聚氯乙烯的发展历程
聚氯乙烯早在1835年就为美国V·勒尼奥发现,用日光照射氯乙烯时生成一种白色固体,即聚氯乙烯。PVC在19世纪被发现......
本色为微黄色半透明状,有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,随助剂用量不同,分为软、硬聚氯乙烯,软制品柔而韧,手感粘,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折处会出现白化现象。稳定;不易被酸、碱腐蚀;对热比较耐受。
聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点。
聚氯乙烯对光、热的稳定性较差。软化点为80℃,于130℃开始分解。在不加热稳定剂的情况下,聚氯乙烯100℃时即开始分解,130℃以上分解更快。受热分解出放出氯化氢气体,(氯化氢气体是有毒气体)使其变色,由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,最后发脆。从这里不难理解,为什么一些PVC塑料时间久了就会变黄、变脆的原因。
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,可以单独用做结构材料,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。
材料性质
给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管件
密度 1380 kg/m3
杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa
拉伸强度(σt) 50-80 MPa
Elongation @ break 20-40%
Notch test 2-5 kJ/m2
玻璃转变温度 87℃
熔点212℃
Vicat B1 85℃
导热率(λ) 0.16 W/m.K
热膨胀系数(α) 8 10-5 /K
热容(c) 0.9 kJ/(kg·K)
吸水率(ASTM) 0.04-0.4
折射率硬质成型品 1.52~1.55
Price 0.5-1.25 €/kg
聚氯乙烯的最大特点是阻燃,因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体,例如二恶英。
聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃,然后在400-470℃发生碳的燃烧。
它是世界上产量最大的塑料产品之一,价格便宜,应用广泛,聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂,聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂,可制成多种硬质、软质和透明制品。
纯的聚氯乙烯的密度为1.4g/cm3,加入了 增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般为1.15-2.00g/cm3。
硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力,可单独用做结构材料。
软质聚氯乙烯的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加,但脆性、硬度、拉伸强度会降低。
聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能,可作低频绝缘材料,其化学稳定性也好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出HCL气体,使聚氯乙烯变色,所以其应用范围较窄,使用温度一般在-15~55℃之间。
PVC的硬度值Pa(帕)和邵氏(shore)硬度的换算如下:
Pa(帕) | Shore邵氏硬度(肖氏硬度) |
---|---|
45 | 89±2,87~91A |
50 | 86±2,84~88A |
55 | 83±2,81~85A |
60 | 80±2,78~82A |
65 | 78±2,76~80A |
70 | 75±2,73~77A |
75 | 72±2,70~74A |
80 | 69±2,67~71A |
帕氏硬度 | 厚度 | 邵氏硬度测试值 | 平均硬度值 |
---|---|---|---|
30P | 6mm | 93-96 ° | 94.5 ° |
35P | 6mm | 87-93 ° | 90 ° |
38P | 6mm | 89-90 ° | 89.5 ° |
40P | 6mm | 88-90 ° | 89 ° |
45P | 6mm | 84-90 ° | 85 ° |
50P | 6mm | 82-83 ° | 82.5 ° |
55P | 6mm | 70-80 ° | 79 ° |
60P | 6mm | 74-76 ° | 75 ° |
65P | 6mm | 73-75 ° | 74 ° |
70P | 6mm | 72-74 ° | 73 ° |
75P | 6mm | 70-70.5 ° | 70 ° |
80P | 6mm | 67-68 ° | 67.5 ° |
85P | 6mm | 64-66 ° | 65 ° |
90P | 6mm | 63-64 ° | 63.5 ° |
95P | 6mm | 58-60 ° | 59 ° |
100P | 6mm | 57-59 ° | 58 ° |
110P | 6mm | 54-56 ° | 55 ° |
另一个硬度对比表 | |
Pa | 邵氏硬度 |
30 | 95±2 |
45 | 90±2 |
50 | 88±2 |
60 | 84±2 |
70 | 80±2 |
80 | 76±2 |
90 | 72±2 |
95 | 68±2 |
105 | 64±2 |
注:邵氏硬度值为15秒读数 |