高相對分子質量PVC(pvc)樹脂,又稱高聚合度樹脂,是指平均聚合度1700~4000的PVC樹脂(HPVC)。
HPVC樹脂通常采用低溫法或添加擴鏈劑法生產。所得PVC樹脂具有特有的長鏈結構或網狀交聯和纏結結構,間規立構性和結晶度提離,因此:
1)有較高的物理性能,可加人大量增塑劑塑化,用作軟質PVC使用壽命較長。
2)具有類似彈性體的特征,耐磨性好,壓縮水久形變小,回彈性離,抗撕裂性能好。
3)其有較寬的使用溫度范圈,耐熱性高。脆化溫度較低,耐候性優良,耐蠕變性好,硬度對溫度的依賴性小。
4)可降低制品的光澤性,提供附著力和低折光率等。
HPVC加工溫度較通用PVC樹脂高10~45℃,可單獨使用。也可與多種彈性體或通用型PVC共混改性,應用于汽車、建筑材料、電線電纜和電器、制鞋等工業。
HPVC的制造方法有:
(1)低溫聚合法 前已述及,PVC樹脂的相對分子質量受聚合溫度支配,聚合溫度越低。則聚合度越高。如生產聚合度為2500的PVC樹脂,聚合溫度在35~40℃ ,下表為聚合度與聚合溫度的關系。由此可見,要生產聚合度>4000的PVC樹脂必須使聚合溫度低于30℃。
HPVC的聚合度和聚合溫度的關系
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聚合溫度/℃
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30
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25
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20
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10
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聚合度
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4200
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6030
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8460
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9000
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然而,在低溫下聚合。如仍采用通用型PVC樹脂的引發劑,則無法保證足夠的聚合速度。反應時間會過長。因此,須選用低溫高效引發劑,以保證足夠的聚合反應速度,并使聚合反應釜有足夠的傳熱面積,及時將熱量傳出釜外。保持聚合溫度恒定。
常用的低溫高效引發劑有過氧化二異丁酰、過氧化二碳酸二乙酯及ACSP等有機過氧化物,低溫活性偶氮類化合物,氧化還原引發劑和有機鋰化合物等。當溫度足夠低時(如-32℃),向單體的鏈轉移反應被抑制而趨于停止,自由基終止速率將大大超過向VCM鏈轉移速率。PVC的相對分子質量也將受到引發劑活性及其濃度的形晌。
(2)添加擴鏈劑法 在VCM聚合體系中,添加少量含有多烯反應基團的物質與VCM共聚。則聚合物中含有具有反應活性的懸掛雙健,隨著反應進行,懸掛雙健將引起分子間的交聯,從而得到高相對分子質量的PVC樹脂。采用此法可在較高溫度下獲得比通常高的聚合度的PVC樹脂,如下表所示。
低溫懸浮聚合體系中使用擴鏈劑時聚合度和聚合溫度的關系
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聚合溫度/℃
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40
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35
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30
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鏈擴劑用量/份(100份VCM)-1
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0.13
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0.09
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0.06
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平均聚合度
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4000
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6000
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8400
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常用的擴鏈劑有:鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、
馬來酸二烯丙酯(DAM)、三聚氰酸三烯丙酯、1. 2-聚丁二烯、1. 6一乙二醇二烯丙酯、1.6一已二醇二乙烯酯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯聚合物、雙酚A改性聚乙二醇二烯丙酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙烯酯、四甲基醚乙二醇二丙烯酸酯等。擴鏈劑種類和作用是調節聚合度的主要因紊。每種擴鏈劑都有一臨界用量。低于臨界用量時,隨擴鏈劑用量增加,聚合度增加,主要生成高相對分子質量線性樹脂;高于臨界用量時,聚合度增加至某值后隨即降低,且伴有凝膠產生。由此看來,采用此法生產的HPVC中包含兩種成分:①線性高相對分子質量PVC組成的連續相,提供制品強度、熱塑性和部分彈性;②分散相一網狀交聯結構的凝膠作為類彈性體,提供彈性、消光性等。但隨凝膠含量增加,塑化溫度增高,加工性明顯變壞。合理選擇聚合溫度和擴鏈劑用量,調節聚合度和凝膠含量,兼顧制品性能和加工性能是此法的關鍵。