通用塑料-PVC
聚氯乙烯( polyvinyl chloride,PVC)是五大通用塑料之一,由氯乙烯单体经自由基聚合而成,从1835年发现至今已181年,是最早实现工业化的树脂品种之一。由于其特有的难燃性、耐磨性和耐候性,被广泛应用于建筑、电器、包装等领域。PVC可采用压延、层压、挤出、注塑、吹塑、发泡、限制发泡等方法加工成型。管材占硬PVC制品的50%以上,还有硬质板材、棒材、储槽、门窗等;软质PVC以薄膜、人造革、电线电缆包覆等为主,还有片材、软管、鞋料以及各种软质管材、板材等型材和注塑、挤出吹塑制品。从2005年开始我国成为了世界最大的PVC消费国,约占全球总消费量的28%,2008年受国际金融危机影响表观消费量出现负增长,近年来消费量和产能逐渐增长,2012年中国PNC产量和消费量分别为1317.8万吨和1395.7万吨,分别增长1.7%和0.7%。据美国市场研究机构 Freedonia集团发布的最新报告,2013~2017年,全球塑料管材需求将以8.5%的年均增长率稳步上升。
PVC分类
按分子量的大小分,可将PVC分成通用型和高聚合度型两类。通用型PVC的平均聚合度为500~1500,高聚合度型的平均聚合度大于1700,常用的PVC树脂大都为通用型。PVC树脂的合成以悬浮法为主,其次为乳液法。树脂形态为粉状,按结构不同可分为紧密型与疏松型两种,其中疏松型呈棉花团状,可大量吸收塑剂,常用于软制品的生产;紧密型呈乒兵球状,吸收增塑剂能力低,主要用于硬制品的生产。
PVC分子结构
主链结构
PVC是含有一个取代基的乙烯基单体聚合物,取代基在PVC的链结构上可能有几种不同的结合方式,即头-头键接和头-尾键接。实验证明PVC主要是头-尾键接,科学家曾使用锌使PVC脱出84%~87%的氯,发现脱氯后PVC含有86%的环丙烷结构且双键很少,说明PVC是以头-尾键接为主的长链结构。
由于氯原子相互位置不同,进而要考虑由此产生的全同立构、间同立构和无规立构。商品PVC中以无规立构为主,但间规立构仍存在。红外光谱和核磁共振分析发现随聚合温度降低,PVC的间规立构比例提高,同时较长间规立构链段的质量比率也提高。
PVC主链上除支链外,还可能有其他异常结构存在,如无规则的不饱和结构和各种类型的氧化结构,这些异常结构会对成型加工时的稳定性造成不利影响。
端基结构
引发剂的残基应是聚合物链起始点的端基。此外,各种可能的终止反应能够导致形成其他端基。
支链结构
大分子自由基向PVC大分子发生链转移时,可以在大分子链上形成一个支化点,分支的数量随转化率的提高而増多,因为大分子自由基向大分子链转移的概率増大。研究表明,在50~75℃的聚合温度范围内支链数与聚合温度关系不大,但在50℃以下,支链数目随温度降低而减少,在-50℃聚合的PVC基本可以看做线型分子。
不稳定单元
PVC大分子上存在诸多不稳定单元,如分支结构单元上的叔氯、富氯基团、不饱和端基、烯丙基氯基团。其中最不稳定的是大分子内的烯丙基氯,其次是分支结构单元上的叔氯、端基烯丙基氯和仲氯。这些不稳定氯原子在热或紫外线作用下容易脱掉氯原子,紧接着脱去一个邻位上....
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