探討PVC顆粒形態(tài)變化對(duì)力學(xué)性能的影響
發(fā)布時(shí)間： 2021-01-14 |
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眾所周知，PVC顆粒的形態(tài)與制品的力學(xué)性能有很密切的聯(lián)系,浙江堂正格塑膠科技有限公司簡(jiǎn)單分析如下：
PVC顆粒成型過(guò)程中,由于受熱、剪切不同的作用效果,其樹脂顆粒的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,最終引起制品性能的差異。顆粒形態(tài)的變化可以用塑化度來(lái)度量,塑化度(或熔融度)亦稱凝膠化程度。凝膠是指不溶解于溶劑的部分。PVC加工過(guò)程中粒子破碎、細(xì)化到熔化、熔解,進(jìn)一步至邊界消失的過(guò)程,由于熔體中有網(wǎng)絡(luò)形成和伴隨的物理力學(xué)性能的變化又被稱為凝膠化作用和塑化作用。PVC的凝膠化程度的深淺可用凝膠化度進(jìn)行量化。凝膠化度的大小直接影響到PVC制品的性能。凝膠化度的測(cè)定方法有:溶劑浸泡法、密度測(cè)量法、硬度測(cè)量法、毛細(xì)管流變儀法和差示掃描量熱法,其中最方便的方法是差示掃描量熱法。
與PVC顆粒的形態(tài)變化相對(duì)應(yīng),所成型制品的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。在低于160℃時(shí),由于粉粒的存在,主要靠粒子間的粘結(jié),只在鄰近分子鏈間存在界面鍵合力,這時(shí)所成型的制品強(qiáng)度低、很脆;在180℃時(shí),由于短支鏈穿過(guò)初級(jí)粒子界面,相互作用力開始增強(qiáng),因此,所成型制品的力學(xué)性能開始提高。又由于這時(shí)分子的纏結(jié)主要在粒子內(nèi)部,可影響流動(dòng)性,但流動(dòng)性能卻很好;達(dá)到190℃時(shí),由于粒子已經(jīng)完全破壞,形成相互纏結(jié)的鏈團(tuán)結(jié)構(gòu),在這種加工工藝條件下所獲得的制品仍有較好的力學(xué)性能,但是,分子間的纏繞使其加工流動(dòng)性能變差。在助劑配方及加工工藝條件相同的情況下,無(wú)論P(yáng)VC樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量如何,150℃以下加工得到的制品,凝膠化度為零。加工溫度在150℃以上、215℃以下的范圍內(nèi),制品的凝膠化度隨加工溫度的升高而升高。在同一溫度下,相對(duì)分子質(zhì)量較低的PVC制品比相對(duì)分子質(zhì)量較高的制品的凝膠化度要高些。調(diào)整凝膠化度,可以改善PVC產(chǎn)品的后加工性能,優(yōu)化制品的最終性能。
制品的凝膠化度介于60 %~65 %,制品中初級(jí)粒了尚未完全熔化、大部分熔合的時(shí)候,制品的沖擊強(qiáng)度最大,即對(duì)應(yīng)于加工溫度大于185℃的時(shí)候,此時(shí)所成型的制品沖擊強(qiáng)度最大[16]。相對(duì)分子質(zhì)量大的PVC比相對(duì)分子質(zhì)量小的沖擊強(qiáng)度要大。潤(rùn)滑性較強(qiáng)的體系由于潤(rùn)滑劑的作用使分子物理連接作用下降,形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)弱,沖擊強(qiáng)度較低。制品的屈服性能與凝膠化度關(guān)系不大,凝膠化度介于40 %~100 %,制品的屈服強(qiáng)度和屈服伸長(zhǎng)率幾乎相同。制品的斷裂性能也與凝膠化度有很密切的關(guān)系,凝膠化度在60 %時(shí),制品的斷裂強(qiáng)度最高,凝膠化度在70 %時(shí),制品的斷裂伸長(zhǎng)率最高[17]。
分別在150℃、170℃、180℃、190℃的溫度下加工PVC樹脂,并在160℃時(shí)用毛細(xì)管流變儀擠出,觀察擠出制品的外觀時(shí)發(fā)現(xiàn),隨加工溫度的升高,擠出外觀逐漸變?yōu)榇植?甚至發(fā)生熔體破裂。這說(shuō)明PVC顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,凝膠度增大。相同條件下加工的物料隨測(cè)試溫度的升高,物料擠出外觀改善,熔體破裂現(xiàn)象減輕。控制凝膠化度,初級(jí)粒子結(jié)構(gòu)消失,制品容易得到表面光滑、細(xì)膩的效果。
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