氯化聚乙烯(CPE)为饱和高分子材料,外观为白色粉末,无毒无味,具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。
中文名称 | 聚乙烯基 | 外文名称 | ChlorinatedPolyethylene |
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结构式 | [CH2-CHCl-CH2-CH2]n | 英文简称 | CPE或CM |
1)CPE是一种饱和橡胶,有优秀的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱、化学药品性能。
2)CPE耐油性能优秀,其中耐ASTM1号油、ASTM2号油性能极佳,与NBR相当;耐ASTM3号油性能优良,优于CR,与CSM相当。
3)CPE中含有氯元素,具有极佳的阻燃性能,且有燃烧防滴下特性。其与锑系阻燃剂、氯化石蜡、Al(OH)3三者适当的比例配合可得到阻燃性能优良、成本低廉的阻燃材料。
4)CPE无毒,不含重金属及PAHS,其完全符合环保要求。
5)CPE具有高填充性能,可制得符合各种不同性能要求的产品。CPE的加工性能好,门尼粘度(ML1211+4)在50-100间有多种牌号可供选择。
补强填充体系
CPE是一种非自补强性橡胶,需有补强体系才能达到较好的强度。其补强填充体系与通用橡胶相似,补强剂以炭黑、白炭黑为主,白炭黑能提高CPE的抗撕裂性能,而且能组成间甲白体系,提高CPE与骨架的粘合。CPE具有高填充性,填充体系主要有碳酸钙、滑石粉、陶土等。
增塑体系
酯类增塑剂是CPE最常用的增塑剂,如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和己二酸二辛酯(DOA),它们的溶解度参数与CM接近,其相容性良好。DOA、DOS用于胶料中可赋予胶料优良的耐寒性。
稳定防护体系
CPE受热时或在硫化(非过氧化物硫化体系)时将脱出氯化氢,因此在配方中要使用具有吸酸作用的稳定剂,如硬脂酸钙、硬脂酸钡、三盐基硫酸铅或氧化镁。
CPE的硫化体系(重要)
CPE为饱和橡胶,通用普通硫磺硫化体系不能对其有效的硫化。
CPE硫化体系应用比较早的是硫脲体系,其中最有效的是Na-22,但Na-22硫化速度慢,老化性能差,压缩永久变形很高,而且Na-22为严重致癌物质,硫化时产生难闻的气味,在国外已经限制使用。
现阶段CM硫化体系应用比较成熟的是过氧化物硫化体系,其硫化速度较快,产品物理性能好,压缩永久变形小。过氧化物不适用于较低压力下、无模硫化。过氧化物体系可用于胶带的生产,制品物理性能好,耐热、耐油性能好。该体系配合时,加入助交联剂如TAIC、TAC、TMPTM、hva-2,可明显提高其物理机械性能及耐热性。由于过氧化物是自由基反应产生交联,一些酸性的填料会影响到自由基的生成,故此类填料不宜采用。
EataMixTCHC是一种复配型的CPE专用硫化剂,该产品无毒,是由上海悠伦化工引进国内,以满足国内需要。
TCHC可以用廉价的芳烃油作增塑剂,硫化胶性能优良。MgO的活性对TCHC体系硫化胶物理性能及老化性能影响不大,超细Mg(OH)2做酸吸收剂与吸碘值150的高活性氧化镁相当,可以取代昂贵的进口高活性氧化镁,极大的降低制造成本。
应用成本比国外的噻二唑体系低很多,能适用于各种硫化工艺,包括较低温度,无模无压低压硫化。此种体系混炼胶硫化速度较快,硫化胶的物理性能优良,压缩永久变形低,耐热氧、臭氧老化、耐油性能好,同时也是CPE与二烯类橡胶有效的共交联体系,已经成功应用在胶管行业。TCHC硫化速度较过氧化物慢,但能在较低温度、无压无模条件下硫化,且硫化胶性能优良。
近几年,美国GEO公司、德国莱茵化学推出了新型的噻二唑硫化体系,与胺类促进剂配合,硫化效果好,但此体系化学成分不公开,且价格高昂,国内推广缓慢。
噻二唑体系主要有交联剂与促进剂组成。主要的交联剂有ECHO.A、ECHO.MB、TDD。主要促进剂有Vanax808、EataAccelDH、NC。是一类很有发展前途的助剂。
氯化聚乙烯(CPE)为饱和高分子材料,外观为白色粉末,无毒无味,具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性),与其它高分子材料具有良好的相容性,分解温度较高,分解产生HCl,HCL能催化CPE的脱氯反应。高分子材料表面积研究是非常重要的,高分子材料表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的,国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测,现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法,国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的,请参看我国国家标准(GB/T19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作,由于样品吸附能力的不同,有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间,如果测试过程没有实现完全自动化,那测试人员就时刻都不能离开,并且要高度集中,观察仪表盘,操控旋钮,稍不留神就会导致测试过程的失败,这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb2400比表面积分析仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器(兼备直接对比法),更重要的F-Sorb2400比表面积分析仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备,其测试结果与国际一致性很高,稳定性也很好,同时减少人为误差,提高测试结果精确性。
氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯(HDPE)经氯化取代反应制得的高分子材料。根据结构和用途不同,氯化聚乙烯可分为树脂型氯化聚乙烯(CPE)和弹性体型氯化聚乙烯(CM)两大类。热塑性树脂除了可以单独使用以外,还可以与聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、ABS等树脂甚至聚氨酯(PU)共混使用。在橡胶工业中,CPE可作为高性能、高质量的特种橡胶,也可以与乙丙橡胶(EPR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)等其它橡胶共混使用。
聚乙烯土工膜出厂价在13000元/吨左右。
聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同,分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(LOW DENSITY POLYETHYLENE,LDPE)俗称高压聚乙烯,因密度较低,材质最...
可以用燃烧法判断聚乙烯和聚氯乙烯:聚乙烯:容易燃烧,燃烧速度快,有熔融滴落现象,火焰上端黄色,下端蓝色,燃烧时候有石蜡燃烧味。聚氯乙烯:很难燃烧,燃烧的离比较慢,离开火后即就灭,火焰呈上端黄色,下端绿...
20世纪90年代末,国内对高性能阻燃橡胶的需求越来越大,特别是电线电缆行业、汽车配件制造业的发展,带动了对橡胶型CPE的消费需求。橡胶型CPE是一种综合性能优良、耐热氧臭氧老化、阻燃性佳的特种合成橡胶。
主要应用于:电线电缆(煤矿用电缆、UL及VDE等标准中规定的电线),液压胶管,车用胶管,胶带,胶板,PVC型材管材改性,磁性材料,ABS改性等等。塑改型CPE主要使用在PVC型材改性方面(如:CPE135A),作为抗冲ACR的替代物,目前在国内PVC型材厂家基本上都是使用CPE作为抗冲改性剂。树脂型CPE主要应用于阻燃ABS生产方面,与无机阻燃剂三氧化二锑起阻燃协同作用,并在一定程度上提高抗冲性能(如:CPE135C,CPE132C)。
第四章精讲聚乙烯基塑料
综述了近年来聚乙烯基导电复合材料研究进展,包括聚乙烯/炭黑、聚乙烯/石墨、聚乙烯/碳纳米管导电复合材料等,分析了聚乙烯基导电复合材料的导电机理,指出导电填料的种类及性质、基体材料、加工工艺均会对导电复合材料的性能产生影响。最后,研究了聚乙烯基复合材料的阻温效应,并对其应用前景进行了展望。
根据应用范围的不同,PVC可分为:通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的;高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂;交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。
根据氯乙烯单体的获得方法来区分,可分为电石法、乙烯法和进口(EDC、VCM)单体法(习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法)。
根据聚合方法,聚氯乙烯可分为四大类:悬浮法聚氯乙烯、乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。悬浮法聚氯乙烯是产量最大的一个品种,约占PVC总产量的80%左右。悬浮法聚氯乙烯按绝对黏度分六个型号:XS-1、XS-2……XS-6;XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型号中各字母的意思:X-悬浮法;S-疏松型;J-紧密型。
根据增塑剂含量的多少,常将PVC塑烯塑料分为:无增塑PVC,增塑剂含量为0;硬质PVC,增塑剂含量小于10%;半硬质PVC,增塑剂含量为10-30%;软质PVC,增塑剂含量为30-70%;聚氯乙烯糊塑料,增塑剂含量为80%以上。
摘要:本文主要介绍了一种新开发的的特种树脂——乙烯基聚酯树脂。
关键词: 乙烯基 应用 聚酯树脂
1、 前言
目前,国内外的不饱和聚酯树脂和环氧乙烯基酯技术发展较快,种类繁多,包括最为常用的邻苯型树脂和间苯型树脂、环氧乙烯基酯树脂,但综观以上各大类不饱和树脂,用户在决定用于具体应用场合时的树脂选择并不多。一般情况下,选择邻苯型不饱和树脂或间苯型不饱和树脂用于常规的FRP制作,选用乙烯基酯树脂用于有高强度要求或耐腐蚀场合的复合材料制作,但是,乙烯基酯树脂的成本相对较高,在一些非耐腐蚀场合并有高力学性能要求的复合材料制作时,目前国内外客户只能选择环氧乙烯基树脂。近期上海富晨化工有限公司新研发推出了一种新型的高性能不饱和树脂,称乙烯基聚酯树脂(Vinyl Polyester Resin, 简称“VPR“),该树脂综合了乙烯基酯树脂和通用不饱和树脂的特点,从而让用户有更多的选择。
2、 乙烯基聚酯树脂(VPR)性能介绍
VPR乙烯基聚酯树脂是一种溶于苯乙烯液含有不饱和双键的特殊结构的不饱和聚酯树脂,VPR乙烯基聚酯树脂具有较好的耐蚀性能,优于间苯型不饱和树脂,力学性能与标准型环氧乙烯基树脂相当的,尤其是耐疲劳性能和动态载荷性能;另外,较通用树脂,VPR乙烯基聚酯树脂又具有良好的耐候性能,同时VPR乙烯基聚酯树脂又具有良好的玻纤浸润性能和工艺性能,适合于各种FRP成型工艺,包括纤维缠绕、拉挤、手糊、喷射等各种复合材料工艺。
2.1 VPR乙烯基聚酯树脂的基本树脂指标
VPR乙烯基聚酯树脂具有中低粘度的特点,与一般的间苯型不饱和聚酯树脂或环氧乙烯基酯树脂无异,表2.1中列出了VPR乙烯基聚酯树脂的常规指标。
表2.1 液体树脂的指标(25℃):
项 目 |
数 值 |
测试方法 |
外观 |
透明淡黄液体 |
|
粘度 Pa S |
0.50 |
GB/T 7193-2008 |
酸值mg KOH/g |
13 |
GB/T 2895-2008 |
固体含量 % |
60 |
GB/T 7193-2008 |
胶凝时间 min |
13-30 |
GB/T 7193-2008 |
安定性 |
25℃下6个月 |
2.2 VPR乙烯基聚酯树脂的力学性能
富晨系列VPR乙烯基聚酯树脂具有与乙烯基酯树脂相当的力学性能,具有良好的韧性和抗疲劳特性,更具有较高的延伸率,我们对目前常用的间苯型不饱和聚酯树脂与标准型乙烯基酯树脂进行了力学性能比较,表2.2中列出了有关性能比较表。
表2.2 树脂浇铸体物理特性比较( 25℃)
项目 |
VPR-01 |
VPR-02 |
间苯(199) |
环氧乙烯基 |
拉伸强度 MPa |
70 |
80 |
64 |
82 |
拉伸模量 MPa×103 |
3.2 |
3.2 |
4.0 |
3.28 |
延伸率 % |
3.5 |
4.5 |
2.4 |
4.8 |
弯曲强度 MPa |
120 |
110 |
110 |
115 |
弯曲模量 MPa×103 |
3.7 |
3.6 |
3.5 |
3.7 |
Barcol硬度 |
40 |
45 |
40 |
40 |
热变形温度 ℃ |
105 |
100 |
115 |
105 |
2.3 VPR乙烯基聚酯树脂的耐腐蚀性能
VPR乙烯基聚酯树脂能够提供与环氧乙烯基酯树脂相当的力学性能的同时,也具有良好的耐腐蚀特性,较通用的不饱和聚酯树脂更好的耐腐蚀特性,表2.3中列出了,VPR乙烯基聚酯树脂的几个常规耐腐蚀特性。
表2.2 VPR-01乙烯基聚酯树脂的耐腐蚀特性
化学介质 |
浓度(%) |
建议使用温度(℃) |
化学介质 |
浓度(%) |
建议使用温度(℃) |
|
盐酸 |
10 |
70 |
丙酮 |
ALL |
NR |
|
氢氧化钠 |
5 |
40 |
乙醇 |
10 |
50 |
|
40 |
35 |
四氯化碳 |
ALL |
50 |
||
硝酸 |
10 |
30 |
氯水 |
ALL |
40 |
|
氨水 |
20 |
40 |
干氯气 |
ALL |
60 |
|
氯化钡 |
ALL |
90 |
燃料油 |
ALL |
80 |
|
硫酸 |
50 |
40 |
双氧水 |
10 |
40 |
|
氯化铁 |
100 |
50 |
机油 |
ALL |
80 |
|
次氯酸 |
10 |
40 |
苯酚 |
ALL |
NR |
|
硝酸铝 |
ALL |
70 |
铬酸钠 |
ALL |
60 |
|
氯化铵 |
ALL |
60 |
尿素 |
30 |
40 |
注:1、ALL— 表示“100%浓度”或“饱和溶液”, NR— 表示“不推荐;
2、在玻璃钢制作时,尤其是耐碱场合及其它强腐蚀场合,应该进行后固化处理;
3、由于试验条件的局限,本公司只提供了常规化学品介质的耐温数据。
3、 乙烯基聚酯树脂(VPR)的应用
由于VPR乙烯基聚酯树脂的独特性能以及较为合理的成本,使该新型材料具有广泛的应用前景:
3.1 混凝土中的玻璃钢加强筋:
在常规的钢筋混凝土中,各种腐蚀性气体、腐蚀剂、防冻剂和盐等与钢筋接触后生锈膨胀,导致混凝土开裂减少了钢筋混凝土的使用寿命,在化工污染严重地区、海岸建筑、海洋结构件、水边码头的建筑物受到的腐蚀尤为严重。而玻璃钢筋混凝土是用玻璃钢筋代替普通钢筋来增强混凝土,从而大大的提高混凝土结构的综合性能和使用寿命。玻璃钢钢筋混凝土是近年来国外开发的一种新型建筑材料,展示了良好的发展前景和应用潜力,年增长率为15%。目前一般通过拉挤成型制作玻璃钢加强筋,其中较常用的基体树脂为环氧树脂和乙烯基酯树脂和一部分不饱和聚酯树脂,考虑到混凝土本身及一些介质的腐蚀性、经济性,以及玻璃钢加强的各种力学性能强度等,VPR乙烯基聚酯树脂是最佳的选择,VPR乙烯基聚酯树脂制作的玻璃钢加强筋除了优越的耐腐蚀性能外,还具有下述的优点:
(1)整体性好,VPR玻璃钢筋混凝土能够承受剧烈的温差变化。因为玻璃钢筋混凝土的线膨胀系数相近,不会破坏整体构造。
(2)抗震效果好,VPR玻璃钢轻质高强,可以减少建筑物的重量,减少地震造成的危害,节省建筑材料及基础建筑结构。
(3)介电性能优越,玻璃钢是绝缘体,在高频电磁场中,玻璃钢不会如钢筋那样由于涡流效应而产生热量,导致热应力产生的混凝土开裂,另外玻璃钢是非金属材料,对于电磁波的发射、吸收没有影响,适合于非磁性环境要求的设备结构。同时玻璃钢筋混凝土轻质高强,易于搬运和安装,特别适合大跨度结构件等,除此之外,较普通钢筋混凝土,其隔音、隔热及减振等性能均更优越。
3.2 高压FRP制品的制作:
在一些油田的石油开采中等工业生产中,需要大量的纤维缠绕玻璃钢管道,由于在石油开采中,要考虑耐腐蚀性、耐高压性和耐温性等要求,目前常用的树脂为乙烯基酯树脂和环氧树脂,但VPR乙烯基聚酯树脂是一个更好的选择。结合高压FRP管道的应用要求,VPR乙烯基聚酯树脂具有以下特点:
(1)耐腐蚀性能:油田的传输介质中含有氯离子等各种腐蚀介质,pH值一般介于6.2~8.3之间,同时一些油田如胜利油田处于滨海地区,土壤盐碱含量高,地下水位高,内外腐蚀均很重。而选用VPR乙烯基聚酯树脂就可以很好耐油田环境的腐蚀;
(2)耐高压性:一般高压玻璃钢管线的的正常工作压力要求达到24Mpa,而常规的通用不饱和树脂不可能达到该要求;
(3)耐温性:油田中的输送介质的温度均较高,虽然就不同的阶段时的温度有所差别,但基本上能够达到65-75℃,而通用不饱和树脂在该温度下使用时,基体树脂易发生力学强度损耗、化学降解等,从而影响制品的复合强度,最后导致玻璃钢制品失效。
3.3 船舶制品:
玻璃钢船舶由于轻质、耐腐蚀和表面光洁等特点,而在各个国家得到大量推广使用。而选用VPR乙烯基聚酯树脂较通用树脂具有更高的耐温度性能、耐腐蚀性能、耐水性能和力学强度,不失为一种作为船舶制品的上佳的结构材料。我们对VPR乙烯基聚酯树脂按《玻璃纤维增强塑料耐水性试验方法》(GB2575-89)进行了耐水性试验,结果见表3 .1:
表3.1 VPR—1乙烯基聚酯树脂耐水性试验
试 验 条 件 |
结 果 |
24小时25℃ |
增重0.015% |
2小时100℃ |
增重0.43% |
从以上的数据可以VPR乙烯聚酯树脂具有良好的耐水性能。
3.4 大型FRP产品制作:
目前由于玻璃钢制品的特点,在生产中得到大量的应用,如一些大型储罐、风能装置中的叶片等,国外一般在制作大型FRP储罐时,均会选择一种整体材料,即从结构树脂到耐腐蚀树脂均会选择乙烯基酯树脂,而在国内由于成本方面的因素,结构树脂会基本上选用通用树脂,在需要防腐蚀的玻璃钢制品一侧用乙烯基酯树脂。厚度一般情况下为2-3mm,但这个结构可能会导致最后防腐蚀的失效,这是因为由于作为结构层的通用树脂的强度不高或高温下的强度保留率不高,如在大型尺寸的整体玻璃钢储罐制作中,在高位液体盛放时,在储罐的下部,FRP壁受的内压是相当大的,采用通用树脂的情况下就容易出现失效,同时,若内侧的液体经常有排入或放出的情况下,FRP储罐承受的实际不是一种静态载荷,而更多情况下的是一种动态载荷,则就要求结构树脂的耐疲劳性能或韧性好,而VPR乙烯基聚酯树脂就能很好的满足这种技术要求,同时代替部分乙烯基树脂作为结构树脂可以节省成本。另外如大型的风机叶片的制作(大于20m的尺寸等),不仅要求树脂有较高的力学强度,又要求结构树脂具有良好的耐疲劳性能,VPR乙烯基聚酯树脂是一个良好的选择,同时VPR乙烯基聚酯树脂又较通用的树脂具有更好的耐候性。
3.5 耐疲劳FRP拉挤型材:
由于VPR乙烯基聚酯树脂良好的工艺性和耐疲劳特性,比较适合拉挤玻璃钢型材的制作,因为VPR乙烯基聚酯树脂可以提供更佳的力学强度和性能,而较乙烯基树脂更具有成本上的优势。
3.6 胶衣树脂:
另外,根据VPR乙烯基聚酯树脂的韧性特点,可以适合制作胶衣树脂,我们对VPR乙烯基聚酯树脂进行了耐沸水煮性能试验,结果如下:
项目 |
煮沸时间 |
结果 |
丙二醇类胶衣 |
3d |
表面呈微裂纹,失重 |
新戊二醇类胶衣 |
9d |
表面呈微裂纹,失重 |
VPR乙烯基聚酯树脂 |
30d |
表面良好 |
从上面的试验结果表明,VPR乙烯基聚酯树脂具有良好的耐水煮性能,适合制作胶衣的制作。
4、 结论
从以上的介绍中可以看出:乙烯聚酯树脂(VPR)不失为一种高性能的特种树脂,在复合材料领域值得推广。
来源:上海富晨
聚氯乙烯基本简介
简称PVC,由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万~12万范围内,具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,80~85℃开始软化,130℃变为粘弹态,160~180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60MPa左右,冲击强度5~10kJ/m²;有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬,溶解性也很差,只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中,对有机和无机酸、碱、盐均稳定,化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中,用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维,称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。