Comment améliorer la résistance au froid des formulations de PVC
Aug 19, 2021
Moyens d’améliorer la résistance au froid des formulations de PVC
Le plastique PVC a de bonnes propriétés physiques et mécaniques et peut être utilisé dans la production de matériaux de construction, de matériaux d’emballage, de matériaux électroniques, de biens de consommation courante, etc., et est largement utilisé dans divers domaines tels que l’industrie, l’agriculture, la construction, les transports, les télécommunications électriques et l’emballage.
En raison de sa faible résistance au froid et de sa faible résistance aux chocs à basse température, la limite inférieure de la température d’utilisation du PVC dur est généralement de -15 ° C, ce qui limite l’application de matériaux en PVC dans certains aspects. Grâce à l’ajustement de la résine de PVC et des additifs, la résistance au froid du plastique PVC peut être efficacement améliorée pour répondre aux besoins des basses températures.
Xiongxing Group s’appuie sur plus de 26 ans d’expérience dans la production de PVC et sur une équipe de R&D professionnelle pour rédiger cet article, en se concentrant sur certaines méthodes pour améliorer la résistance au froid du PVC du point de vue de la formule, pour que tout le monde puisse l’apprendre et s’y référer.
Portail de l’immeuble de bureaux du siège social du groupe Xiongxing
La résine de PVC est une sorte de polymère polaire non cristallin. Sa température de transition vitreuse est de 75 ~ 105 ° C selon le poids moléculaire. Plus la masse moléculaire relative est grande, plus la viscosité et le degré d’attraction ou d’intrication de van der Waals entre les chaînes macromoléculaires en PVC sont élevés. En conséquence, le segment de chaîne en PVC augmente et la résistance à basse température du matériau est meilleure.
Dans les formulations de PVC conventionnelles, si vous n’avez besoin que de faire face au climat froid de l’hiver nordique, vous pouvez choisir une résine de PVC avec une viscosité légèrement plus élevée, c’est-à-dire un poids moléculaire moyen légèrement plus grand. Il peut s’agir d’une résine de PVC avec une viscosité plus élevée dans la même qualité ou d’une résine de qualité inférieure.
En outre, dans certains produits ayant des exigences particulières, tels que les poches de sang pouvant résister à -30 ° C, une résine de polychlorure de vinyle à haut degré de polymérisation (degré moyen de polymérisation supérieur à 2000) peut être utilisée. En effet, un degré élevé de polymérisation du PVC est meilleur que le PVC conventionnel. La grande cristallinité et la structure réticulée de la résine rendent difficile le glissement entre les macromolécules, augmentent l’élasticité et augmentent le poids moléculaire, et augmentent la force intermoléculaire de van der Waals et la force de liaison chimique intramoléculaire pour obtenir une excellente résistance au froid.
En tant que composant de formulation important des produits souples en PVC, les plastifiants ont un grand impact sur les performances des produits mous. Si les produits doivent être utilisés à basse température, le type de plastifiant doit être sélectionné. Actuellement utilisés comme plastifiants résistants au froid comprennent principalement les esters d’acides gras dibasiques, les esters de phtalates d’alcool linéaires, les esters d’acides gras d’alcool dihydrique et les monoesters d’acides gras époxy. Selon les rapports, les amides d’acides gras désubstitués N,N, les esters d’acide dicarboxylique naphténique et les esters d’acides gras chlorométhoxy sont également des plastifiants résistants au froid avec d’excellentes performances à basse température.
L’amélioration de la résistance au froid des produits souples en PVC peut généralement être obtenue en augmentant la quantité de plastifiant résistant au froid. DOA (adipate de dioctyle), DIDA (adipate de diisodécyle), DOZ (zélate de dioctyle), DOS (sébacate de dioctyle) sont représentatifs de la variété des plastifiants résistants au froid, car la compatibilité des plastifiants résistants au froid avec le PVC n’est pas très bonne, en fait, il ne peut être utilisé que comme plastifiant auxiliaire pour améliorer la résistance au froid, et son dosage est généralement de 5 à 20% du plastifiant principal.
En outre, le diisobutyrate de 2,2,4-triméthyl-1,3-pentanediol (TXIB), le stéarate de butyle, l’ester diéthylène glycol di-2-éthylique de l’acide LHAT, etc. Le produit fonctionne également comme un plastifiant résistant au froid.
Les chercheurs de l’équipe de recherche scientifique du groupe Xiongxing ont souligné qu’il est préférable d’utiliser un plastifiant résistant au froid et du triamide hexaméthylphosphorique ensemble dans le but d’améliorer la ténacité résistante au froid et l’allongement à basse température du film. Bien que le triamide hexaméthylphosphorique lui-même ne soit pas un plastifiant résistant au froid, il peut réduire efficacement le point de congélation de divers plastifiants et atteindre le but d’améliorer l’effet résistant au froid du film.
Un moyen efficace d’améliorer la faible résistance aux chocs à basse température du PVC consiste à ajouter des polymères avec une température de transition vitreuse basse et une élasticité élevée à température ambiante, collectivement appelés modificateurs. Le polymère ajouté doit avoir des paramètres de solubilité similaires à ceux du PVC, avoir une certaine solubilité mutuelle et peut former un mélange de deux structures, améliorant ainsi la résistance aux chocs à basse température du produit.
Le CPE peut améliorer les performances à basse température et la résistance aux chocs des produits. Au fur et à mesure que la quantité de CPE augmente, les performances d’impact des produits PV C s’amélioreront progressivement. Lorsque le dosage est augmenté dans une certaine mesure, les performances d’impact à basse température des produits PV C auront tendance à être stables, atteignant un rapport coût-performance approprié à environ 8 ou 9 pièces. À mesure que la quantité de caoutchouc nitrile en poudre (NBR) augmente, la résistance aux chocs à basse température du PVC dur augmentera progressivement.
L’EVA a de bonnes propriétés d’écoulement, une température de transition vitreuse basse, un bon effet de trempe à basse température, mais un coût élevé.
L’ACR a une excellente résistance aux chocs à basse température et aux intempéries, et peut améliorer l’apparence du produit. Généralement, un bon effet peut être obtenu en ajoutant 5 parties. Le MBS à fort impact a une température de transition vitreuse basse, ce qui a un bon effet sur l’amélioration de la fragilité à basse température des matériaux en PVC, mais a une faible résistance aux intempéries.
L’ABS peut augmenter la résistance aux chocs à basse température des matériaux en PVC tout en améliorant l’apparence des produits.
En outre, le SBS et d’autres substances qui contiennent une phase de caoutchouc et ont une température de transition vitreuse plus basse peuvent également améliorer la résistance aux chocs et au froid du PVC.
Non seulement cela, les chercheurs du groupe Xiongxing ont étudié la résistance au froid du PVC souple modifié et ont montré que la résistance au froid du PVC souple modifié mélangé est évidemment affectée par la variété et le dosage des modificateurs de polymères. Grâce à diverses méthodes d’essai, on constate qu’Elvaloy 711 (copolymère de monoxyde de carbone éthylène-acétate de vinyle), NBR-26 (caoutchouc nitrile en vrac), Chemigum P83 (caoutchouc nitrile en poudre pré-réticulé) et d’autres modificateurs de polymères peuvent améliorer considérablement la résistance au froid du PVC souple et certains modificateurs de polymères tels que le CPE et l’EVA à faible teneur en VA endommageront la résistance au froid du PVC souple. Le modificateur de caoutchouc nitrile peut améliorer la résistance moyenne (essence) du PVC souple, améliorant ainsi les performances à basse température du PVC souple imbibé d’essence.
Les agents résistants au froid sur le marché, tels que K-175C, N-550C et d’autres produits, sont en fait un modificateur de styrène développé pour améliorer la flexibilité à basse température et la résistance aux chocs du PVC. En raison de sa faible température de transition vitreuse et de sa bonne compatibilité avec le PVC, il a certains effets de plastification et de durcissement. Par conséquent, après avoir ajouté au PVC, il peut améliorer et améliorer les performances à basse température du PVC.
L’élastomère thermoplastique (TPE) est une sorte de matériau synthétique qui montre l’élasticité du caoutchouc à température ambiante et peut être plastifié et formé à haute température. Par conséquent, ce type de polymère présente les caractéristiques du caoutchouc et des thermoplastiques, et il peut être utilisé comme matériau composite. L’agent de durcissement peut également être utilisé comme matériau de matrice des matériaux composites. Ces matériaux comprennent principalement le polyuréthane, le styrène, la polyoléfine, le polyester, le 1,2-polybutadiène syndiotactique et les produits en polyamide. . À l’heure actuelle, les styrènes et les polyoléfines sont plus couramment utilisés comme agents de durcissement pour les matériaux composites.
La résistance au froid des produits en PVC-TPE n’est au moins pas inférieure à celle du PVC souple. Lorsque des plastifiants résistants au froid et des formules résistantes au froid sont utilisés, le PVC-TPE conserve toujours une bonne élasticité à -45. En termes de produits résistants au froid et à l’eau de mer, tels que les joints de navire, les joints de conteneur et les tuyaux marins, le PVC-TPE est également populaire. Les TPE tels que H4040, H3303 et d’autres marques ont une bonne compatibilité avec le PVC. Après l’ajout, il peut améliorer considérablement la flexibilité à basse température du PVC, augmenter considérablement sa résistance à la flexion et réduire le point de fragilisation.
Une société japonaise de technologie plastique a également développé un élastomère thermoplastique polyuréthane-polychlorure de vinyle. Ce matériau est fabriqué en mélangeant du TPU et du PVC et le troisième composant après mélange. Il donne pleinement jeu aux excellentes caractéristiques du TPU et du PVC et présente les avantages suivants:
(1) Le TPU est utilisé comme plastifiant pour le PVC, éliminant ainsi les problèmes de migration et de volatilisation du plastifiant qui existaient dans le PVC souple dans le passé.
(2) La température de fragilisation du matériau PVC a également été réduite de -30 °C à -68 °C, atteignant ainsi une qualité spéciale de résistance au froid.
L’influence des charges sur la résistance au froid du PVC souple est liée à l’absorption des plastifiants. La tendance générale est que l’absorption des plastifiants est faible. Les charges ont peu d’effet sur la résistance au froid, tandis que l’absorption des plastifiants tels que le noir de carbone et l’argile dure est importante L’agent de remplissage du PVC réduira considérablement la résistance au froid du PVC.
L’ajout de charges au PVC rigide affecte souvent les performances d’impact, en particulier la fragilité à basse température augmentera avec l’augmentation de la quantité de charges. En effet, lorsque la charge est ajoutée au PVC en tant que particule inorganique, elle se remplit entre les chaînes moléculaires. Lorsque la quantité est faible, elle comble les lacunes de certaines chaînes moléculaires pour jouer un rôle de renforcement; ou remplit entre les chaînes moléculaires pour augmenter la distance entre les molécules et augmenter la ténacité du système. Mais lorsque sa posologie augmente, à mesure que la distance intermoléculaire augmente, la force intermoléculaire est détruite. Lorsque la température est ajoutée, la mobilité de la chaîne moléculaire est réduite et la capacité du matériau à résister aux chocs externes est considérablement réduite. Par conséquent, il a une mauvaise influence sur les performances d’impact à basse température du PVC dur.
L’ajout de charges au PVC rigide affecte souvent les performances d’impact, en particulier la fragilité à basse température augmentera avec l’augmentation de la quantité de charges. En effet, lorsque la charge est ajoutée au PVC en tant que particule inorganique, elle se remplit entre les chaînes moléculaires. Lorsque la quantité est faible, elle comble les lacunes de certaines chaînes moléculaires pour jouer un rôle de renforcement; ou remplit entre les chaînes moléculaires pour augmenter la distance entre les molécules et augmenter la ténacité du système. Mais lorsque sa posologie augmente, à mesure que la distance intermoléculaire augmente, la force intermoléculaire est détruite. Lorsque la température est ajoutée, la mobilité de la chaîne moléculaire est réduite et la capacité du matériau à résister aux chocs externes est considérablement réduite. Par conséquent, il a une mauvaise influence sur les performances d’impact à basse température du PVC dur.
Une fois la charge traitée, les propriétés de traction du matériau seront améliorées, mais l’amélioration de la résistance aux chocs à basse température n’est pas évidente. La raison en est que les particules de remplissage occupent l’espace actif de la chaîne moléculaire en PVC. Bien que la force de liaison entre la charge active et la chaîne moléculaire du PVC augmente, cette augmentation n’augmentera la résistance de la molécule que lorsqu’elle est étirée, et la fragilité du matériau ne fera qu’augmenter en raison de l’augmentation des particules de remplissage.
Du carbonate de calcium nano et du carbonate de calcium ultra-fin sont ajoutés au PVC. En raison de l’effet de petite taille, il a un effet modificateur similaire. Dans une certaine plage de dosage, il peut améliorer les performances à basse température des matériaux en PVC, mais comme il n’y a pas de basse température de transition vitreuse, l’effet n’est pas aussi évident que le modificateur, et après l’ajout d’une certaine quantité, la fragilité à basse température du matériau augmentera.
Dans les formulations générales, il est possible d’augmenter la quantité de lubrifiant interne qui favorise la plastification tout en réduisant la quantité d’auxiliaires technologiques, mais cette méthode n’est pas recommandée dans les formulations résistantes au froid. Parce que la fonction des auxiliaires technologiques n’est pas seulement d’améliorer la transformabilité du PVC, mais aussi d’améliorer considérablement les performances à basse température des produits, qui ne peuvent pas être remplacés par des lubrifiants.
Le plastifiant ignifuge en PVC souple le plus couramment utilisé est le phosphate de tricrésyle, mais les performances à basse température du phosphate de tricrésyle sont très médiocres, il est donc plus approprié d’utiliser du phosphate d’alkyle lorsque la résistance au froid doit être prise en compte.
Les stabilisants courants ont un effet négatif sur la résistance au froid des produits en PVC. Différents types de stabilisants ont des effets différents sur la résistance au froid des produits en raison de leurs formes et propriétés physiques différentes. Parce qu’il est indispensable et que la quantité est limitée, cet aspect est rarement pris en compte dans la conception générale de la formulation.
En bref, en sélectionnant / changeant des additifs avec une meilleure résistance au froid, en introduisant des polymères résistants au froid et une série de méthodes d’ajustement de formule, la résistance au froid des matériaux en PVC peut être améliorée pour répondre aux exigences d’une utilisation à basse température. Dans le même temps, nous devons également prêter attention à de nombreux aspects tels que la température de traitement, la température de refroidissement, la vitesse de traction, la conception structurelle, etc., qui auront également un certain impact sur la résistance au froid des produits en PVC.
Partie de la salle de recherche scientifique expérimentale du groupe Xiongxing
En résumé, le personnel de recherche scientifique de Xiongxing Group suggère que lors de la conception de la formule en PVC, tous les facteurs tels que les conditions d’application, la structure du produit, l’équipement de traitement, les conditions de processus, etc. doivent être pris en compte avec la formule, et les ajustements correspondants doivent être effectués par le biais d’expériences. Obtenez une formule en PVC avec une excellente résistance au froid.
