Kako izboljšati hladno odpornost PVC formulacij

Načini za izboljšanje hladne odpornosti PVC formulacij

PVC plastika ima dobre fizikalne in mehanske lastnosti in se lahko uporablja v proizvodnji gradbenih materialov, embalažnih materialov, elektronskih materialov, dnevnih potrošniških dobrin itd., Veliko se uporablja na različnih področjih, kot so industrija, kmetijstvo, gradbeništvo, transport, energija. telekomunikacije in embalaža.

Zaradi slabe odpornosti na mraz in odpornosti na udarce pri nizkih temperaturah je spodnja meja uporabne temperature trdega PVC na splošno -15ºC, kar omejuje uporabo PVC materialov v določenih vidikih. S prilagajanjem PVC smole in dodatkov je mogoče učinkovito izboljšati hladno odpornost PVC plastike, da zadosti potrebam nizkih temperatur.

Xiongxing Group se pri pisanju tega članka zanaša na lastne več kot 26-letne izkušnje s proizvodnjo PVC in strokovno ekipo za raziskave in razvoj, pri čemer se osredotoča na nekatere metode za izboljšanje hladne odpornosti PVC-ja z vidika formule, ki se jih lahko naučijo vsi in nanje sklicevati.

Vrata pisarniške stavbe na sedežu skupine Xiongxing

PVC smola je neke vrste nekristaliničen, polarni polimer. Njegova temperatura steklenega prehoda je 75 ~ 105 stopinj glede na molekulsko maso. Večja kot je relativna molekulska masa, višja je viskoznost in stopnja van der Waalsove privlačnosti ali prepletenosti med makromolekularnimi verigami PVC. Skladno s tem se poveča segment PVC verige in odpornost materiala na nizke temperature je boljša.

V običajnih PVC formulacijah, če se morate spopasti le s hladnim severnim zimskim podnebjem, lahko izberete PVC smolo z nekoliko višjo viskoznostjo, torej nekoliko večjo povprečno molekulsko maso. Lahko je PVC smola z višjo viskoznostjo istega razreda ali smola nižjega razreda.

Poleg tega se lahko v nekaterih izdelkih s posebnimi zahtevami, kot so vrečke za kri, ki prenesejo -30ºC, uporablja polivinilkloridna smola z visoko stopnjo polimerizacije (povprečna stopnja polimerizacije večja od 2000). To je zato, ker je visoka stopnja polimerizacije PVC boljša od običajnega PVC. Velika kristalnost in zamrežena struktura smole otežujeta drsenje med makromolekulami, povečata elastičnost in povečata molekulsko maso ter povečata medmolekulsko van der Waalsovo silo in intramolekularno kemično vezno silo, da se doseže odlična odpornost na mraz.

Kot pomembna sestavina formulacije PVC mehkih izdelkov imajo mehčalci velik vpliv na zmogljivost mehkih izdelkov. Če je treba izdelke uporabljati pri nizkih temperaturah, je treba izbrati vrsto mehčalca. Trenutno se uporabljajo kot mehčalci, odporni na mraz, večinoma vključujejo estre dvobazične kisline maščobnih kislin, estre linearnega alkoholnega ftalata, estre maščobnih kislin dihidričnega alkohola in monoestre epoksi maščobnih kislin. Po poročilih so N,N-disubstituirani amidi maščobnih kislin, estri naftenske dikarboksilne kisline in estri klorometoksi maščobnih kislin tudi hladno odporni mehčalci z odličnim delovanjem pri nizkih temperaturah.

Izboljšanje hladne odpornosti PVC mehkih izdelkov je na splošno mogoče doseči s povečanjem količine hladno odpornega mehčalca. DOA (dioktil adipat), DIDA (diizodecil adipat), DOZ (dioktil azelat), DOS (dioktil sebakat) so predstavniki hladno odpornih mehčalcev Variety, ker združljivost splošnih hladno odpornih mehčalcev s PVC pravzaprav ni zelo dobra. , se lahko uporablja samo kot pomožni mehčalec za izboljšanje odpornosti proti zmrzali, njegova doza pa je običajno 5-20 odstotkov glavnega mehčalca.

Poleg tega 2,2,4-trimetil-1,3-pentandiol diizobutirat (TXIB), butil stearat, LHAT kislinski dietilen glikol di-2-etil ester itd. Izdelek deluje tudi kot hladno odporen mehčalec.

Raziskovalci iz znanstveno-raziskovalne skupine Xiongxing Group so poudarili, da je bolje uporabiti hladno odporen mehčalec in heksametilfosforjev triamid skupaj z namenom izboljšanja hladno odporne žilavosti in nizkotemperaturnega raztezka filma. Čeprav sam heksametilfosforjev triamid ni hladno odporen mehčalec, lahko učinkovito zmanjša zmrzišče različnih mehčalcev in doseže namen povečanja hladno odpornega učinka filma.

Učinkovit način za izboljšanje slabe odpornosti PVC na udarce pri nizkih temperaturah je dodajanje polimerov z nizko temperaturo steklanja in visoko elastičnostjo pri sobni temperaturi, skupaj imenovani modifikatorji. Dodani polimer mora imeti podobne parametre topnosti kot PVC, imeti določeno medsebojno topnost in lahko tvori mešanico dveh struktur, s čimer se izboljša udarna trdnost izdelka pri nizkih temperaturah.

CPE lahko izboljša učinkovitost pri nizkih temperaturah in udarno trdnost izdelkov. Ko se količina CPE poveča, se bo učinek PV C izdelkov postopoma izboljšal. Ko se odmerek poveča do določene mere, bo učinek pri nizkih temperaturah PV C izdelkov stabilen in bo dosegel primerno razmerje med stroški in zmogljivostjo pri približno 8 ali 9 delih. Z večanjem količine nitrilne gume v prahu (NBR) se bo udarna trdnost trdega PVC pri nizkih temperaturah postopoma povečevala.

EVA ima dobre lastnosti pretoka, nizko temperaturo stekla, dober učinek kaljenja pri nizkih temperaturah, vendar visoke stroške.

ACR ima odlično udarno trdnost pri nizkih temperaturah in odpornost na vremenske vplive ter lahko izboljša videz izdelka. Na splošno je dober učinek mogoče doseči z dodajanjem 5 delov. Visokoodporni MBS ima nizko temperaturo stekla, kar dobro vpliva na izboljšanje nizkotemperaturne krhkosti PVC materialov, vendar ima slabo vremensko odpornost.

ABS lahko poveča udarno trdnost PVC materialov pri nizkih temperaturah in hkrati izboljša videz izdelkov.

Poleg tega lahko SBS in druge snovi, ki vsebujejo gumijasto fazo in imajo nižjo temperaturo posteklenitve, izboljšajo udarno trdnost in hladno odpornost PVC.

Ne samo to, raziskovalci iz skupine Xiongxing so preučevali hladno odpornost modificiranega mehkega PVC in pokazali, da na hladno odpornost mešanega modificiranega mehkega PVC očitno vplivata raznolikost in odmerjanje polimernih modifikatorjev. Z različnimi metodami testiranja je bilo ugotovljeno, da lahko Elvaloy 711 (kopolimer etilen-vinil acetata ogljikovega monoksida), NBR-26 (razsuti nitrilni kavčuk), Chemigum P83 (predhodno zamreženi prah nitrilne gume) in drugi polimerni modifikatorji znatno izboljša hladno odpornost mehkega PVC-ja in nekateri polimerni modifikatorji, kot sta CPE in EVA z nizko vsebnostjo VA, poškodujejo hladno odpornost mehkega PVC-ja. Modifikator nitrilne gume lahko izboljša srednjo (bencin) odpornost mehkega PVC-ja in s tem izboljša nizkotemperaturno delovanje mehkega PVC-ja, namočenega v bencinu.

Hladno odporna sredstva na trgu, kot so K-175C, N-550C in drugi izdelki, so pravzaprav modifikator stirena, razvit za izboljšanje fleksibilnosti pri nizkih temperaturah in udarne trdnosti PVC-ja. Zaradi nizke temperature stekla in dobre združljivosti s PVC ima določene učinke plastificiranja in utrjevanja. Zato lahko po dodajanju PVC-ju izboljša in izboljša učinkovitost PVC pri nizkih temperaturah.

Termoplastični elastomer (TPE) je vrsta sintetičnega materiala, ki kaže elastičnost gume pri sobni temperaturi in se lahko plastificira in oblikuje pri visoki temperaturi. Zato ima ta vrsta polimera lastnosti gume in termoplastov in se lahko uporablja kot kompozitni material. Sredstvo za utrjevanje se lahko uporablja tudi kot matrični material kompozitnih materialov. Takšni materiali večinoma vključujejo poliuretan, stiren, poliolefin, poliester, sindiotaktični 1,2-polibutadien in poliamidne izdelke. . Trenutno se stireni in poliolefini pogosteje uporabljajo kot sredstva za utrjevanje kompozitnih materialov.

Hladna odpornost PVC-TPE izdelkov ni vsaj nižja od odpornosti mehkega PVC. Kadar se uporabljajo hladno odporni mehčalci in hladno odporne formule, PVC-TPE še vedno ohranja dobro elastičnost pri -45. V smislu hladno odpornih izdelkov in izdelkov, odpornih na morsko vodo, kot so ladijska tesnila, tesnila za kontejnerje in morske cevi, je PVC-TPE tudi priljubljen. TPE, kot so H4040, H3303 in druge znamke, imajo dobro združljivost s PVC. Po dodajanju lahko znatno izboljša fleksibilnost PVC pri nizkih temperaturah, znatno poveča njegovo odpornost na upogibanje in zmanjša točko krhkosti.

Japonsko podjetje za tehnologijo plastike je razvilo tudi termoplastični poliuretan-polivinilkloridni elastomer. Ta material je narejen z mešanjem TPU in PVC ter tretje komponente po mešanju. Popolnoma igra odlične lastnosti TPU in PVC ter ima naslednje prednosti:

(1) TPU se uporablja kot mehčalec za PVC, ki odpravlja težave z migracijo mehčalca in izhlapevanjem, ki so obstajale v mehkem PVC v preteklosti.

(2) Temperatura krhkosti PVC materiala se je prav tako zmanjšala z -30 stopinj na -68 stopinj, s čimer je dosegla posebno hladno odporno stopnjo.

Vpliv polnil na hladno odpornost mehkega PVC je povezan z absorpcijo mehčalcev. Splošni trend je, da je absorpcija mehčalcev majhna. Polnila imajo majhen vpliv na odpornost proti zmrzali, medtem ko je absorpcija mehčalcev, kot so saj in trda glina, velika. Polnilno sredstvo PVC bo znatno zmanjšalo hladno odpornost PVC.

Dodajanje polnil trdemu PVC-ju pogosto vpliva na udarno zmogljivost, zlasti se bo krhkost pri nizkih temperaturah povečala s povečanjem količine polnil. To je zato, ker se polnilo, ki se doda PVC-ju kot anorganski delec, zapolni med molekularnimi verigami. Ko je količina majhna, se zapolni v vrzeli nekaterih molekularnih verig, da ima ojačevalno vlogo; ali zapolni med molekularnimi verigami, da poveča razdaljo med molekulami in poveča žilavost sistema. Toda ko se njegov odmerek poveča, se medmolekulska razdalja poveča, se medmolekulska sila uniči. Ko dodamo temperaturo, se zmanjša mobilnost molekularne verige in drastično se zmanjša sposobnost materiala, da se upre zunanjim vplivom. Zato slabo vpliva na odpornost trdega PVC pri nizkih temperaturah.

Dodajanje polnil trdemu PVC-ju pogosto vpliva na udarno zmogljivost, zlasti se bo krhkost pri nizkih temperaturah povečala s povečanjem količine polnil. To je zato, ker se polnilo, ki se doda PVC-ju kot anorganski delec, zapolni med molekularnimi verigami. Ko je količina majhna, se zapolni v vrzeli nekaterih molekularnih verig, da ima ojačevalno vlogo; ali zapolni med molekularnimi verigami, da poveča razdaljo med molekulami in poveča žilavost sistema. Toda ko se njegov odmerek poveča, se medmolekulska razdalja poveča, se medmolekulska sila uniči. Ko dodamo temperaturo, se zmanjša mobilnost molekularne verige in drastično se zmanjša sposobnost materiala, da se upre zunanjim vplivom. Zato slabo vpliva na odpornost trdega PVC pri nizkih temperaturah.

Po obdelavi polnila se bodo natezne lastnosti materiala izboljšale, vendar izboljšanje odpornosti na udarce pri nizkih temperaturah ni očitno. Razlog je v tem, da delci polnila zasedajo aktivni prostor molekularne verige PVC. Čeprav se vezna sila med aktivnim polnilom in molekularno verigo PVC poveča, bo to povečanje le povečalo trdnost molekule, ko se raztegne, krhkost materiala pa se bo zaradi povečanja delcev polnila le povečala.

PVC-ju sta dodana nano kalcijev karbonat in ultra fin kalcijev karbonat. Zaradi učinka majhne velikosti ima podoben modifikacijski učinek. V določenem razponu odmerkov lahko izboljša nizkotemperaturno delovanje PVC materialov, a ker ni nizke temperature steklanja, učinek ni tako očiten kot modifikator, po dodajanju določene količine pa se zmanjša krhkost pri nizki temperaturi. materiala se bo povečalo.

V splošnih formulacijah je mogoče povečati količino notranjega maziva, ki spodbuja plastifikacijo, hkrati pa zmanjšati količino pomožnih procesov, vendar ta metoda ni priporočljiva pri hladno odpornih formulacijah. Ker funkcija pripomočkov za obdelavo ni le izboljšanje obdelovalnosti PVC-ja, temveč tudi močno izboljšanje nizkotemperaturne učinkovitosti izdelkov, ki jih ni mogoče nadomestiti z mazivi.

Najpogosteje uporabljen mehki PVC ognjevarni mehčalec je trikrezil fosfat, vendar je nizkotemperaturna učinkovitost trikrezil fosfata zelo slaba, zato je bolj primerna uporaba alkil fosfata, ko je treba upoštevati hladno odpornost.

Običajni stabilizatorji negativno vplivajo na hladno odpornost PVC izdelkov. Različne vrste stabilizatorjev imajo različne učinke na hladno odpornost izdelkov zaradi različnih oblik in fizikalnih lastnosti. Ker je nepogrešljiv in je količina omejena, se ta vidik redko upošteva pri splošni zasnovi formulacije.

Skratka, z izbiro/spremembami dodatkov z boljšo odpornostjo na mraz, uvedbo nekaterih hladno odpornih polimerov in vrsto metod prilagajanja formule je mogoče izboljšati hladno odpornost PVC materialov, da bi izpolnili zahteve nizkotemperaturne uporabe. Hkrati pa moramo biti pozorni tudi na številne vidike, kot so temperatura obdelave, temperatura hlajenja, vlečna hitrost, konstrukcijska zasnova ipd., kar bo prav tako vplivalo na hladno odpornost PVC izdelkov.

Del eksperimentalne znanstvenoraziskovalne sobe skupine Xiongxing

Če povzamemo, znanstveno raziskovalno osebje skupine Xiongxing Group predlaga, da je treba pri načrtovanju formule PVC upoštevati vse dejavnike, kot so pogoji uporabe, struktura izdelka, predelovalna oprema, procesni pogoji itd., skupaj s formulo in izvesti ustrezne prilagoditve poskusi. Pridobite PVC formulo z odlično odpornostjo na mraz.