乳液聚合法:早的工業(yè)生產(chǎn)PVC的一種方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯單體外,還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑,使單體分散于水相中而成乳液狀,以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發(fā)劑,還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系,聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑,十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑,碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀,乳液粒徑0.05~2 μm,可以直接應用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短,較易控制,得到的樹脂分子量高,聚合度較均勻,適用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復雜,產(chǎn)品雜質含量較高。
聚氯乙烯熱穩(wěn)定性和耐光性較差。在150 ℃時開始分解出氯化氫,隨著增塑劑含量的多少發(fā)生不良反應。另外,顏料對PVC的影響,體現(xiàn)在顏料是否與PVC及組成PVC制品的其它組分發(fā)生反應以及顏料本身耐遷移性、耐熱性。著色劑中的某些成份可能會促使樹脂的降解。如鐵離子和鋅離子是PVC樹脂降解反應的催化劑。因此,使用氧化鐵(紅、黃、棕和黑)顏料或氧化鋅、硫化鋅和立德粉類白色顏料會降低PVC樹脂的熱穩(wěn)定性。某些著色劑可能會與PVC樹脂的降解產(chǎn)物發(fā)生作用。如群青類顏料耐酸性差,故在PVC著色加工過程中,會與PVC分解產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生相互作用而失去應有的顏色。因此就PVC著色而言,考慮到所用樹脂及相關助劑的特征,結合顏料的特點。在選擇著色劑時應當注意以下幾個問題 [9]。
顏料中的某些金屬離子會促使聚氯乙烯樹脂熱氧分解。
測定方法為加有顏料聚乙烯加熱至180 ℃時的色相變化。由于顏料中含有金屬離子促使PVC分解加快,從而產(chǎn)生色相變化。同時,還要注意的是,同樣加入色淀紅可使PVC產(chǎn)生的色差不同,如含有鈣,色相差?。缓i則色相差大,這是由于錳等金屬促進PVC脫氯化氫所致。
硫化物類著色劑(如鎘紅等)用于聚氯乙烯著色,可能因著色劑分解放出硫化氫。這類著色劑不宜與鉛穩(wěn)定劑混用,以免生成黑色的硫化鉛。
顏料對聚氯乙烯電氣絕緣性影響
作為電纜材料的聚氯乙烯和聚乙烯一樣,應該考慮著色后的電性能。尤其是聚氯乙烯因其本身絕緣性較聚乙烯差,故顏料的影響就更大。說明,選擇無機顏料著色PVC對其電氣絕緣性較有機顏料為好(除爐黑、銳鈦型二氧化鈦外)。
遷移性僅發(fā)生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有機顏料時。所謂遷移是在周圍溶劑中存在的部分可溶解的染料或有機顏料,通過增塑劑滲透到PVC制品表面,那些溶解的染(顏)料顆粒也被帶到制品表面上,這樣,導致接解滲色、溶劑滲色或起霜 [10]。
另一個問題是“結垢”。指著色劑在著色加工時,因為被著色物的相溶性差或根本不相容而從體系中游離出來,沉積在加工設備的表面(如擠出機的機筒內(nèi)壁、口??變?nèi)壁)上。
指顏料耐各種氣候的能力。其中包括可見光和紫外光、水分、溫度、大氣氯化作用以及制品使用期間所遇到的化學藥劑。重要的耐候性,包括不褪色性、耐粉化性和物理性能的持久性。而有機顏料則因其結構不同有好有差。此外,在含有白色顏料的配方中,顏料的耐候性會受到較嚴重的影響。
顏料的褪色、變暗或色調(diào)變化,一般由顏料的反應基因所致。這些反應性基因,能與大氣中的水分或化學藥劑——酸、堿發(fā)生作用。例如,鎘黃在水分和日光作用下會褪色,立索爾紅具有較好的耐光性,適合于大多數(shù)戶內(nèi)應用,而在含有酸、堿成分的戶外使用時嚴重褪色。
脫氯化氫的測定方法按JIS-K-6723,測定溫度180 ℃。以未著色的聚氯乙烯復合物脫氯乙烯的時間為基準,延長或阻緩時間以5%、10%間隔計,負值表示加速分解。
有著特殊要求的PVC材料,一般都需要從國外進口,在國外比較有名的有美國聯(lián)合碳化公司和北歐化工公司,隨著我國各大科研院所和生產(chǎn)單位的不斷研發(fā)和技術積累,國內(nèi)PVC改性材料的配方設計、制造已經(jīng)達到國際水平,已經(jīng)完全取代國外進口材料,有不少產(chǎn)品已出口國外
聚氯乙烯為微黃色半透明狀,有光澤。透明度勝于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,隨助劑用量不同,分為軟、硬聚氯乙烯,軟制品柔而韌,手感粘,硬制品的硬度低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。穩(wěn)定;不易被酸、堿腐蝕;對熱比較耐受。
聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉)、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。
聚氯乙烯對光、熱的穩(wěn)定性較差。軟化點為80℃,于130℃開始分解。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下,聚氯乙烯100℃時即開始分解,130℃以上分解更快。受熱分解出放出氯化氫氣體(氯化氫氣體是有毒氣體)使其變色,由白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色。陽光中的紫外線和氧會使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,后發(fā)脆。這就是一些PVC塑料時間久了就會變黃、變脆的原因。
聚氯乙烯塑料形態(tài)各各異,差別很大,加工方法也多種多樣,可壓制、擠出、注射、涂層等。聚氯乙烯樹脂的顆粒大小、魚眼、松密度、純度、外來雜質、孔隙率對加工性有都有影響;糊樹脂則應考慮糊料的粘度和膠化性能。
聚氯乙烯為無定形高聚物,收縮率小。粉料加工前宜預熱以排除水分,增強塑化效果,防止氣泡。而且PVC極易分解,特別是在高溫下與鋼、銅接觸更易分解(分解溫度200度)。成型溫度范圍小,嚴格控制料溫。使用螺桿式注射機及直通噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料。模具澆注系統(tǒng)應粗大,澆口截面宜大,模具應冷卻,模溫30-60 ℃,料溫160-190 ℃。