聚氯乙烯树脂的形态与聚合方法
高聚合度聚氯乙烯的合成
高聚合度聚氯乙烯的合成
高聚合度聚氯乙烯（HPVC）树脂一般是指平均聚合度在1700~4000的PVC。
HPVC树脂的合成以悬浮法为主，聚合工艺又可细分为低温法和扩链剂法。
低温法合成的树脂呈长链线型、规整性和结晶度较高，制品质量可靠，但是低温下聚合热传递难度大，对装置撤热系统要求苛刻，生产周期长，故而在高温下辅助于添加扩链剂非常必要。
扩链剂法即在聚合体系中添加带双键的反应性单体，比如邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、马来酸二烯丙酯（DAM）、三聚氰酸三烯丙酯（TAIC）、乙二醇二甲酯丙烯酸酯（EGDMA）、丙三醇二（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等，使PVC分子间形成交联或缠结，聚合度增加。
聚氯乙烯的结构式
聚氯乙烯的结构式聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）是一种重要的合成树脂，其结构式为[-CH2-CHCl-]n。
它是由氯乙烯单体经过聚合反应而成的高分子化合物，具有优异的物理性质和化学稳定性，广泛应用于建筑、电子、医疗、包装等领域。
聚氯乙烯的结构中，每个单体分子中的氯原子与相邻单体分子中的氢原子形成了氢键，从而使得聚合物分子间的相互作用增强，提高了聚合物的强度和硬度。
同时，氯原子的存在也使得聚氯乙烯具有较好的耐腐蚀性和耐候性，能够在恶劣环境下长期使用。
聚氯乙烯的制备方法主要有乳液聚合法、悬浮聚合法和乙烯氯化法。
其中，乳液聚合法是最常用的方法之一，它是将氯乙烯单体与乳化剂、水等混合后，在催化剂的作用下进行聚合反应，得到聚氯乙烯乳液。
悬浮聚合法则是将氯乙烯单体与水、乳化剂、溶剂等混合后，在搅拌的条件下进行聚合反应，得到聚氯乙烯颗粒。
乙烯氯化法则是将乙烯与氯气在催化剂的作用下进行反应，得到氯乙烯单体，再进行聚合反应得到聚氯乙烯。
聚氯乙烯的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 建筑领域：聚氯乙烯管道、地板、墙板、屋顶等建筑材料，具有防水、防火、隔音、保温等优良性能。
2. 电子领域：聚氯乙烯电线、电缆、绝缘材料等，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好等特点。
3. 医疗领域：聚氯乙烯制成的输液管、血袋、手术器械等，具有无毒、无味、耐腐蚀等特点。
4. 包装领域：聚氯乙烯制成的塑料袋、瓶子、盒子等，具有耐磨、耐腐蚀、透明度高等特点。
聚氯乙烯作为一种重要的合成树脂，在各个领域都有广泛的应用。
随着科技的不断发展，聚氯乙烯的制备方法和应用领域也在不断拓展和改进，为人们的生活带来了更多的便利和舒适。
聚氯乙烯知识点
第六章：聚合物产品典型生产工艺聚氯乙烯聚合工艺、工艺流程、应用与改性定义：聚氯乙烯（PVC)是一种含微晶的无定形热塑性塑料，相对分子质量约：4万~15万。
用途：绝缘材料、防腐蚀材料、日用品材料，建筑材料、农用材料氯乙烯聚合一般按自由基机理进行，PVC树脂的产生方法：悬浮聚合法。
常用的塑料有聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP) 和聚氯乙烯(PVC) 。
根据介质不同，聚合方法有四种，分别是本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合。
一：聚合工艺1、单体：氯乙烯（纯度要求：≥99.98）单体，由乙烯氧氯化法或乙炔法生产。
2、分散剂：a、主分散剂：纤维素醚、部分水解的聚乙烯醇eg:甲基纤维素MC；羟丙基甲基纤维素HPMC作用：控制颗粒大小的作用b、助分散系：小分子表面活性剂、低水解度的聚乙烯醇作用：提高颗粒中的孔隙率3、引发剂:主要用复合型的引发剂。
选择在反应温度下引发剂的半衰期为2h，以达到匀速聚合的要求eg:过氧化二月桂酰、过氧化二环已酯4、其他助剂5、工艺条件：温度：氯乙烯悬浮聚合温度：45~65℃，要求严格控制误差±0.2℃由于氯乙烯易发生单体链转移反应，因此在生产中主要由温度控制相对分子质量，聚合时间：4~8h二、工艺流程采用间歇操作注意：氯乙烯是致癌物三、应用与改性应用方面：PVC耐酸、耐碱良好，可作防腐材料PVC电气性能优良，广泛用作绝缘材料PVC具有很好的隔水性和阻燃性，广泛用于制造水管、浴帘、电线。
PVC分子间结合力较强，受热后容易放出HCI，纯粹的PVC 树脂不能直接加工使用，必须加入各种添加剂配料后制成各种塑料制品。
PVC塑料性能具有多样化，可制成硬质、半硬质品和软质制品。
PVC加工成型容易，可以方便地用挤出、吹塑、压延、注射等方法加工成各种管材、棒材、薄膜等。
改性方面：原因：聚氯乙烯树脂热稳定性差，使其加工性能恶化，制品性能下降PVC的抗冲击性、耐老化性、耐寒性能等均较差改性方法：改变聚氯乙烯大分子链结构，氯乙烯与其他单体共聚合，聚氯乙烯与增强材料及其它配合剂的复合，聚氯乙烯与其他聚合物共混等方法。
聚氯乙烯(PVC)材料概述
3
2.氯乙烯单体的聚合
nCH2=CHCl
（CH2-CHCl）n
聚合过程中聚合度由聚合温度来控制，聚合速率由引发剂用量来调
节。工业上采用的聚合方法有四种：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和 溶液聚合。
硬质PVC（UPVC）的化学稳定性
化学介质 硫酸 氢氧化钠 甲醛 乙醇 汽油 苯 丙酮 氯磺酸
浓度/% 质量变化/%
30
0.007
30
-0.042
37
0.020
95
0.020
120
-0.026
一天后，分层失光
2h即发白，分层
0.5h后全部碳化
拉伸强度保持率/% 90.0 94.2 94.5 90.8 91.4
制品，但反应热不易排除
溶液聚合 容易
低
糊状
成本高，树脂与溶剂分离及溶剂回收工艺复杂，仅限于 制造特殊涂料
4
三、聚氯乙烯性能
PVC塑料的综合性能
性能
硬质PVC 软质PVC 性能
硬质PVC 软质PVC
相对密度
1.35~1.46 1.16~1.35 最高工作温度/℃
70
50~100
吸水率（浸24h）/% 拉伸强度/MPa
6
2.热性能：
Tg是PVC的理论使用温度的上限无论受热或日光都能 引起变色，逐渐变为黄色、橙色、 棕色直到黑色，伴随着力学性能和 化学性能的降低。
7
3.化学性能：
PVC具有良好的化学稳定性。耐大多数油类、醇类和脂肪族的侵蚀， 但不耐芳烃、氯代烃、酯类等有机溶剂，环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷 等是PVC良好溶剂。
聚氯乙烯(PVC)树脂
3缺点
二、光、热、氧的稳定性极差——添加稳定剂 PVC树脂支链上的氯原子不稳定，光、热、氧非常敏感，很容易分解。纯PVC树 脂在90℃时就会轻微降解，对所以说纯粹的PVC树脂是不能加工的，必须添加热稳 定剂才能加工。
铅盐单体 金属皂
复合铅盐稳 定剂 稳定剂
有机辅助热
稳定剂 抗氧剂 硬脂酸钙
钙锌稳定剂
聚合方法 悬浮聚合 乳液聚合 本体聚合 温度调节 容易 容易 难 聚合度 低 高 低 聚合物形态 粉状小粒子 糊状 粉状小颗粒 工艺及产物特点
工艺成熟后，后处理简单，质量好，成本低， 占PVC总产量90%左右，用途广泛。
生产易连续化，产品粒细，但后处理复杂， 含杂质较多，电绝缘性、热稳定性及色泽较 差，一般用于糊塑料。 工艺简单，树脂纯度高，性能优异，适宜制 造高度透明制品，但反应热不易排除 成本高，树脂与溶剂分离及溶剂回收工艺复 杂，仅限于制造特殊涂料
聚氯乙烯（PVC）树脂
陈军强 2017.12.01
目录
1
第 1 部分
简介Βιβλιοθήκη 2第 2 部分检测
3
第 3 部分
缺点
4
第 4 部分
其他辅料
第 1 部分
简介
1简介
概述
定义：聚氯乙烯，简称PVC（Polyvinyl chloride polymer），是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成的热 塑性树脂。 分子式：（CH2-CHCl）n
3缺点
四、流动性差，塑化能力差——添加润滑剂
降低聚合物分子之间 的摩擦力，增加聚合 物的加工流动性和均 匀性
减少聚合物熔体与螺 杆、料筒和模体之间 的黏结强度，降低它 们之间的摩擦力
3缺点
润滑剂种类 • 单硬酸甘油酯 简称单甘酯，含酯量要大于42%，它属于纯内润滑剂，熔点 58℃左右，作为内润滑剂的性能很优秀，应用很广泛。 • 硬脂酸钙 硬脂酸钙作为内润滑剂还具有促进塑化的优点，但长期受热以后制 品很容易变红，而且添加量不能过大，一般不能超过0.7%。 • 硬脂酸 硬脂酸是一种内外润滑剂，它在添加量少的时候是一种外润滑剂，添 加量刚好的时候是内润滑剂，而添加量大的时候，多出的部分有起到了外润滑 剂的作用。一般不使用它作为润滑剂，而是作为钙粉的包覆物质来使用的。 • DOP DOP作为一种内润滑剂它还具有促进塑化、增加流动性、降低熔体粘 度等作用，是一种很好的润滑剂。但是由于它的挥发点是180℃，这使得它制 品在加工过程中容易挥发，使得产品变脆，力学性能降低。 • 石蜡、PE蜡。。。
各PVC树脂简介new
高聚合度聚氯乙烯（HP-PVC）树脂一简介高聚合度聚氯乙烯（简称HP-PVC）是指平均聚合度在1700（K≥80）以上的聚氯乙烯树脂。
HP-PVC的牌号以平均聚合度分，有2000、2500、3000、4000、和8000等几种，以平均聚合度为2500最常用。
生产方法有悬浮法和乳液法或微悬浮法。
优点：强度高、回弹性好、压缩永久性变形小、耐热、耐寒、耐老化、耐疲劳、抗磨、蠕变性小等，对制品有一定的消光作用。
高聚合度聚氯乙烯树脂（YH2500）采用低温生产工艺，PVC分子链团的结晶相大大提高，分子量的增大使无规分子链间的缠绕点增多，大分子链滑移困难，因而其拉伸强度大、伸长率高，制品硬度随温度变化小，具有橡胶材料的消光性及类似交联结构，手感好。
相比之下，普通PVC软质制品的力学强度偏低，其耐热性、耐寒性、耐久性差，增塑剂易迁移，弹性不足等缺陷，制约了其在高档产品中的应用，YH2500树脂的开发，改进了普通PVC 材料的力学性能尤其是冲击回弹性，压缩永久变形率与磨耗得到良好改进。
使之达到了弹性材料的要求。
HP-PVC用于软制品时使用寿命较长。
K值为95的HP-PVC树脂比通用PVC树脂的增塑剂吸收速度快、吸收量大、密度小，用于轻量化的汽车配件、耐磨耐折的电线电缆、民用鞋底、地板覆层、屋顶卷材等。
HP-PVC压缩回弹性能比通用PVC有明显提高，可作为橡胶的替代品，适用于汽车的弹性体复合物、工业机械垫料和其他弹性部件。
HP-PVC树脂复合物具有良好的抗撕裂性能。
可用于汽车制动装置和加速器踏板敷层及代替具有相同的耐磨损性能的材料，如用做高抗撕裂软膜。
HP-PVC树脂复合物具有较宽的使用温度、较低的脆化温度和优良的耐高温和耐蠕变性能，硬度对温度的依赖性小，可制作耐寒、耐油、耐老化、耐海水等制品，如输送热水或油类介质的耐热管和电缆护套、电器孔塞衬垫。
HP-PVC树脂可用在医学领域，如塑料血袋、输液管等，但要求其不含有毒性物质、溶出性小、生物相溶性好(如溶血性低、抗凝血性好)等,因此要求HPVC树脂在生产过程中不使用有毒助剂(如甲苯、腈基团等),树脂残留VCM含量低,热稳定性高。
氯乙烯乳液聚合方法制造聚氯乙烯增塑树脂
单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子
的凝聚，从而得到粒径很小的聚合物树脂，一般
乳液法生产的 PVC 树脂的粒径为 0.10.2mm，悬浮 法为 20―200mm。引发剂体系与悬浮聚合也有所
不同，通常是含有过硫酸盐的氧化还原体系。干
燥方法也设计成可以保持较小的粒径的方式,常
它们是她的化身，在每一个夜晚，她都和它们约会，将那些悄悄话告诉它们
叫分散型树脂），少量用于乳胶。在欧洲，各种
它们是她的化身，在每一个夜晚，她都和它们约会，将那些悄悄话告诉它们
乳液工艺也用于生产通用树脂，尤其是压延和挤 出用树脂。
氯乙烯乳液聚合方法的最终产品为制造聚
氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊树脂 （E-PVC），工业生产分两个阶段：第一阶段氯乙
烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳，它是
常采用一些喷雾干燥剂。由于不可能将乳化剂完 全除去，因此用乳液法生产的树脂不能用于生产
需要高透明性的制品如包装薄膜或要求吸水性
很低的制品如电线绝缘层。一般来说乳液聚合
PVC 树脂的高于悬浮聚合的树脂，然而需要以液 体形式配料的用户使用这种树脂，如糊树脂。在
美国大部分乳液聚合的树脂产品都是糊树脂（又
乳液聚合生产工艺
乳液法聚合是在乳化剂存在下，将 VCM 分散
在水中形成乳状液，然后引发聚合生产乳液 PVC
树脂的方法.策合时，整个体系发生了相转变过 程，即从开始时的液一液乳状液系统.经聚合后
转变为固一液乳状液系统。
它们是她的化身，在每一个夜晚，她都和它们约会，将那些悄悄话告诉它们
乳液聚合与悬浮聚合基本类似，只是要采用 更为大量的乳化剂，并且不是溶于水中而是溶于
后，经剪切作用崩解为直径更小的颗粒而形成不 沉降的聚氯乙烯增塑糊，工业上称之为聚氯乙烯
聚氯乙烯(pvc)树脂
详细描述
微悬浮聚合生产工艺是一种能够生产高分子量聚氯乙烯树脂的方法，通过将氯乙烯单体、 微悬浮剂、水和其他添加剂在聚合反应器中进行聚合反应，形成微小颗粒状的聚氯乙烯 树脂。该工艺具有产品性能优异、应用范围广等优点，在高端领域有较好的应用前景。
溶液聚合生产工艺
总结词
适用于特殊性能产品的生产工艺
VS
详细描述
04
PVC树脂的环境影响与 可持续发展
PVC树脂的环境影响
生产过程中的环境污染
PVC树脂的生产过程中需要使用大量的化学原料，如氯气和乙烯， 这些原料的加工和运输过程中可能对环境造成污染。
废弃物处理问题
PVC树脂不易在自然环境中分解，如果处理不当，可能对土壤和水 源造成污染。
温室气体排放
PVC树脂的生产过程中会产生大量的温室气体，加剧全球气候变化。
聚氯乙烯(pvc)树脂
目录•Biblioteka PVC树脂的简介 • PVC树脂的生产工艺 • PVC树脂的改性 • PVC树脂的环境影响与可持续发展 • PVC树脂的市场与发展趋势
01
PVC树脂的简介
PVC树脂的定义
01
聚氯乙烯（PVC）树脂是一种由氯 乙烯单体通过聚合反应生成的聚合 物，是一种白色或微黄色的热塑性 塑料。
常用的稳定剂包括铅盐稳定 剂、有机锡稳定剂、稀土稳 定剂等，可根据具体需求选
择合适的稳定剂。
稳定改性后的PVC树脂具有良 好的热稳定性和耐候性，广泛 应用于建筑材料、汽车零部件
等领域。
填充改性
填充改性是通过添加填充剂来改善PVC树脂的物理机械性能和加工性能的一种方法。
常用的填充剂包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石等无机物和木粉、纸浆等有机物，可根 据具体需求选择合适的填充剂。
聚氯乙烯分子结构
聚氯乙烯分子结构聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物，是一种广泛应用于工业和家庭用品中的塑料。
它的分子结构由氯乙烯单体的重复单元组成，这些单元通过共价键连接在一起。
聚氯乙烯的分子式为（C2H3Cl）n，其中n表示聚合度，即聚合物中单体的重复次数。
聚氯乙烯的分子结构具有以下特点：1.单体结构：氯乙烯的化学式为CH2=CHCl，它由两个碳原子、三个氢原子和一个氯原子组成。
氯乙烯中的碳原子之间通过双键连接在一起，而氯原子连接在双键上的一个碳原子上。
2.共价键连接：在聚合过程中，氯乙烯分子中的双键会被打开，形成一个自由基中间体。
多个自由基中间体之间会发生相互作用，并与其他氯乙烯单体分子相连，形成共价键连接。
3.聚合度：聚氯乙烯的分子结构由氯乙烯单体的重复单元组成。
聚合度决定了聚氯乙烯的分子量，分子量越大，聚氯乙烯的物理性质越好。
4.线性结构：在大多数情况下，聚氯乙烯是一种线性聚合物，即每个单体只与两个相邻的单体连接在一起。
但也可以通过引入交联剂或改变聚合条件，使聚氯乙烯具有分支或交联结构。
5.氯原子的存在：聚氯乙烯中的氯原子对其性质有着重要的影响。
氯原子的存在使聚氯乙烯具有良好的耐化学性和抗腐蚀性，但也使其在高温下易分解。
聚氯乙烯的分子结构对其物理性质和化学性质都有着重要影响。
其线性结构使其具有良好的抗拉强度和耐用性，可以应用于制造各种硬质和柔软的塑料制品。
与其他塑料相比，聚氯乙烯的成本较低，韧性好，易于加工和成型。
然而，聚氯乙烯也存在一些问题。
首先，聚氯乙烯的生产过程中会释放出有害物质，如氯气、二噁英等，对环境和人体健康带来潜在风险。
其次，聚氯乙烯在高温下易分解，释放出有毒氯化物气体。
因此，在使用聚氯乙烯制品时需要注意避免长时间高温暴露。
总结起来，聚氯乙烯的分子结构由氯乙烯单体的重复单元组成，具有线性结构和良好的抗拉强度。
尽管聚氯乙烯存在一些环境和健康问题，但其广泛应用于工业和家庭用品中，说明其具有重要的经济和应用价值。
聚氯乙烯
肪烃和芳香烃等有机溶剂。
HPVC/SBR共混型热塑性弹性体工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域（约5%），所以聚氯乙烯没有明显的溶点，约在80℃左右开始软化，热扭变温度（ 1.82MPa负荷下）为70-71℃，在加压下150℃开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至于黑色）。
工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95万。
而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万。
硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。
硬质聚氯乙烯可以用增强材料。
[2]材料性质给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件密度 1380 kg/m3杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa拉伸强度(σt) 50-80 MPaElongation @ break 20-40%Notch test 2-5 kJ/m2玻璃转变温度87℃熔点212℃Vicat B1 85℃导热率 (λ） 0.16 W/m.K热膨胀系数 (α） 8 10-5 /K热容(c) 0.9 kJ/(kg·K)吸水率 (ASTM) 0.04-0.4折射率硬质成型品 1.52~1.55Price 0.5-1.25kg聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。
但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体，例如二恶英。
聚氯乙烯的燃烧分为两步。
先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃，然后在400-470℃发生碳的燃烧。
成型性能1.无定形料，吸湿性小，流动性差，为了提高流动性，防止发生气泡，宜事先干燥。
2.极易分解，特别是在高温下与钢、铜接触更易分解（分解温度200度）。
成型温度范围小，必须严格控制料温。
3.使用螺杆式注射机及直通喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料。
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聚氯乙烯树脂的形态与聚合方法
赵 新,骆建敏,张建斌
(新疆大学理化测试中心,新疆乌鲁木齐830046)
摘 要:用透射式电镜和X-射线衍射分析对国内外三种聚合方式合成的聚氯乙烯树脂进行了表面形态的比较观察和聚集态结构的研究,测量了树脂粒子的平均粒径,分散系数以及树脂的有序结构.结果表明聚合方法对树脂形态、粒径、分散系数和聚集态结构均有一定程度的影响.
关键词:聚氯乙烯树脂;形态;粒径;聚合方法
中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:1000-2839(2004)02-0155-03
Relationship between the Morphology of the Polyvinyl Chloride Resin
and Its Polymerization Method
ZHAO Xin,LU O Jian-min,ZHAN G Jian-bing
(P hysics and Chemistry Detect Center,X inj iang Univ ersity,Urumqi,X inj iang830046,China)
Abstract:T he a ppar ent mo rpholog y,the sta te of agg r egation and the par ticle diameter s o f po ly viny l chlor ide resins by different po lymer izatio ns ar e inv est ig ated by tr ansmiting elect ro n micr oscopy and X-ray diffr actio n pat-terns.T heir aver age diamet er and the disper sion co efficient ar e mea sur ed.T he r esults sho w that the mo rpholo-gy,the stat e o f ag gr eg atio n and the par ticle diamet ers of the r esin ar e Co nnected closely with the met ho d o f polymer izatio n.
Key words:po ly viny l chlor ide resin;mor pho lo gy;par ticle dia meters;st ate of ag g reg atio n
聚氯乙烯(PVC)树脂可由悬浮、乳液和原位乳液等多种聚合方式合成,其产量是仅次于聚烯烃的第二大合成树脂,是生产聚氯乙烯制品的基础原料.为了保证聚氯乙烯制品的成型和使用的要求,该树脂在加工成型的配方设计中,通常需要添加各种辅料和助剂[1,2].这些添加的辅料和助剂的分散与吸收程度显然与聚氯乙烯树脂的形态与聚集态结构密切相关,并直接影响到制品的加工和使用性能[3].为了考察不同聚合方式与聚合物形态的关系,我们使用透射式电镜和X-射线衍射分析对国内外三种聚合方法得到的聚氯乙烯树脂进行了表面形态的比较观察和聚集态结构的研究,探讨了影响其形态、平均粒径、分散系数和聚集态结构的主要原因.
1 实验部分
1.1 聚氯乙烯树脂
我们选用了国内外三家聚氯乙烯生产厂家用不同的聚合方法得到的聚氯乙烯树脂产品,作为电镜观
察和X-衍射的样品并分别编号为A,B,和C,其主要物性参数如表1所示.
1.2 透射电镜观察
聚氯乙烯树脂颗粒置于乙醇溶液中,经30min的超声波分散后,粘入铜网.在日立H-600型透射电镜下观察其形态以及分散相颗粒的大小和分散情况.表1 聚氯乙烯树脂的表观密度和聚合方法样品
(N o.)
表观密度
(g/ml)
聚合方法A0.52悬浮聚合
B0.54原位聚合
C0.50乳液聚合
第21卷第2期新疆大学学报(自然科学版)V ol.21,N o.2 2004年5月Jo urnal of X injiang U niv er sity(N atur al Science Editio n)M a y,2004
收稿日期:2003-12-19
作者简介:赵新(1950-),男,教授.
1.3 X-射线衍射分析
用日本MacScience,Co.,Ltd的M18XHF22-SRA型衍射仪,靶源CuKa,管压40kV,电流30m A,扫描速率2°/min,扫描范围1.5°～40°.
2 结果与讨论
2.1 树脂形态的观察
图1中的A,B和C分别为不同生产厂家生产的三种聚氯乙烯树脂的透射式电镜观察照片,放大倍数均为10×104.由这些照片可见,A号样品的颗粒形状与粒径的均匀性均较差,树脂颗粒呈不规则球形,甚至有棒状形态存在.这是由于氯乙烯单体在悬浮聚合过程中,悬浮的单体液滴在水中不稳定,容易粘连串珠并形成了棒状聚合物所致.与A号样品相比,B与C样品的形态与粒径更均匀一些.这表明在乳液聚合过程中,单体与乳化剂形成的乳状液分散的比较均匀和稳定,从而获得了较为均匀的树脂产品.C号样主要呈圆球状,似乒乓球形态,这是乳液液滴的形状使然.而B号样品则显示为多边形,主要呈苯环状.这是由于B号样品是在碳酸钙微孔中的原位聚合,受碳酸钙的微孔形状所致,因而树脂颗粒也保持了其微孔的形态.聚氯乙烯树脂的这几种形态,直接导致了它们堆砌程度不同,其表观密度值的变化正好印证这一点.一般说来,树脂松散性和表面积越大,越有利于加工过程中辅料的分散与吸收.
图1 三种聚氯乙烯树脂的透射式电镜照片
2.2 平均粒径(D-)与粒度分散系数(e)
树脂的粒径由电镜照片量出并按下式统计了树脂的平均粒径与粒径分散系数
D-= n i=1D-i/n,(1)
e=[ m i=1(D i-D-)2/(n-1)]1/2/D-.(2)式中D i和n分别表示被测树脂的粒径和数目,样品测试结果如表2所示.
由表2可见三种聚氯乙烯树脂平均粒径均在55～65 nm量级之间,其中B和C样品的粒径均大于A,这反映出乳液聚合与悬浮聚合在聚合体系中,微本体液滴形状和平均直径方面的差异和分散程度.由于C号样品形貌接近圆形,其分散系数较小,而A和B样品为不规则的多边形,故较球形的分散系数大了一倍.这再次反映出聚合方法对聚氯乙烯树脂形态的影响.表2 不同聚合方法的聚氯乙烯树脂的
平均粒径与分散系数
样品
(N o.)
平均粒径
(nm)
分散系数
(%) -
A559
B658
C634
2.3 树脂的聚集态结构
图2为不同聚合方法得到的X射线衍射图.
156新疆大学学报(自然科学版) 2004年
图2 不同聚合方法的聚氯乙烯树脂的X -射线衍射图
(2A 悬浮聚合,2B 原位聚合,2C 乳液聚合)
由图2中的2A 和2C 可见,不同聚合方法获得的聚氯乙烯树脂在2 为18.5°和24.2°.附近均分别出现了半高宽为0.32的弥散峰,表明了它们的聚集态结构均为长程无序的无规结构.特别是微乳液原位聚合的样品2B 在2 为29.2°出现了尖锐的结晶峰,显示了其含有部分结晶结构的事实,这正是与其它二种聚合方法的差异之处.通常高聚物的结晶过程与温度和杂质密切相关[4]
,在微乳液原位聚合中,由于微乳液的液滴温度较均匀.同时作为微乳液原位聚合的载体,碳酸钙也起了“成核剂”的作用,有利于有序结构的形成,因而在此种聚合方式中出现了新的晶面和衍射峰.
综上所述,三种聚氯乙烯树脂颗粒形态,粒径和有序结构的差异,主要是与聚合方法有关.换言之,氯乙烯的聚合方式,不但决定了其树脂颗粒的形态、粒径的变化而且影响了其聚集态结构的变化.参考文献:
[1]李玉斌,陈晓农等.聚氯乙烯的热可逆共价交联[J ].高分子学报,2000(6):696-700.
[2]林师沛.聚氯乙烯塑料配方设计指南[M ],北京:化学工业出版社,2002.
[3]徐定宇.聚合物形态与加工[M ].北京:中国石化出版社,1992,58-72.
[4]中国科技大学高分子物理教研室编著.高聚物的结构与性能[M ].北京:科学出版社,1981,121-129.
责任编辑:闫新云157
第2期赵新等:聚氯乙烯树脂的形态与聚合方法。