的分子量。根据分子量的大小不同,国产悬浮聚氯乙烯树脂分为1-7级,序号越大,分子量越小。XJ-4(XS-4)至XJ-7(XS-7)型树脂常用于制造硬管、硬板等,其它型号较低,分子量较大的树脂,因Tf较高,需加入大量增塑剂使Tf降低,故常用于制造软制品。平均聚合度在1000以下的聚氯乙烯称作低聚合度聚氯乙烯,具有较好的加工性能,在加工过程中可少加增塑剂,这样不会由于增塑剂的迁移而使制品加速老化。低聚合度聚氯乙烯制品具有较好的透明度,广泛地应用于建筑材料、食品及药物包装材料以及代替有机玻璃制品。