Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. ПВХ. Часть 4

Теперь о физико-химической структуре материала. Хотя, как правило, молекулы ПВХ имеют длину около 800-1500 мономерных единиц, необходимы более точные определения молекулярной массы из-за влияния молекулярной массы на переработку смолы. Например, смола с более высокой молекулярной массой обычно используется для гибких применений. Смола с более низкой молекулярной массой обычно используется в литьевом формовании. На практике молекулярный вес измеряется методом вискозиметрии раствора. Растворение точного количества смолы в растворителе и измерение изменения вязкости раствора по сравнению с чистым растворителем коррелирует с молекулярной массой смолы. Хотя вискозиметрия в растворе не дает прямого измерения молекулярно-массового распределения ПВХ в результате механизма полимеризации и переноса цепи, существуют методы, которые могут это делать с достаточной степенью точности. Наиболее распространенный метод называется характеристической вязкостью, хотя иногда используется относительная вязкость. Европейские производители используют K-значение, двузначное число от 35 до 80, полученное из измерений вязкости раствора.

При определении характеристической вязкости ее значение у смолы ПВХ составляет 0,65 и 1,10, а для труб — около 0,88-0,92. Смолы выше этого значения используются для производства гибких продуктов. Типичное зерно суспензионной смолы состоит из трех различных типов частиц, полученных в результате полимеризации, осаждения и агломерации, упомянутых ранее. Зерно поливинилхлорида, имеющее диаметр около 150 микрон, называется частицей III стадии. Внутри частицы стадии III находятся агломерированные структуры, состоящие из более мелких частиц размером около 1 микрона, называемые частицами стадии II. Между частицами стадии II находятся пустоты, возникающие в результате усадки капли в процессе ее полимеризации. Эта усадка происходит потому, что полимер ПВХ является более плотным и, следовательно, требует меньшего объема на единицу массы, чем жидкий мономер. Отдельные молекулы ПВХ, обычно не кристаллические, называются частицами I стадии. При разрыве перицеллюлярной мембраны из-за усадки образуется внутренний объем пустоты — пустое пространство между частицами стадии II.

Теперь поговорим об обработке и применении соединений ПВХ. Для начала заметим, что ПВХ является универсальным полимером, применение которого в широком диапазоне промышленных сфер стало возможным благодаря использованию добавок, которые придают ударную вязкость, гибкость или термическую стабильность. В то же время эти добавки в значительной степени зависят от технологичности и стабильности, необходимых для превращения смолы в пригодные для использования изделия. Наиболее распространенные используемые добавки включают стабилизаторы, пластификаторы (для гибких составов), модификаторы ударопрочности / технологические добавки (в некоторых случаях для жестких составов), наполнители, пигменты и смазочные материалы. ПВХ смола изначально поставляется в виде порошка. Поскольку смолы ПВХ являются сорбционными, при добавлении других ингредиентов в результате получается сыпучий сухой порошок. Поэтому большинство компаундов ПВХ сделаны непосредственно из сухой смеси.

Тем не менее, некоторые продукты лучше всего изготавливать из гранул — например, гранулят отлично подходит для производства проволоки и кабеля и других гибких компаундов, а также для деталей небольших и средних объемов, которые производятся путем экструзии или литья под давлением. Хотя добавки имеют решающее значение для эффективности, они должны быть смешаны со смолой ПВХ правильной молекулярной массы, чтобы конечный обрабатываемый материал обладал желаемыми свойствами. Выбор молекулярной массы смолы определяется требованиями к конкретному применению при обработке и свойствах при растяжении. Таким образом для ПВХ-смол с различными характеристиками необходимо подбирать индивидуальные наборы модификаторов, в зависимости от характера смолы и целевого применения. Как раз добавки для ПВХ мы кратко рассмотрим в следующей части, а тех, кого интересуют детали, отсылаем к нашему (периодически возобновляемому) циклу статей про полимерные добавки и конкретно — про добавки для поливинилхлорида.