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  • 氯化聚乙烯基本概述、硫化體系、配合體系及其用途介紹
  • 本站編輯:鞏義市白云塑膠助劑有限公司發布日期:2020-09-09 15:39 瀏覽次數:

一、氯化聚乙烯基本介紹

氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯經氯化合成的一種新型彈性體材料,根據其含氯量、殘余結晶度以及其它技術指標,氯化聚乙烯產品可分為橡膠型氯化聚乙烯(CM)和樹脂型氯化聚乙烯(CPE)兩大類,當氯質量分數在30%~40% 時就會表現出彈性體的性能。

1.1、橡膠型氯化聚乙烯(CM)和樹脂型氯化聚乙烯的區別(CPE)

CM大分子鏈上含有數量很大的無規排列的氯原子,分子的規整度低,大分子柔性增加,導致CM呈現出橡膠的特性;

CPE大分子中氯原子含量本身就不高且均為嵌段式分布,這會使CPE分子具有長亞甲基鏈段,大分子具有一定規整度,有利于形成結晶,使CPE具有一定的剛性。

用低壓聚乙烯HDPE制得的氯化聚乙烯,其耐高溫熱老化性能比用高壓聚乙烯制得的氯化聚乙烯要好。一般常用密度為0.93~0.96g/cm3,平均分子量為5~25萬,熔融指數在0.01~2.0g/10min之間的聚乙烯來制造氯化聚乙烯。

氯化聚乙烯的氯化程度對其性能影響很大。氯含量低于15%時是塑料;氯含量為16~24%時是熱塑性彈性體;氯含量在25~48%之間為橡膠狀彈性體;氯含量為49~58%時為類似皮革狀的半彈性硬聚合物;氯含量高至73%時則成為脆性樹脂。

在高壓聚乙烯中引進約27%的氯,結晶就完全消失,而在結晶度較高的低壓聚乙烯中引進約30%的氯,結晶也會完全消失。作為橡膠彈性體,氯含量最好在30~40%范圍內。

目前商品氯化聚乙烯橡膠的含氯量大多在25~45%范圍內。一般氯含量增大時,耐油、耐透氣性、阻燃性變好;氯含量降低,則耐寒性、回彈性、抗壓彎曲性能較佳。

氯化聚乙烯基本概述、硫化體系、配合體系及其用途介紹

氯化聚乙烯CPE/CM性能指標

1.2、氯化聚乙烯的表觀性質是啥樣的

氯化聚乙烯為飽和高分子材料,外觀為白色粉末,無毒無味,具有優良的耐侯性、耐臭氧、耐化學藥品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及著色性能。韌性良好(在-30℃仍有柔韌性),與其它高分子材料具有良好的相容性,分解溫度較高,分解產生HCl,HCL能催化CPE的脫氯反應。

1.3、氯化聚乙烯的特征

①CPE是一種飽和橡膠,有優秀的耐熱氧老化、臭氧老化、耐酸堿、化學藥品性能。

CPE耐油性能優秀,其中耐ASTM1號油、ASTM 2號油性能極佳,與NBR相當;耐ASTM 3號油性能優良,優于CR,與CSM相當。

③CPE中含有氯元素,具有極佳的阻燃性能,且有燃燒無滴落特性。其與銻系阻燃劑、氯化石蠟、Al(OH)3三者適當的比例配合可得到阻燃性能優良、成本低廉的阻燃材料。

④CPE無毒,不含重金屬及PAHS,其完全符合環保要求。

CPE具有高填充性能,可制得符合各種不同性能要求的產品。CPE的加工性能好,門尼粘度(ML121 1+4)在50-100間有多種牌號可供選擇。

1.4、氯化聚乙烯 - 發展歷史

20世紀60年代,德國Hoechst公司首先研制成功并實現工業化生產。我國從20世紀70年代末開始研制氯化聚乙烯。最早是由安徽省化工研究院研制成功“水相懸浮法合成CPE技術”,并先后在安徽蕪湖、江蘇太倉、山東濰坊建成了500~1000t/a 不同規模的生產裝置。20世紀90年代初,山東濰坊化工廠從德國引進了6000t/a的CPE成套生產裝置。開始時生產樹脂型氯化聚乙烯,主要用作PVC的抗沖改性劑及工程塑料如ABS的阻燃改性劑。


二、氯化聚乙烯的硫化體系

氯化聚乙烯為飽和橡膠,通用普通硫磺硫化體系不能對其有效的硫化。硫化體系分為四大硫化體系:

①. 硫脲體系,②. 過氧體系,③ 噻二唑體系,④. 三唑二巰基胺鹽體系。

2.1. 硫脲體系

氯化聚乙烯硫化體系應用比較早的是硫脲體系,其中最有效的是Na-22,但Na-22硫化速度慢,老化性能差,壓縮永久變形很高,而且Na-22為嚴重致癌物質,硫化時產生難聞的氣味,在國外已經限制使用。

2.2. 過氧體系

現階段氯化聚乙烯硫化體系應用比較成熟的是過氧化物硫化體系,其硫化速度較快,產品物理性能好,壓縮永久變形小。過氧化物體系可用于膠帶的生產,制品物理性能好,耐熱、耐油性能好。該體系配合時,加入助交聯劑如TAIC、TAC、TMPTM、HVA-2,可明顯提高其物理機械性能及耐熱性。由于過氧化物是自由基反應產生交聯,一些酸性的填料會影響到自由基的生成,故此類填料不宜采用。但過氧化物不適用于較低壓力下、無模硫化,工藝要求高,難以在大多數的橡膠制品工藝上應用。

2.3. 噻二唑體系

EataMixTCHC是一種復配型的氯化聚乙烯專用硫化劑,該產品無毒。TCHC可以用廉價的芳烴油作增塑劑,硫化膠性能優良。MgO的活性對TCHC體系硫化膠物理性能及老化性能影響不大,超細Mg(OH)2做酸吸收劑與吸碘值150的高活性氧化鎂相當,可以取代昂貴的進口高活性氧化鎂,極大的降低制造成本。

應用成本比國外的噻二唑體系低很多,能適用于各種硫化工藝,包括較低溫度,無模無壓低壓硫化。此種體系混煉膠硫化速度較快,硫化膠的物理性能優良,壓縮永久變形低,耐熱氧、臭氧老化、耐油性能好,同時也是氯化聚乙烯與二烯類橡膠有效的共交聯體系,已經成功應用在膠管行業。TCHC硫化速度較過氧化物慢,但能在較低溫度、無壓無模條件下硫化,且硫化膠性能優良。

2.4.三唑二巰基胺鹽體系

三唑二巰基胺鹽硫化劑是整合了噻二唑硫化劑和促進劑(正丁醛和苯胺縮合物)有效基團的單一物質,克服了噻二唑及促進劑對橡膠交聯后,鍵的不規則分布缺點,使得橡膠交聯體成為穩定結構。相對于噻二唑體系,該鹽還因特殊基團的引入從而改變了體系的PH值,由強酸性變成中性,改變了酸性填料對體系的不良影響,使得橡膠交聯時更具化學活性。因此該體系交聯的氯化聚乙烯橡膠在物理性質或化學性質都有著質的提升。能用芳烴油、氧化鎂、氫氧化鎂作為原料,適合低溫無壓低壓硫化工藝條件,硫化速度快,比噻二唑更快,添加量少,單價優惠,硫化溫度內不分解,不產生臭味,環保無毒。

三、氯化聚乙烯應用配合體系

3.1.補強填充體系

氯化聚乙烯是一種非自補強性橡膠,需有補強體系才能達到較好的強度。其補強填充體系與通用橡膠相似,補強劑以炭黑、白炭黑為主,白炭黑能提高氯化聚乙烯的抗撕裂性能,而且能組成間甲白體系,提高氯化聚乙烯與骨架的粘合。氯化聚乙烯具有高填充性,填充體系主要有碳酸鈣、滑石粉、陶土等。

3.2.增塑體系

酯類增塑劑與芳香烴類增塑劑是氯化聚乙烯最常用的增塑劑,如對苯二甲酸二辛酯(DOTP)、己二酸二辛酯(DOA)、三苯三酸三辛酯、芳烴油等,它們的溶解度參數與CM接近,其相容性良好。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)已經由于環保問題停止使用。DOA、DOS用于膠料中可賦予膠料優良的耐寒性,DOS非常適用于對耐熱、耐低溫同時有要求的情形下。

3.3.穩定防護體系

氯化聚乙烯受熱時或在硫化(非過氧化物硫化體系)時將脫出氯化氫,因此在配方中要使用具有吸酸作用的穩定劑,如硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、三鹽基硫酸鉛或氧化鎂。

韌性哥注:有客戶并用Renprene TPV+CPE,由于沒有加穩定防護體系,發覺注塑的時候都燒焦了,注塑溫度才170~180°C。

四、氯化聚乙烯的用途

在熱塑性樹脂工業中,CPE除了可以單獨使用以外,還可以與聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、ABS等樹脂甚至聚氨酯(PUR)共混使用。

在橡膠工業中,CM可作為高性能、高質量的特種橡膠,也可以與乙丙橡膠(EPR)、丁基橡膠(I I R)、丁腈橡膠(NBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)等其它橡膠共混使用。

氯化聚乙烯可用作聚氯乙烯、ABS及其他聚烯烴的改性劑,可提高聚氯乙烯韌性及改善乙烯的印刷性及阻燃性,用于制造不燃且耐化學試劑的地板材料、人造革、板材等??捎糜诟纳颇z黏劑的韌性和阻燃性。還可用于制造泡沫塑料、薄膜、板材、層壓材料等。

氯化聚乙烯既可以作為PVC硬制品的抗沖擊改性劑,大量地用于塑料門窗生產和管材生產;又能作為特種橡膠取代氯丁橡膠,用于電線電纜和膠管膠帶行業。

來源:高分子網,及其他未知第一作者,韌性哥團隊整理


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