PVC性脆,热稳定性差,不易加工。为了改善其性能,增加品种,需进行改性,改性的品种有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等。
氯乙烯共聚物 氯乙烯可以和乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯类等单体共聚,目前共聚物的产量占聚氯乙烯总产量的25%以下。
①氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物采用悬浮共聚法,一般生产醋酸乙烯酯含量3%~5%和13%~15%的两个品级,可用于制造塑料地板、涂料、薄膜、压塑制品、唱片及短纤维等。
②氯乙烯- 偏二氯乙烯共聚物美国陶氏化学公司在30年代就研制成功了偏二氯乙烯含量在50%以上的氯乙烯共聚物,商品名莎纶B(Saran B)这种共聚物耐老化,耐臭氧,机械性能好,能溶于四氢呋喃、环己酮及氯苯等有机溶剂,溶液具有较好的粘合性与成膜性。用这种共聚物制得的薄膜无毒、透明,具有极低的透气性与透湿性,是极好的食品包装材料。这种共聚物也是一种优良的防腐蚀材料。由其制造的纤维称偏氯纶,可做渔网、座垫编织物和化工滤布等。
③丙烯- 氯乙烯或乙烯-氯乙烯共聚物丙烯含量约10%的共聚物,用于吹塑成型和注射成型等。与氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比,加工温度较低、且与热分解温度间隔大,熔体流动性好,无毒,透明。乙烯-氯乙烯共聚物,也是用悬浮法在75℃和压力1.2~96MPa下共聚而成,乙烯含量为4%~43%,具有高耐冲击性,高透明度和优良的加工性能,无毒,可制透明度高的薄膜、容器等。
④氯乙烯接枝共聚物以乙烯-醋酸乙烯酯树脂为基材的氯乙烯接枝共聚物,具有优良的耐冲击性、耐气候性和耐热性,适于作室外用建筑材料。近年来,又开发了用聚丙烯酸酯与氯乙烯的接枝共聚物。在西欧,接枝共聚物已有逐步取代相应的共混物的趋势。
聚氯乙烯共混物 用其他树脂与PVC共混,是一种能多方面改进PVC性能的好方法。用机械共混法使PVC与乙烯-醋酸乙烯酯树脂共混,能起到长效的增塑作用,改善冲击强度、耐寒性及加工性。聚氯乙烯与丁腈橡胶,氯化聚乙烯或 ABS树脂共混,也可以显著改善韧性,耐寒性和加工性。与甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(见聚苯乙烯)的共混物,不仅冲击强度高,而且可以得到透明制品。近年来,聚氯乙烯共混物的研究与生产日益受到重视,品种不断增加,使用范围不断扩大。
氯化聚氯乙烯 PVC经氯化而得的一种热塑性树脂,由溶液氯化法制得的,俗称过氯乙烯,简称CPVC,含氯量61~68%,氢原子没有全部被氯取代。白色或淡黄紫色粉末,溶解性比聚氯乙烯好,能溶于丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷,耐热性比聚氯乙烯高20~40℃,耐寒性比聚氯乙烯约低25℃,不易燃烧,耐气候、耐化学药品及耐水性均优,可以用挤出法生产管材,主要作热水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纤性,可用于胶粘剂、清漆和纺丝。胶粘剂主要用于粘接 PVC板及其制品。清漆的漆膜能耐腐蚀、柔软、耐磨且剥离强度高,用它纺成的丝称过氯纶,对酸、碱、盐皆稳定,适于作耐化学腐蚀的滤布、工作服、筛网、渔网和运输带等。
CPVC的生产方法有两种。
①溶液氯化法将聚氯乙烯溶于氯苯或四氯乙烷,在衬铝或搪瓷的反应釜中,于光或自由基引发下,搅拌并通入氯气,在70℃下氯化,氯化过的氯化聚氯乙烯溶液经水析、水洗、过滤、干燥即得白色絮状颗粒成品。此法操作和设备均较简单,但氯化时间较长。
②悬浮氯化法将 PVC悬浮于含二氯甲烷膨润剂的水或稀盐酸溶液中,在加压釜内通入氯气,于60℃下氯化,产物用乙醇沉淀出来。此法氯化时间短,但操作不易掌握,设备要求高,工业上较少采用。
加工 可分为各组分的混合、塑化及成型加工三个步骤。树脂与按配方添加的各种助剂配合时,可用捏和机或高速搅拌混合机均匀混合,再经挤出机塑化、切粒,即得到塑化好的粒料。这种粒料可以贮存待用或出售。粒料经挤出、吹塑、压延或注射成型加工为各种制品,也可以直接用混好的粉料(也称干混料)进行硬制品的加工。
聚氯乙烯助剂 PVC塑料一般可分为硬质与软质两大类。在日本和西欧硬制品产量现已超过软制品,硬制品中可不加增塑剂,有时加入冲击改性剂以改善其韧性。软制品需加入大量增塑剂。两者均加着色剂、稳定剂、润滑剂等塑料助剂。
①增塑剂通常采用两种或两种以上的混合增塑剂,效果较好。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯和磷酸三苯酯等。一般软质PVC所加增塑剂量为树脂量的30%~70%;PVC糊加入的增塑剂可高达80%~100%。
②稳定剂用于阻滞或阻止 PVC的分解。常用的稳定剂有铅化合物;如三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅;金属皂类,如硬脂酸钡、硬脂酸镉等;有机锡化合物,特别适用于作透明片材、吹塑瓶等的树脂,但价格较贵。稳定剂的用量一般为树脂的2%~7%。
③润滑剂增加 PVC的熔融流动性,以防止其与金属表面粘附,有利于成型加工。常用的润滑剂有金属皂、硬脂酸、石蜡或矿物油等,用量约为树脂的1%。
④着色剂可将 PVC染成各种颜色。多用油溶性有机颜料和无机颜料,用量为树脂的0.01%~2%左右。
⑤填料主要作用在于降低成本,节省 PVC用量,并可改进性能。常用的填料有碳酸钙、陶土、硅藻土等。
塑料制品 PVC通过塑料加工可制成各种型材和制品。
①一般软制品利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等。利用注射成型机配合各种模具,可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。
②薄膜PVC与添加剂混合、塑化后,利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜,用这种方法加工的薄膜,称压延薄膜。也可以将软PVC粒料,利用吹塑成型机吹制成薄膜,这称为吹塑薄膜。薄膜上可以印花(如包装装潢图案和商标等)。薄膜用途很广,可以通过剪裁,热合加工成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜,有受热收缩的特性,可用于收缩包装。
③涂层制品有衬底的人造革是将 PVC糊涂敷于布上或纸张上,然后在 100℃以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜,再与衬底材料加热压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软质薄片,再压上花纹即成。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的座垫等。还有地板革,用作建筑物的铺地材料。
④泡沫制品软质 PVC混炼时,加入适量的发泡剂作成片材,经发泡成型为泡沫塑料,可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机挤出成低发泡硬PVC板材和异型材,可代替木材使用,是一种新型的建筑材料。
⑤透明片材PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂,经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以作成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装,是优良的包装材料和装饰材料。
⑥糊制品将 PVC分散在液体增塑剂中,使其溶胀塑化而成增塑溶胶,通常用乳液或微悬浮树脂,还需加稳定剂、填料、着色剂等,经充分搅拌,脱气泡后,配成PVC糊,再用浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。
⑦硬管和板材PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料,经混炼后,用挤出机可挤出各种口径的硬管、异形管、波纹管,用作下水管、引水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压,可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状,然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。
⑧门窗由硬质异形材料组装而成。在有些国家已与木门窗、铝窗等共同占据门窗的市场。
⑨中空容器。