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電線電纜網(wǎng) > 線纜原材料 > 聚氯乙烯專用料的研究進展（完整版）

聚氯乙烯專用料的研究進展 - 無圖版

cuijiude --- 2006-08-09 09:53:49

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聚氯乙烯專用料的研究進展

聚氯乙烯（PVC）是五大通用合成樹脂之一，在我國塑料行業(yè)中占有重要地位，已被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、電纜、包裝及家電等行業(yè)。近幾年來，隨著我國建筑、汽車及電力等行業(yè)的快速發(fā)展，PVC產(chǎn)量和消費量增長迅速。2002年，PVC樹脂產(chǎn)量達到3.38Mt，年增長率為15.6%；表觀消費量達到5.30Mt。預(yù)計，2005年P(guān)VC樹脂產(chǎn)量將達到4.70Mt以上。為擴大規(guī)模、降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品品種，提高市場競爭力，國內(nèi)廠家紛紛引進和進行擴能改造。其中，中國石化齊魯股份有限公司（簡稱齊魯石化）到2004年P(guān)VC產(chǎn)量將增加到0.63Mt，產(chǎn)品牌號將增加7個。PVC專用料的開發(fā)主要集中在改善PVC的耐熱性、耐候性及加工性，開發(fā)抗靜電等功能性材料，并向環(huán)保化方向發(fā)展。
1管材專用料 　　
PVC管材是PVC樹脂應(yīng)用最大的產(chǎn)品之一。PVC管分為給水管、排水管、建筑電線穿線護套管等。管材專用料的研究和開發(fā)方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，給水管材專用料的開發(fā)集中在解決小口徑管材不能同時滿足ISO4422-1——1996中對落錘沖擊和靜液壓性能要求的問題；排水管專用料的開發(fā)主要是解決噪音難題。其次，管材助劑體系采用環(huán)保助劑體系。最后，開發(fā)耐熱管材專用料，滿足不斷增長的市場需要。早在50年代，國外就將PVC管廣泛用于室內(nèi)外給水管道中。特別是西歐各國，在給水管總長度中，PVC管就占各種管材的10%-60%，大有取代金屬管的趨勢。我國從1996年開始，建筑物室內(nèi)禁用鍍鋅鐵管，推廣使用PVC等塑料管材。目前，排水管已大量使用PVC管道。到2005年，在我國新建、改建及擴建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管，城市排水管道20%采用塑料管。PVC給水管應(yīng)用市場也逐步擴大。預(yù)計到2010年，全國新建城市室內(nèi)排水管的80%、電線保護管的90%、雨水管的50%和城市給水管的50%都將采用PVC塑料管。
1.1熱穩(wěn)定劑環(huán)保化 　　
PVC管材專用料的熱穩(wěn)定劑環(huán)�；谴髣菟�。鉛鹽類熱穩(wěn)定劑是PVC最早使用的熱穩(wěn)定劑，一般具有很強的結(jié)合氯化氫的能力，形成的氯化鉛等產(chǎn)物穩(wěn)定，且對PVC脫氯化氫沒有促進作用，因此其長期熱穩(wěn)定性好。20世紀90年代以來，由于鉛、鎘等重金屬對人體毒害和對環(huán)境的嚴重污染，歐洲和美國、日本等發(fā)達國家開始限制使用鉛熱穩(wěn)定劑。歐洲從2003年開始進一步限制使用鉛熱穩(wěn)定劑，其飲用水含鉛允許量從50μg/L降到25μg/L，2013年降為10μg/L。國外開始研究PVC熱穩(wěn)定劑的無毒化及其應(yīng)用。美國首先在有機錫熱穩(wěn)定劑研究上取得重要進展，走上主要使用有機錫熱穩(wěn)定劑的發(fā)展方向，而歐洲各國則致力于發(fā)展無毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑。我國長期以來主要使用鉛熱穩(wěn)定劑，無毒熱穩(wěn)定劑用量不到15%。隨著我國民眾環(huán)保意識增強，無毒熱穩(wěn)定劑用量會大幅度提高�！　�
在國外，德國漢高以及COGNIS化工公司推出用于管材的StabiolCZ和StabiloxCZ鈣鋅熱穩(wěn)定劑，日本SunAce公司推出SAK-CA系列鈣鋅熱穩(wěn)定劑。20世紀70年代，我國開發(fā)出液體鈣鋅熱穩(wěn)定劑，90年代推出固體鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，少量用于PVC給水管，但熱穩(wěn)定性和系列化水平與國外有較大差距。
1.2發(fā)泡 　　
為解決PVC排水管的落水噪音，達到輕量化、性能好的要求，國內(nèi)相繼引進或開發(fā)了三層復(fù)合、芯層發(fā)泡、表層不發(fā)泡的共擠出技術(shù)，齊魯石化樹脂研究所開發(fā)出芯層發(fā)泡專用料配方。青島科技大學(xué)吳其曄等人通過研究含吸放熱平衡型新型復(fù)合發(fā)泡劑的低發(fā)泡PVC管材專用料配方及受限自由發(fā)泡擠出成型工藝，開發(fā)出制品表面光潔堅硬、芯層泡孔結(jié)構(gòu)細小致密、表觀密度可控的低發(fā)泡PVC管材。
1.3耐熱改性 　　
PVC的維卡軟化點只有80℃，因此限制了其使用范圍。為了改善PVC的耐熱性能，通過共混可達到目的。用氯化聚氯乙烯（CPVC）進行改性。CPVC是PVC進一步氯化的產(chǎn)物，其氯含量可由56.7%增加至74.0%，一般為63.0%-69.0%，作為一種耐熱PVC改性品種，CPVC同PVC共混可以提高PVC的熱變形溫度。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著CPVC中氯含量的增加，熱變形溫度上升，但氯含量太高，熔體粘度高、加工成型困難，與PVC的相容性變差，如氯含量65.2%的CPVC同PVC能很好地相容混合，用Brabender塑化儀和雙輥開煉機混合制得的共混物只有一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；耐氯含量的67.5%的CPVC同PVC不相容。另外，苯乙烯-馬來酸酐共聚物（SMAH）可提高PVC的耐熱性，還可以改進PVC的加工性能，并隨著SMAH量的增加，PVC/SMAH合金的耐熱性變好。馬來酰亞胺及其衍生物和CPVC共混可以改進PVC的耐熱性。袁輝志、彭學(xué)成等人開發(fā)的耐熱改性劑QMT-01（N-苯基馬來酰亞胺、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯共聚物）、CPVC、PVC、有機錫體系管材配方，其管材維卡軟化點可達到100℃。以上幾種PVC專用料主要用于熱水管的開發(fā)。

cuijiude --- 2006-08-09 09:54:04

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2電纜專用料 　　
PVC樹脂難燃、耐油、耐化學(xué)藥品腐蝕及耐水，而PVC電纜料具有物理機械性能好、電性能優(yōu)良、耐油性等特點，是電線電纜行業(yè)理想的包覆材料。雖然聚烯烴電纜料的出現(xiàn)，沖擊了PVC電纜料的部分市場，但PVC在電力電纜、電器等領(lǐng)域的應(yīng)用市場仍很大。PVC電纜專用料開發(fā)的方向主要集中在提高PVC材料的耐熱性、阻燃抑煙性、環(huán)保性等方面。
2.1交聯(lián) 　　
為提高電纜料的耐熱性，交聯(lián)是比較有效的方法。通過使用定量的交聯(lián)劑等化學(xué)試劑，或采用高能射線產(chǎn)生活性自由基等交聯(lián)方法形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的存在使鏈段之間難以滑移，可提高材料的熱變形溫度。交聯(lián)的方法主要有Coγ射線、高能電子射線、紫外線輻射交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)。 　　
通常，輻射交聯(lián)的輻射劑量為30-40kGy輻射劑量超過75kGy時，己交聯(lián)的PVC開始降解。輻射最好的氮氣保護下進行。三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的交聯(lián)效率優(yōu)于三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基異氰酸酯等交聯(lián)劑。PVC電纜料，經(jīng)輻射交聯(lián)后，線纜耐溫等級可提高到105℃以上。 　　
PVC化學(xué)交聯(lián)方法主要是硅烷交聯(lián)、過氧化物交聯(lián)、胺類交聯(lián)等。硅烷交聯(lián)PVC，先要硅烷接枝PVC，然后使其水解產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)。使用的偶聯(lián)劑，多數(shù)研究中用巰基的烷氧基硅烷和氨基硅烷，其反應(yīng)是巰基或氨基對PVC大分子鏈上的親核取代反應(yīng)。硅烷用量一般為1.5-8.0份。然后在水或水蒸氣中加熱交聯(lián)。交聯(lián)后的電纜料具有很好的熱穩(wěn)定性，并且發(fā)現(xiàn)，在高濕度條件下，該料的強度、熱穩(wěn)定性和耐溶劑性都有明顯改進。硅烷交聯(lián)PVC電纜料使用溫度比普通電纜料使用溫度可提高20℃。
2.2阻燃抑煙 　　
PVC樹脂本身具有良好的阻燃性，但作為電纜的絕緣料和護套料使用時，需要在PVC樹脂中加入大量的增塑劑，從而導(dǎo)致體系的氯含量降低，阻燃性下降。如加入60phr的增塑劑，體系含氯量可由56%降到36%，氧指數(shù)（01）值最低可降到22%.加上PVC的生煙量大，其最大煙密度（Dm）高達720,PVC的抑煙具有重要意義。美國、日本等國的國家標準和國際標準對阻燃、低煙材料的燃燒性能要求是01值不小于30%，氯化氫釋放量小于100mg/g，Dm小于300，。其物理機械性能、電學(xué)性能和加工性能滿足電線電纜標準的要求。阻燃、抑煙的方法是采用阻燃性增塑劑部分或全部代替常規(guī)增塑劑，如三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯，協(xié)效阻燃增塑劑為氯化石蠟；無機阻燃劑主要有銻化合物（如三氧化二銻）、鋅化合物（如硼酸鋅）、鉬化合物（三氧化鉬、八鉬酸胺）、氫氧化鎂、氫氧化鋁等。一般采用阻燃劑、抑煙劑和阻燃填料并用的阻燃方法。氫氧化鎂、氫氧化鋁具有阻燃、消煙功能，不會產(chǎn)生二次污染，被稱為無公害阻燃抑煙劑，目前得到廣泛使用。Vista公司推出低燃低煙的工程級PVC熱塑性彈性體，性能達到UL910的要求，它將與DuPont公司的F46電纜料爭奪高層建筑等壓力場合的電線、電纜市場。
2.3熱穩(wěn)定劑環(huán)保化 　　
由于環(huán)保的要求，因此PVC電纜料的熱穩(wěn)定劑逐步采用有機錫或鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。在國外PVC熱穩(wěn)定劑產(chǎn)量最大的Barolcher公司推出Boerostab和BaeropanMC系列固體鈣鋅熱穩(wěn)定劑，可用于90和105℃PVC電纜料。
3醫(yī)用專用料 　　
PVC醫(yī)用專用料廣泛用于輸液管、血液、袋式人工肺（氧合器）、人工腹膜、人工尿道等的制作。由于PVC柔韌性好、成本低，所以一次性醫(yī)用制品市場在日益擴大。如一次性PVC手套的用量增長很快，其性能優(yōu)于乳膠手套，包括韌性、耐刺孔性。　　
作為PVC醫(yī)用專用料，要求其不含毒性物質(zhì)、溶出性小、生物相容性好（如溶血性低、抗凝血性好等），因此要求PVC樹脂本身合成過程中不使用有毒的引發(fā)劑、溶劑等聚合助劑，PVC樹脂中氯乙烯單體（VCM）含量小于μg/g，并在PVC醫(yī)用專用料中不使用有毒的穩(wěn)定劑等助劑。
3.1醫(yī)用級PVC樹脂開發(fā) 　　
上海氯堿化工有限公司原引進的日本信越公司的200kg/aPVC生產(chǎn)技術(shù)，在聚合反應(yīng)中使用的引發(fā)劑是以甲苯為溶劑的過氧化二碳酸雙（2-乙基己酯）和偶氮二異庚腈（ABVN）。所以，在PVC樹脂中殘留了少量有毒的甲苯、ABVN的含腈基分解產(chǎn)物。為了達到醫(yī)用級PVC的要求，改用了無毒的有機過氧化物替代ABVN作引發(fā)劑，有無毒的長鏈異構(gòu)烷烴混合物替代甲苯，改進了分散體系，提高了汽提塔脫除PVC樹脂中VCM的效率，開發(fā)出醫(yī)用級PVC樹脂。齊魯石化也已在中試裝置上試驗成功，并且其新引進的400kt/a的PVC生產(chǎn)技術(shù)，也采用了無毒引發(fā)體系和溶劑，可以生產(chǎn)醫(yī)用級PVC樹脂。
3.2接枝改性 　　
PVC醫(yī)用專用料大多以軟制品形式使用。通常添加小分子增塑劑（如鄰苯二甲酸酯類）的方法，達到降低材料硬度的目的。但小分子增塑劑會在PVC制品使用過程中不斷滲出和遷移，污染與之接觸的血液和輸送液，或在體內(nèi)累積危害人體的健康。降低或消除小分子增塑劑的滲出量是關(guān)系醫(yī)用PVC使用安全性的關(guān)鍵。為了改進PVC醫(yī)用專用料的性能，一是采用不易滲出的大分子增塑劑；二是通過接枝共聚合，減少增塑劑漢出。如丙烯酸和甲基丙烯接枝PVC，一般采用PVC制品表面接枝方法。另外，甲基丙烯酸-2-羥基酯采用溶液法與PVC接枝共聚合，不僅具有高的和良好的物理機械性能，而且具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性能、耐輻射性能和生物相容性。為提高PVC醫(yī)用專用料的表面性能，解云川等人采用紫外光接枝法，以甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMAH）接枝PVC薄膜表面。實驗結(jié)果表明，接枝環(huán)境溫度為80℃，輻照時間為15min，引發(fā)劑用量為0.15mol/L，接枝單體GMAH濃度為1.5mol/L時，PVC材料表面接枝效果最佳。
4結(jié)語 　　
隨著西方發(fā)達國家PVC生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移，我國PVC生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)擴能改造，PVC的應(yīng)用企業(yè)逐步走向規(guī)�；蛯I(yè)化，PVC國內(nèi)市場將會出現(xiàn)十分激烈的競爭局面。因此，國內(nèi)PVC生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該著眼于提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)更多的高檔次的專用料，滿足用戶的需要。

honggang4 --- 2006-08-10 22:10:48

3

強烈支持  cuijiude   關(guān)于聚氯乙烯（PVC）電纜料的技術(shù)論述！上海斯瑞
walwy --- 2006-08-18 09:22:45

4

支持

不過 我覺得說的有點太長了 很多都不喜歡看很長的文章 這個大家應(yīng)該有同感吧

cuijiude --- 2006-08-18 13:59:22

5

下載后慢慢看﹐的確太長的帖子是沒有人看的﹐但標準更長

啊﹐所以別怕﹐有用到時再看吧

chenhu --- 2006-12-21 09:26:48

6

很不錯的帖子!

希望以后能多多看到!

karl --- 2007-11-24 12:28:56

7

對PVC 有全新的認識！
胥浦阿程 --- 2008-05-23 16:47:17

8

字太小了些
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