PVC配合の耐寒性を改善する方法

PVC配合の耐寒性を改善する方法

PVCプラスチックは、物理的および機械的特性が優れており、建築材料、包装材料、電子材料、日用品などの製造に使用でき、産業、農業、建設、輸送、電力などのさまざまな分野で広く使用されています。電気通信とパッケージング。

耐寒性と耐低温性が低いため、硬質PVCの使用温度の下限は一般に-15ºCであり、特定の面でPVC材料の用途が制限されます。 PVC樹脂と添加剤の調整により、PVCプラスチックの耐寒性を効果的に向上させ、低温のニーズに対応できます。

Xiongxing Groupは、26年以上のPVC製造経験と専門の研究開発チームに依存してこの記事を作成し、公式の観点からPVCの耐寒性を向上させるいくつかの方法に焦点を当て、誰もが学び、参照できるようにしています。

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PVC樹脂は、一種の非結晶性の極性ポリマーです。 そのガラス転移温度は分子量に応じて75〜105度です。 相対分子量が大きいほど、粘度が高くなり、PVC高分子鎖間のファンデルワールス引力または絡み合いの程度が高くなります。 これに対応して、PVCチェーンセグメントが増加し、材料の耐低温性が向上します。

従来のPVC配合では、寒い北の冬の気候に対処するだけでよい場合は、粘度がわずかに高い、つまり平均分子量がわずかに大きいPVC樹脂を選択できます。 同じグレードの粘度の高いPVC樹脂でも、グレードの低い樹脂でもかまいません。

さらに、-30ºCに耐えることができる血液バッグなど、特別な要件を持つ一部の製品では、高重合度のポリ塩化ビニル樹脂（平均重合度が2000を超える）を使用できます。 これは、重合度の高いPVCが従来のPVCよりも優れているためです。 樹脂の結晶化度と架橋構造が大きいため、高分子間を滑りにくくなり、弾性が増し、分子量が増加し、分子間ファンデルワールス力と分子内化学結合力が増加して、優れた耐寒性が得られます。

PVC軟質製品の重要な配合成分として、可塑剤は軟質製品の性能に大きな影響を与えます。 製品を低温で使用する必要がある場合は、可塑剤の種類を選択する必要があります。 現在、耐寒性可塑剤として使用されているのは、主に脂肪酸二塩基酸エステル、線状アルコールフタレートエステル、二価アルコール脂肪酸エステル、およびエポキシ脂肪酸モノエステルである。 報告によると、N、N-二置換脂肪酸アミド、ナフテン系ジカルボン酸エステル、およびクロロメトキシ脂肪酸エステルも、優れた低温性能を備えた耐寒性可塑剤です。

PVC軟質製品の耐寒性の向上は、一般に耐寒性可塑剤の量を増やすことで得られます。 DOA（アジピン酸ジオクチル）、DIDA（アジピン酸ジオクチル）、DOZ（アジピン酸ジオクチル）、DOS（セバシン酸ジオクチル）は、耐寒性可塑剤の代表的なものです。 、耐寒性を向上させるための補助可塑剤としてのみ使用でき、その投与量は通常、主可塑剤の5-20パーセントです。

さらに、2,2、4-トリメチル-1、3-ペンタンジオールジイソブチレート（TXIB）、ステアリン酸ブチル、LHAT酸ジエチレングリコールジ-2-エチルエステルなど。耐寒性可塑剤としても機能します。

Xiongxing Groupの科学研究チームの研究者は、フィルムの耐寒性靭性と低温伸びを改善するために、耐寒性可塑剤とヘキサメチルリン酸トリアミドを一緒に使用する方が良いと指摘しました。 ヘキサメチルリン酸トリアミド自体は耐寒性可塑剤ではありませんが、さまざまな可塑剤の凝固点を効果的に低下させ、フィルムの耐寒性を高めるという目的を達成することができます。

PVCの劣った低温耐衝撃性を改善する効果的な方法は、ガラス転移温度が低く、室温での弾性が高いポリマーを追加することです。これらはまとめてモディファイアと呼ばれます。 添加されるポリマーは、PVCと同様の溶解度パラメーターを持ち、特定の相互溶解性を持ち、2つの構造のブレンドを形成できるため、製品の低温衝撃強度が向上します。

CPEは、製品の低温性能と衝撃強度を向上させることができます。 CPEの量が増えると、PVC製品の衝撃性能は徐々に向上します。 ある程度増量すると、PV C製品の低温衝撃性能は安定する傾向にあり、約8〜9部で適切なコストパフォーマンス比に達します。 粉末ニトリルゴム（NBR）の量が増えると、硬質PVCの低温衝撃強度は徐々に増加します。

EVAは、優れた流動特性、低いガラス転移温度、優れた低温強化効果を備えていますが、コストが高くなります。

ACRは、優れた低温衝撃強度と耐候性を備えており、製品の外観を向上させることができます。 一般的に、5つのパーツを追加することで良い効果を得ることができます。 耐衝撃性の高いMBSはガラス転移温度が低く、PVC材料の低温脆性の改善に効果がありますが、耐候性は劣ります。

ABSは、PVC材料の低温衝撃強度を高めると同時に、製品の外観を向上させることができます。

さらに、ゴム相を含み、ガラス転移温度が低いSBSやその他の物質も、PVCの耐衝撃性と耐寒性を向上させることができます。

それだけでなく、Xiongxing Groupの研究者は、改質軟質PVCの耐寒性を研究し、配合改質軟質PVCの耐寒性がポリマー改質剤の種類と投与量によって明らかに影響を受けることを示しました。 さまざまなテスト方法を通じて、Elvaloy 711（エチレン-酢酸ビニル一酸化炭素共重合体）、NBR -26（バルクニトリルゴム）、Chemigum P83（事前架橋粉末ニトリルゴム）およびその他のポリマー改質剤が大幅に使用できることがわかりました。ソフトPVCの耐寒性を向上させ、VA含有量の少ないCPEやEVAなどの特定のポリマー改質剤は、ソフトPVCの耐寒性を損ないます。 ニトリルゴム改質剤は、軟質PVCの中（ガソリン）耐性を向上させ、それによってガソリンに浸した軟質PVCの低温性能を向上させることができます。

K -175 C、N -550 Cなどの市販の耐寒剤は、実際には、PVCの低温柔軟性と衝撃強度を向上させるために開発されたスチレン改質剤です。 ガラス転移温度が低く、PVCとの適合性が高いため、特定の可塑化および強化効果があります。 したがって、PVCに添加した後、PVCの低温性能を改善および改善することができます。

熱可塑性エラストマー（TPE）は、室温でゴム弾性を示し、高温で可塑化および成形できる合成材料の一種です。 そのため、このタイプのポリマーはゴムや熱可塑性プラスチックの特性を備えており、複合材料として使用できます。 強化剤は、複合材料のマトリックス材料としても使用できます。 このような材料には、主にポリウレタン、スチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、シンジオタクチック1、2-ポリブタジエン、およびポリアミド製品が含まれます。 。 現在、スチレンとポリオレフィンは、複合材料の強化剤としてより一般的に使用されています。

PVC-TPE製品の耐寒性は、少なくとも軟質PVCの耐寒性よりも低くはありません。 耐寒性可塑剤と耐寒性配合を使用した場合でも、PVC-TPEは-45で良好な弾性を維持します。 船舶用シール、コンテナ用シール、マリンホースなどの耐寒性・耐海水性製品としても、PVC-TPEが人気です。 H4040、H3303などのTPEは、PVCとの互換性が良好です。 添加後、PVCの低温柔軟性を大幅に向上させ、曲げに対する耐性を大幅に向上させ、脆化点を低減することができます。

日本のプラスチック技術会社も、熱可塑性ポリウレタン-ポリ塩化ビニルエラストマーを開発しました。 この材料は、TPUとPVC、および混合後の3番目の成分を混合して作られています。 TPUとPVCの優れた特性を十分に発揮し、次の利点があります。

（1）TPUはPVCの可塑剤として使用され、過去に軟質PVCに存在していた可塑剤の移行と揮発の問題を排除します。

（2）PVC材料の脆化温度も-30度から-68度に低下し、特別な耐寒性グレードに達しました。

軟質PVCの耐寒性に対するフィラーの影響は、可塑剤の吸収に関係しています。 一般的な傾向として、可塑剤の吸収は少ないです。 フィラーは耐寒性にほとんど影響を与えませんが、カーボンブラックや硬質粘土などの可塑剤の吸収は大きいです。PVCの充填剤は、PVCの耐寒性を大幅に低下させます。

硬質PVCにフィラーを添加すると、衝撃性能に影響を与えることがよくあります。特に、フィラーの量が増えると、低温脆性が増加します。 これは、フィラーを無機粒子としてPVCに添加すると、分子鎖の間に充填されるためです。 量が少ないと、いくつかの分子鎖の隙間を埋めて補強の役割を果たします。 または、分子鎖の間を埋めて、分子間の距離を広げ、システムの靭性を高めます。 しかし、その投与量が増加すると、分子間距離が増加するにつれて、分子間力が破壊されます。 温度を上げると、分子鎖の可動性が低下し、外部からの衝撃に耐える材料の能力が大幅に低下します。 そのため、硬質塩ビの低温衝撃性能に悪影響を及ぼします。

硬質PVCにフィラーを添加すると、衝撃性能に影響を与えることがよくあります。特に、フィラーの量が増えると、低温脆性が増加します。 これは、フィラーを無機粒子としてPVCに添加すると、分子鎖の間に充填されるためです。 量が少ないと、いくつかの分子鎖の隙間を埋めて補強の役割を果たします。 または、分子鎖の間を埋めて、分子間の距離を広げ、システムの靭性を高めます。 しかし、その投与量が増加すると、分子間距離が増加するにつれて、分子間力が破壊されます。 温度を上げると、分子鎖の可動性が低下し、外部からの衝撃に耐える材料の能力が大幅に低下します。 そのため、硬質塩ビの低温衝撃性能に悪影響を及ぼします。

フィラー処理後、材料の引張特性は向上しますが、低温耐衝撃性の向上は明らかではありません。 その理由は、フィラー粒子がPVC分子鎖のアクティブスペースを占めるためです。 活性フィラーとPVC分子鎖との結合力は増加しますが、この増加は分子が引き伸ばされたときの分子の強度を増加させるだけであり、材料の脆性はフィラー粒子の増加によってのみ増加します。

ナノ炭酸カルシウムと超微細炭酸カルシウムがPVCに添加されています。 サイズ効果が小さいため、同様のモディファイア効果があります。 一定の投与量範囲内では、PVC材料の低温性能を向上させることができますが、ガラス転移温度が低いため、改質剤ほど効果は明ら​​かではなく、一定量を添加すると低温脆性になります。材料のが増加します。

一般的な配合では、加工助剤の量を減らしながら可塑化を促進する内部潤滑剤の量を増やすことができますが、この方法は耐寒性配合では推奨されません。 加工助剤の機能は、PVCの加工性を向上させるだけでなく、潤滑剤に置き換えられない製品の低温性能を大幅に向上させることです。

最も一般的に使用されている軟質PVC難燃性可塑剤はリン酸トリクレジルですが、リン酸トリクレジルの低温性能は非常に低いため、耐寒性を考慮する必要がある場合はリン酸アルキルを使用する方が適しています。

一般的な安定剤は、PVC製品の耐寒性に悪影響を及ぼします。 さまざまな種類の安定剤は、形状や物理的特性が異なるため、製品の耐寒性にさまざまな影響を及ぼします。 それは不可欠であり、量が限られているため、この側面は一般的な製剤設計ではめったに考慮されません。

要するに、耐寒性に優れた添加剤を選択/変更し、耐寒性ポリマーをいくつか導入し、一連の配合調整方法を導入することで、PVC材料の耐寒性を改善して低温使用の要件を満たすことができます。 同時に、加工温度、冷却温度、牽引速度、構造設計など、PVC製品の耐寒性にも一定の影響を与える多くの側面にも注意を払う必要があります。

Xiongxingグループの実験科学研究室の一部

要約すると、Xiongxing Groupの科学研究担当者は、PVCフォーミュラを設計する際には、アプリケーション条件、製品構造、処理装置、プロセス条件などのすべての要素をフォーミュラと一緒に考慮し、対応する調整を行う必要があることを示唆しています。実験。 耐寒性に優れたPVC配合をご用意ください。