Wie man die Kältebeständigkeit von PVC-Formulierungen verbessert
Aug 19, 2021
Möglichkeiten zur Verbesserung der Kältebeständigkeit von PVC-Formulierungen
PVC-Kunststoff hat gute physikalische und mechanische Eigenschaften und kann bei der Herstellung von Baumaterialien, Verpackungsmaterialien, elektronischen Materialien, täglichen Konsumgütern usw. verwendet werden und wird in verschiedenen Bereichen wie Industrie, Landwirtschaft, Bauwesen, Transport und Energie weit verbreitet Telekommunikation und Verpackung.
Aufgrund seiner geringen Kältebeständigkeit und Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen liegt die untere Grenze der Gebrauchstemperatur von Hart-PVC im Allgemeinen bei -15°C, was die Anwendung von PVC-Materialien in bestimmten Aspekten einschränkt. Durch die Anpassung von PVC-Harz und Additiven kann die Kältebeständigkeit von PVC-Kunststoff effektiv verbessert werden, um die Anforderungen bei niedrigen Temperaturen zu erfüllen.
Die Xiongxing Group stützt sich beim Verfassen dieses Artikels auf ihre eigene mehr als 26-jährige Erfahrung in der PVC-Produktion und ein professionelles F&E-Team, das sich auf einige Methoden zur Verbesserung der Kältebeständigkeit von PVC aus Formelsicht konzentriert, damit jeder sie lernen und sich darauf beziehen kann.
Tor des Bürogebäudes des Hauptsitzes der Xiongxing-Gruppe
PVC-Harz ist eine Art nichtkristallines, polares Polymer. Seine Glasübergangstemperatur beträgt je nach Molekulargewicht 75 bis 105 Grad. Je größer die relative Molekülmasse, desto höher die Viskosität und der Grad der Van-der-Waals-Anziehung oder -Verwicklung zwischen makromolekularen PVC-Ketten. Entsprechend vergrößert sich der PVC-Kettenabschnitt und die Kältebeständigkeit des Materials ist besser.
Wenn Sie in herkömmlichen PVC-Formulierungen nur mit dem kalten nördlichen Winterklima fertig werden müssen, können Sie ein PVC-Harz mit einer etwas höheren Viskosität wählen, dh einem etwas größeren durchschnittlichen Molekulargewicht. Es kann ein PVC-Harz mit einer höheren Viskosität in der gleichen Qualität oder ein Harz mit niedrigerer Qualität sein.
Darüber hinaus kann in einigen Produkten mit besonderen Anforderungen, wie z. B. Blutbeuteln, die -30 ºC standhalten, Polyvinylchloridharz mit hohem Polymerisationsgrad (durchschnittlicher Polymerisationsgrad über 2000) verwendet werden. Dies liegt daran, dass PVC mit hohem Polymerisationsgrad besser ist als herkömmliches PVC. Die große Kristallinität und vernetzte Struktur des Harzes erschweren das Gleiten zwischen Makromolekülen, erhöhen die Elastizität und erhöhen das Molekulargewicht und erhöhen die intermolekulare Van-der-Waals-Kraft und die intramolekulare chemische Bindungskraft, um eine hervorragende Kältebeständigkeit zu erhalten.
Als wichtiger Formulierungsbestandteil von PVC-Weichprodukten haben Weichmacher einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Weichprodukten. Wenn Produkte bei niedrigen Temperaturen verwendet werden sollen, muss die Art des Weichmachers ausgewählt werden. Gegenwärtig als kältebeständige Weichmacher verwendete schließen hauptsächlich zweiwertige Fettsäureester, lineare Alkoholphthalatester, zweiwertige Alkoholfettsäureester und Epoxyfettsäuremonoester ein. Berichten zufolge sind auch N,N-disubstituierte Fettsäureamide, Naphthendicarbonsäureester und Chlormethoxyfettsäureester kältebeständige Weichmacher mit ausgezeichnetem Tieftemperaturverhalten.
Eine Verbesserung der Kältebeständigkeit von PVC-Weichprodukten kann im Allgemeinen durch eine Erhöhung der Menge an kältebeständigem Weichmacher erreicht werden. DOA (Dioctyladipat), DIDA (Diisodecyladipat), DOZ (Dioctylazelat), DOS (Dioctylsebacat) sind Vertreter der kältebeständigen Weichmacher-Sorte, da die Verträglichkeit allgemeiner kältebeständiger Weichmacher mit PVC tatsächlich nicht sehr gut ist , kann es nur als Hilfsweichmacher zur Verbesserung der Kältebeständigkeit verwendet werden, und seine Dosierung beträgt normalerweise 5-20 Prozent des Hauptweichmachers.
Außerdem 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandioldiisobutyrat (TXIB), Butylstearat, LHAT-Säurediethylenglycoldi-2-ethylester usw. Das Produkt wirkt auch als kältebeständiger Weichmacher.
Forscher des wissenschaftlichen Forschungsteams der Xiongxing Group wiesen darauf hin, dass es besser ist, einen kältebeständigen Weichmacher und Hexamethylphosphorsäuretriamid zusammen zu verwenden, um die kältebeständige Zähigkeit und die Dehnung der Folie bei niedrigen Temperaturen zu verbessern. Obwohl Hexamethylphosphorsäuretriamid selbst kein kältebeständiger Weichmacher ist, kann es den Gefrierpunkt verschiedener Weichmacher wirksam herabsetzen und den Zweck erreichen, die kältebeständige Wirkung des Films zu verbessern.
Ein effektiver Weg, um die schlechte Tieftemperatur-Schlagzähigkeit von PVC zu verbessern, besteht darin, Polymere mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur und hoher Elastizität bei Raumtemperatur hinzuzufügen, die zusammenfassend als Modifikatoren bezeichnet werden. Das zugesetzte Polymer sollte ähnliche Löslichkeitsparameter wie PVC haben, eine gewisse gegenseitige Löslichkeit haben und eine Mischung aus zwei Strukturen bilden, wodurch die Niedertemperatur-Schlagzähigkeit des Produkts verbessert wird.
CPE kann die Leistung bei niedrigen Temperaturen und die Schlagfestigkeit von Produkten verbessern. Mit zunehmender CPE-Menge wird sich die Schlagfestigkeit von PV-C-Produkten allmählich verbessern. Wenn die Dosierung bis zu einem gewissen Grad erhöht wird, ist die Tieftemperatur-Schlagfestigkeit von PV C-Produkten tendenziell stabil und erreicht ein geeignetes Kosten-Leistungs-Verhältnis bei etwa 8 oder 9 Teilen. Mit steigendem Anteil an pulverförmigem Nitrilkautschuk (NBR) nimmt die Kälteschlagzähigkeit von Hart-PVC allmählich zu.
EVA hat gute Fließeigenschaften, eine niedrige Glasübergangstemperatur, eine gute Niedertemperatur-Härtungswirkung, aber hohe Kosten.
ACR hat eine ausgezeichnete Tieftemperatur-Schlagzähigkeit und Witterungsbeständigkeit und kann das Erscheinungsbild des Produkts verbessern. Im Allgemeinen kann eine gute Wirkung erzielt werden, indem 5 Teile hinzugefügt werden. Das schlagzähe MBS hat eine niedrige Glasübergangstemperatur, was sich positiv auf die Verbesserung der Tieftemperatursprödigkeit von PVC-Materialien auswirkt, aber eine schlechte Witterungsbeständigkeit aufweist.
ABS kann die Tieftemperatur-Schlagzähigkeit von PVC-Materialien erhöhen und gleichzeitig das Erscheinungsbild von Produkten verbessern.
Darüber hinaus können SBS und andere Substanzen, die eine Kautschukphase enthalten und eine niedrigere Glasübergangstemperatur haben, auch die Schlagzähigkeit und Kältebeständigkeit von PVC verbessern.
Darüber hinaus untersuchten Forscher der Xiongxing Group die Kältebeständigkeit von modifiziertem Weich-PVC und zeigten, dass die Kältebeständigkeit von gemischtem modifiziertem Weich-PVC offensichtlich von der Vielfalt und Dosierung von Polymermodifikatoren beeinflusst wird. Durch verschiedene Testmethoden wurde festgestellt, dass Elvaloy 711 (Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Copolymer), NBR-26 (Bulk-Nitrilkautschuk), Chemigum P83 (vorvernetzter Nitrilkautschuk in Pulverform) und andere Polymermodifikatoren erheblich können Die Kältebeständigkeit von Weich-PVC verbessern, und bestimmte Polymermodifikatoren wie CPE und EVA mit niedrigem VA-Gehalt beeinträchtigen die Kältebeständigkeit von Weich-PVC. Der Nitrilkautschuk-Modifizierer kann die mittlere (Benzin-) Beständigkeit von Weich-PVC verbessern, wodurch die Tieftemperaturleistung von in Benzin getränktem Weich-PVC verbessert wird.
Die auf dem Markt erhältlichen kältebeständigen Mittel wie K-175C, N-550C und andere Produkte sind eigentlich Styrolmodifikatoren, die entwickelt wurden, um die Tieftemperaturflexibilität und Schlagfestigkeit von PVC zu verbessern. Wegen seiner niedrigen Glasübergangstemperatur und guten Verträglichkeit mit PVC hat es gewisse weichmachende und zähmachende Wirkungen. Daher kann es nach dem Hinzufügen zu PVC die Niedertemperaturleistung von PVC verbessern und verbessern.
Thermoplastisches Elastomer (TPE) ist eine Art synthetisches Material, das bei Raumtemperatur Gummielastizität zeigt und bei hoher Temperatur plastifiziert und geformt werden kann. Daher hat diese Art von Polymer die Eigenschaften von Gummi und Thermoplasten und kann als Verbundmaterial verwendet werden. Zähmacher können auch als Matrixmaterial von Verbundwerkstoffen verwendet werden. Zu diesen Materialien gehören hauptsächlich Produkte aus Polyurethan, Styrol, Polyolefin, Polyester, syndiotaktischem 1, 2-Polybutadien und Polyamid. . Gegenwärtig werden Styrole und Polyolefine häufiger als Schlagzähmacher für Verbundmaterialien verwendet.
Die Kältebeständigkeit von PVC-TPE-Produkten ist zumindest nicht geringer als die von Weich-PVC. Wenn kältebeständige Weichmacher und kältebeständige Formulierungen verwendet werden, behält PVC-TPE immer noch eine gute Elastizität bei -45. Auch bei kältebeständigen und seewasserbeständigen Produkten wie Schiffsdichtungen, Containerdichtungen und Marineschläuchen ist PVC-TPE beliebt. TPEs wie H4040, H3303 und andere Marken haben eine gute Verträglichkeit mit PVC. Nach Zugabe kann es die Kälteflexibilität von PVC deutlich verbessern, dessen Biegefestigkeit deutlich erhöhen und die Versprödungsgrenze senken.
Auch ein japanisches Unternehmen für Kunststofftechnik hat ein thermoplastisches Polyurethan-Polyvinylchlorid-Elastomer entwickelt. Dieses Material wird durch Mischen von TPU und PVC und der dritten Komponente nach dem Mischen hergestellt. Es bringt die hervorragenden Eigenschaften von TPU und PVC voll zur Geltung und hat folgende Vorteile:
(1) TPU wird als Weichmacher für PVC verwendet, wodurch die Probleme der Weichmachermigration und -verflüchtigung beseitigt werden, die in der Vergangenheit bei Weich-PVC bestanden.
(2) Die Versprödungstemperatur von PVC-Material wurde ebenfalls von -30 Grad auf -68 Grad reduziert, wodurch eine besondere Kältebeständigkeit erreicht wird.
Der Einfluss von Füllstoffen auf die Kältebeständigkeit von Weich-PVC hängt mit der Aufnahme von Weichmachern zusammen. Der allgemeine Trend ist, dass die Absorption von Weichmachern gering ist. Füllstoffe haben wenig Einfluss auf die Kältebeständigkeit, während die Absorption von Weichmachern wie Ruß und Hartton groß ist. Der Füllstoff von PVC wird die Kältebeständigkeit von PVC erheblich verringern.
Die Zugabe von Füllstoffen zu Hart-PVC wirkt sich häufig auf die Schlagzähigkeit aus, insbesondere nimmt die Tieftemperatursprödigkeit mit zunehmender Füllstoffmenge zu. Denn wenn der Füllstoff als anorganisches Partikel zu PVC hinzugefügt wird, füllt er die Molekülketten aus. Wenn die Menge gering ist, füllt es die Lücken einiger Molekülketten, um eine verstärkende Rolle zu spielen; oder füllt zwischen den Molekülketten aus, um den Abstand zwischen Molekülen zu vergrößern und die Zähigkeit des Systems zu erhöhen. Aber wenn seine Dosierung zunimmt, wenn der intermolekulare Abstand zunimmt, wird die intermolekulare Kraft zerstört. Wenn die Temperatur hinzugefügt wird, wird die Beweglichkeit der Molekülkette reduziert und die Fähigkeit des Materials, äußeren Einflüssen zu widerstehen, wird drastisch reduziert. Daher hat es einen schlechten Einfluss auf die Tieftemperatur-Schlagfestigkeit von Hart-PVC.
Die Zugabe von Füllstoffen zu Hart-PVC wirkt sich häufig auf die Schlagzähigkeit aus, insbesondere nimmt die Tieftemperatursprödigkeit mit zunehmender Füllstoffmenge zu. Denn wenn der Füllstoff als anorganisches Partikel zu PVC hinzugefügt wird, füllt er die Molekülketten aus. Wenn die Menge gering ist, füllt es die Lücken einiger Molekülketten, um eine verstärkende Rolle zu spielen; oder füllt zwischen den Molekülketten aus, um den Abstand zwischen Molekülen zu vergrößern und die Zähigkeit des Systems zu erhöhen. Aber wenn seine Dosierung zunimmt, wenn der intermolekulare Abstand zunimmt, wird die intermolekulare Kraft zerstört. Wenn die Temperatur hinzugefügt wird, wird die Beweglichkeit der Molekülkette reduziert und die Fähigkeit des Materials, äußeren Einflüssen zu widerstehen, wird drastisch reduziert. Daher hat es einen schlechten Einfluss auf die Tieftemperatur-Schlagfestigkeit von Hart-PVC.
Nachdem der Füllstoff verarbeitet wurde, werden die Zugeigenschaften des Materials verbessert, aber die Verbesserung der Schlagfestigkeit bei niedriger Temperatur ist nicht offensichtlich. Der Grund dafür ist, dass die Füllstoffpartikel den aktiven Raum der PVC-Molekülkette einnehmen. Obwohl die Bindungskraft zwischen dem aktiven Füllstoff und der PVC-Molekülkette zunimmt, erhöht diese Erhöhung nur die Festigkeit des Moleküls, wenn es gedehnt wird, und die Sprödigkeit des Materials wird nur aufgrund der Zunahme an Füllstoffpartikeln zunehmen.
Dem PVC werden Nano-Kalziumkarbonat und ultrafeines Kalziumkarbonat zugesetzt. Aufgrund des kleinen Größeneffekts hat es einen ähnlichen Modifikatoreffekt. Innerhalb eines bestimmten Dosierungsbereichs kann es die Niedertemperaturleistung von PVC-Materialien verbessern, aber da es keine niedrige Glasübergangstemperatur gibt, ist der Effekt nicht so offensichtlich wie der Modifikator und nach Zugabe einer bestimmten Menge die Niedertemperatursprödigkeit des Materials wird zunehmen.
In allgemeinen Formulierungen ist es möglich, die Menge an internem Schmiermittel zu erhöhen, das die Plastifizierung fördert, während die Menge an Verarbeitungshilfsmitteln reduziert wird, aber diese Methode wird in kältebeständigen Formulierungen nicht empfohlen. Denn die Funktion von Verarbeitungshilfsmitteln besteht nicht nur darin, die Verarbeitbarkeit von PVC zu verbessern, sondern auch das Tieftemperaturverhalten von Produkten stark zu verbessern, das nicht durch Gleitmittel ersetzt werden kann.
Der am häufigsten verwendete flammhemmende Weichmacher für Weich-PVC ist Tricresylphosphat, aber die Niedertemperaturleistung von Tricresylphosphat ist sehr schlecht, daher ist es besser geeignet, Alkylphosphat zu verwenden, wenn Kältebeständigkeit in Betracht gezogen werden muss.
Gängige Stabilisatoren wirken sich negativ auf die Kältebeständigkeit von PVC-Produkten aus. Verschiedene Arten von Stabilisatoren haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Formen und physikalischen Eigenschaften unterschiedliche Auswirkungen auf die Kältebeständigkeit von Produkten. Aufgrund der Unverzichtbarkeit und der begrenzten Menge wird dieser Aspekt im allgemeinen Formulierungsdesign selten berücksichtigt.
Kurz gesagt, durch die Auswahl/Änderung von Additiven mit besserer Kältebeständigkeit, die Einführung einiger kältebeständiger Polymere und eine Reihe von Methoden zur Anpassung der Formel kann die Kältebeständigkeit von PVC-Materialien verbessert werden, um die Anforderungen der Verwendung bei niedrigen Temperaturen zu erfüllen. Gleichzeitig sollten wir auch viele Aspekte wie Verarbeitungstemperatur, Kühltemperatur, Zuggeschwindigkeit, konstruktive Gestaltung usw. beachten, die auch einen gewissen Einfluss auf die Kältebeständigkeit von PVC-Produkten haben werden.
Teil des experimentellen wissenschaftlichen Forschungsraums der Xiongxing Group
Zusammenfassend schlägt das wissenschaftliche Forschungspersonal der Xiongxing Group vor, dass bei der Entwicklung der PVC-Rezeptur alle Faktoren wie Anwendungsbedingungen, Produktstruktur, Verarbeitungsausrüstung, Prozessbedingungen usw. zusammen mit der Rezeptur berücksichtigt werden müssen und entsprechende Anpassungen vorgenommen werden sollten Experimente. Erhalten Sie eine PVC-Formel mit ausgezeichneter Kältebeständigkeit.
