Как повысить холодостойкость составов ПВХ

Способы повышения холодостойкости составов ПВХ

ПВХ пластик обладает хорошими физико-механическими свойствами и может быть использован в производстве строительных материалов, упаковочных материалов, электронных материалов, товаров повседневного спроса и т. Д., И широко используется в различных областях, таких как промышленность, сельское хозяйство, строительство, транспорт, энергетические телекоммуникации и упаковка.

Из-за его плохой холодостойкости и низкой термостойкости нижняя граница температуры использования твердого ПВХ обычно составляет -15ºC, что ограничивает применение материалов ПВХ в определенных аспектах. Благодаря регулировке ПВХ-смолы и добавок холодостойкость ПВХ-пластика может быть эффективно улучшена для удовлетворения потребностей низкой температуры.

Xiongxing Group полагается на свой собственный более чем 26-летний опыт производства ПВХ и профессиональную команду исследователей и разработчиков, чтобы написать эту статью, сосредоточив внимание на некоторых методах улучшения холодостойкости ПВХ с точки зрения формулы, чтобы каждый мог учиться и ссылаться на них.

Ворота офисного здания штаб-квартиры Xiongxing Group

Смола ПВХ представляет собой разновидность некристаллического, полярного полимера. Его температура стеклования составляет 75 ~ 105 ° C в соответствии с молекулярной массой. Чем больше относительная молекулярная масса, тем выше вязкость и степень притяжения или запутанности Ван-дер-Ваальса между макромолекулярными цепями ПВХ. Соответственно, сегмент цепи ПВХ увеличивается, и низкотемпературная стойкость материала улучшается.

В обычных составах ПВХ, если нужно только справиться с холодным северным зимним климатом, можно выбрать смолу ПВХ с чуть более высокой вязкостью, то есть чуть большей средней молекулярной массой. Это может быть смола ПВХ с более высокой вязкостью в том же сорте или смола более низкого сорта.

Кроме того, в некоторых продуктах с особыми требованиями, таких как мешки для крови, которые могут выдерживать -30ºC, может использоваться поливинилхлоридная смола с высокой степенью полимеризации (средняя степень полимеризации более 2000). Это связано с тем, что высокая степень полимеризации ПВХ лучше, чем обычный ПВХ. Большая кристалличность и сшитая структура смолы затрудняют скольжение между макромолекулами, увеличивают эластичность и молекулярную массу, а также увеличивают межмолекулярную силу Ван-дер-Ваальса и внутримолекулярную химическую силу связи для получения отличной холодостойкости.

Являясь важным компонентом рецептуры мягких изделий из ПВХ, пластификаторы оказывают большое влияние на эксплуатационные характеристики мягких изделий. Если продукты требуется использовать при низких температурах, необходимо выбрать тип пластификатора. В настоящее время используемые в качестве холодостойких пластификаторов в основном включают эфиры двухосновных кислот жирных кислот, эфиры линейных фталатов спирта, эфиры жирных кислот двухатомного спирта и моноэфиры эпоксидных жирных кислот. Согласно сообщениям, N,N-деззамещенные амиды жирных кислот, эфиры нафтеновых дикарбоновых кислот и эфиры хлорметокси жирных кислот также являются холодостойкими пластификаторами с отличными низкотемпературными характеристиками.

Улучшение холодостойкости мягких изделий из ПВХ, как правило, может быть получено путем увеличения количества холодостойкого пластификатора. DOA (диоктиладипат), DIDA (диизодециладипат), DOZ (диоктилазелат), DOS (диоктилсебакат) являются представителями холодостойких пластификаторов Variety, поскольку совместимость общих холодостойких пластификаторов с ПВХ не очень хорошая, на самом деле его можно использовать только в качестве вспомогательного пластификатора для повышения холодостойкости, а его дозировка обычно составляет 5-20% от основного пластификатора.

Кроме того, 2,2,4-триметил-1,3-пентанедиол диизобутират (TXIB), бутилстеарат, диэтиленгликоль ди-2-этиловый эфир LHAT кислоты и др. Продукт также функционирует как холодостойкий пластификатор.

Исследователи из научно-исследовательской группы Xiongxing Group отметили, что лучше использовать холодостойкий пластификатор и гексаметилфосфорный триамид вместе с целью улучшения холодостойкой ударной вязкости и низкотемпературного удлинения пленки. Хотя гексаметилфосфорный триамид сам по себе не является холодостойким пластификатором, он может эффективно снижать температуру замерзания различных пластификаторов и достигать цели усиления холодостойкого эффекта пленки.

Эффективным способом улучшения низкотемпературной ударопрочности ПВХ является добавление полимеров с низкой температурой стеклования и высокой эластичностью при комнатной температуре, которые в совокупности называются модификаторами. Добавленный полимер должен иметь аналогичные параметры растворимости с ПВХ, иметь определенную взаимную растворимость и может образовывать смесь двух структур, тем самым улучшая низкотемпературную ударную вязкость продукта.

CPE может улучшить низкотемпературные характеристики и ударную вязкость продуктов. По мере увеличения количества CPE производительность воздействия продуктов PV C будет постепенно улучшаться. Когда дозировка увеличивается в определенной степени, низкотемпературные ударные характеристики продуктов PV C будут иметь тенденцию быть стабильными, достигая подходящего соотношения затрат и производительности примерно на уровне 8 или 9 частей. По мере увеличения количества порошкообразного нитрилового каучука (NBR) низкотемпературная ударная вязкость твердого ПВХ будет постепенно увеличиваться.

EVA обладает хорошими текучими свойствами, низкой температурой стеклования, хорошим низкотемпературным эффектом закалки, но высокой стоимостью.

ACR обладает отличной низкотемпературной ударной вязкостью и атмосферостойкостью, а также может улучшить внешний вид изделия. Как правило, хорошего эффекта можно достичь, добавив 5 частей. Ударопрочный MBS имеет низкую температуру стеклования, что хорошо влияет на улучшение низкотемпературной хрупкости ПВХ-материалов, но имеет плохую атмосферостойкость.

ABS может повысить низкотемпературную ударную вязкость ПВХ-материалов, и в то же время улучшить внешний вид изделий.

Кроме того, SBS и другие вещества, которые содержат резиновую фазу и имеют более низкую температуру стеклования, также могут улучшить ударопрочность и холодостойкость ПВХ.

Мало того, исследователи из Xiongxing Group изучили холодостойкость модифицированного мягкого ПВХ и показали, что на холодостойкость смешанного модифицированного мягкого ПВХ, очевидно, влияет разнообразие и дозировка модификаторов полимера. С помощью различных методов испытаний установлено, что Elvaloy 711 (сополимер окиси углерода этилен-винилацетат), NBR-26 (объемный нитриловый каучук), Chemigum P83 (предварительно сшитый порошковый нитриловый каучук) и другие полимерные модификаторы могут значительно улучшить холодостойкость мягкого ПВХ, а некоторые полимерные модификаторы, такие как CPE и EVA с низким содержанием VA, повредят холодостойкость мягкого ПВХ. Модификатор нитрилового каучука может улучшить среднюю (бензиновую) стойкость мягкого ПВХ, тем самым улучшая низкотемпературные характеристики мягкого ПВХ, пропитанного бензином.

Холодостойкие агенты на рынке, такие как K-175C, N-550C и другие продукты, на самом деле являются модификатором стирола, разработанным для улучшения низкотемпературной гибкости и ударной вязкости ПВХ. Из-за низкой температуры стеклования и хорошей совместимости с ПВХ он обладает определенными эффектами пластификации и закалки. Поэтому, после добавления в ПВХ, он может улучшить и улучшить низкотемпературные характеристики ПВХ.

Термопластичный эластомер (TPE) представляет собой разновидность синтетического материала, который проявляет эластичность резины при комнатной температуре и может быть пластифицирован и сформирован при высокой температуре. Поэтому данный вид полимера обладает характеристиками резины и термопластов, и его можно использовать в качестве композиционного материала. Упрочняющий агент также может быть использован в качестве материала матрицы композиционных материалов. К таким материалам в основном относятся полиуретановые, стирольные, полиолефиновые, полиэфирные, синдиотаксические 1,2-полибутадиеновые и полиамидные изделия. . В настоящее время стиролы и полиолефины чаще используются в качестве закалочных средств для композиционных материалов.

Холодостойкость изделий из ПВХ-ТПЭ как минимум не ниже, чем у мягких ПВХ. При использовании холодостойких пластификаторов и холодостойких формул ПВХ-ТПЭ по-прежнему сохраняет хорошую эластичность при -45. С точки зрения холодостойких и устойчивых к морской воде продуктов, таких как судовые уплотнения, контейнерные уплотнения и морские шланги, ПВХ-TPE также популярен. TPE, такие как H4040, H3303 и другие бренды, имеют хорошую совместимость с ПВХ. После добавления он может значительно улучшить низкотемпературную гибкость ПВХ, значительно повысить его устойчивость к изгибу, а также уменьшить температуру охрупчивания.

Японская компания по производству пластмасс также разработала термопластичный полиуретан-поливинилхлоридный эластомер. Этот материал изготавливается путем смешивания ТПУ и ПВХ и третьего компонента после смешивания. Он дает полную отдачу отличным характеристикам ТПУ и ПВХ и имеет следующие преимущества:

(1) ТПУ используется в качестве пластификатора для ПВХ, устраняя проблемы миграции пластификатора и испарения, которые существовали в мягком ПВХ в прошлом.

(2) Температура охрупчивания материала ПВХ также была снижена с -30 ° C до -68 ° C, достигнув специальной холодостойкой марки.

Влияние наполнителей на холодостойкость мягкого ПВХ связано с поглощением пластификаторов. Общая тенденция заключается в том, что поглощение пластификаторов невелико. Наполнители мало влияют на холодостойкость, в то время как поглощение пластификаторов, таких как технический углерод и твердая глина, велико Наполнитель ПВХ значительно снизит холодостойкость ПВХ.

Добавление наполнителей в жесткий ПВХ часто влияет на ударные характеристики, особенно низкотемпературная хрупкость будет увеличиваться с увеличением количества наполнителей. Это связано с тем, что когда наполнитель добавляется в ПВХ в виде неорганической частицы, он будет заполняться между молекулярными цепочками. Когда количество невелико, оно заполняет пробелы некоторых молекулярных цепей, чтобы играть усиливающую роль; или заполняет между молекулярными цепями, чтобы увеличить расстояние между молекулами и увеличить ударную вязкость системы. Но когда его дозировка увеличивается, по мере увеличения межмолекулярного расстояния межмолекулярная сила разрушается. При добавлении температуры подвижность молекулярной цепи снижается, а способность материала противостоять внешнему воздействию резко снижается. Поэтому он плохо влияет на низкотемпературные ударные характеристики твердого ПВХ.

Добавление наполнителей в жесткий ПВХ часто влияет на ударные характеристики, особенно низкотемпературная хрупкость будет увеличиваться с увеличением количества наполнителей. Это связано с тем, что когда наполнитель добавляется в ПВХ в виде неорганической частицы, он будет заполняться между молекулярными цепочками. Когда количество невелико, оно заполняет пробелы некоторых молекулярных цепей, чтобы играть усиливающую роль; или заполняет между молекулярными цепями, чтобы увеличить расстояние между молекулами и увеличить ударную вязкость системы. Но когда его дозировка увеличивается, по мере увеличения межмолекулярного расстояния межмолекулярная сила разрушается. При добавлении температуры подвижность молекулярной цепи снижается, а способность материала противостоять внешнему воздействию резко снижается. Поэтому он плохо влияет на низкотемпературные ударные характеристики твердого ПВХ.

После обработки наполнителя растягивающие свойства материала будут улучшены, но улучшение низкотемпературной ударопрочность не очевидно. Причина в том, что частицы наполнителя занимают активное пространство молекулярной цепи ПВХ. Хотя сила связывания между активным наполнителем и молекулярной цепью ПВХ увеличивается, это увеличение только увеличит прочность молекулы при ее растяжении, а хрупкость материала будет только увеличиваться из-за увеличения частиц наполнителя.

Нанокарбонат кальция и ультратонкий карбонат кальция добавляются в ПВХ. Из-за небольшого эффекта размера, он имеет аналогичный эффект модификатора. В пределах определенного диапазона доз он может улучшить низкотемпературные характеристики материалов ПВХ, но поскольку нет низкой температуры стеклования, эффект не так очевиден, как модификатор, и после добавления определенного количества низкотемпературная хрупкость материала будет увеличиваться.

В общих составах можно увеличить количество внутренней смазки, способствующей пластификации, при одновременном уменьшении количества технологических средств, но этот метод не рекомендуется в холодостойких составах. Потому что функция технологических средств заключается не только в улучшении технологичности ПВХ, но и в значительном улучшении низкотемпературных характеристик изделий, которые нельзя заменить смазочными материалами.

Наиболее часто используемым мягким огнестойким пластификатором ПВХ является трикрезилфосфат, но низкотемпературные характеристики трикрезилфосфата очень плохие, поэтому более целесообразно использовать алкилфосфат, когда необходимо учитывать холодостойкость.

Распространенные стабилизаторы негативно влияют на холодостойкость изделий из ПВХ. Различные типы стабилизаторов по-разному влияют на холодостойкость продуктов из-за их различной формы и физических свойств. Поскольку он незаменим, а количество ограничено, этот аспект редко рассматривается в общей формулировке дизайна.

Короче говоря, путем выбора / изменения добавок с лучшей холодостойкостью, введения некоторых холодостойких полимеров и ряда методов корректировки формулы, холодостойкость материалов ПВХ может быть улучшена для удовлетворения требований низкотемпературного использования. В то же время мы также должны обратить внимание на многие аспекты, такие как температура обработки, температура охлаждения, скорость тяги, конструкционное проектирование и т. Д., Которые также окажут определенное влияние на холодостойкость изделий из ПВХ.

Часть экспериментального научно-исследовательского кабинета Xiongxing Group

Таким образом, научно-исследовательский персонал Xiongxing Group предполагает, что при разработке формулы ПВХ все факторы, такие как условия применения, структура продукта, технологическое оборудование, условия процесса и т. Д., Должны учитываться вместе с формулой, и соответствующие корректировки должны быть сделаны с помощью экспериментов. Получите формулу ПВХ с отличной холодостойкостью.