聚氯乙烯的力学性能、热学性能、溶解性、电学性能等

聚氯乙烯树脂是无毒、无臭的白色或淡黄色粉末，半透明有光泽，相对密度为1.35～1.45，玻璃化温度为80～85 ℃，使用温度为-15～60 ℃。PVC具有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃及绝缘性能，与大多数增塑剂的混合性好，因此可大幅度改变材料的力学性能。加工性能优良，价格便宜，但对光、热稳定性差，100 ℃以上或光照下性能迅速下降。PVC制品的软硬程度可以通过加入增塑剂量的多少进行调整，制成软硬相差悬殊的制品。纯聚氯乙烯的吸水率和透气性都很小。

（1）力学性能
聚氯乙烯分子中含有大量的氯原子，分子极性较大，分子间作用力较强，大分子的聚集程度高，链间距离为2.8×10-10m，小于聚乙烯的（4.3×10-10m）​，所以聚氯乙烯的拉伸强度、压缩强度较高，硬度、刚度较大，而其冲击强度、断裂伸长率较小。聚氯乙烯的力学性能与低分子物含量有很大关系，聚氯乙烯塑料中常使用大量增塑剂，使用量可以相差很大，塑料性能变化很显著。增塑剂进入大分子之间，使聚氯乙烯分子间的距离增大，相互作用力（吸引力）减小，大分子运动容易。聚氯乙烯中加入的增塑剂多少对力学性能影响很大，未增塑PVC的拉伸曲线属于硬而较脆的类型。硬质聚氯乙烯的力学性能好，其弹性模量可达1500～3000 MPa；而软质聚氯乙烯的弹性模量仅为1.5～15 MPa，但断裂伸长率高达200%～450%。聚氯乙烯的耐磨性一般，硬质聚氯乙烯的静摩擦因数为0.4～0.5，动摩擦因数为0.23。

（2）热学性能
聚氯乙烯树脂的软化点低，75～80 ℃，脆化温度低于-50～-60 ℃，大多数制品长期使用温度不宜超过55 ℃，特殊配方的可达90 ℃。若聚氯乙烯树脂纯属头-尾相接线性结构，内部无支链和不饱和键，尽管C—Cl键能相对较小，聚氯乙烯树脂的稳定性也是比较高的。但即使纯度很高的聚氯乙烯树脂，长期在100 ℃以上或受紫外线辐射就开始有氯化氢气体逸出。说明其分子结构中存在碱性基团或不稳定结构。时间越长，降解越多；温度越高，降解速度越快，在氧或空气存在下降解速度更快。纯聚氯乙烯树脂在140 ℃即开始分解，到180 ℃迅速分解，而黏流温度为160 ℃，因此纯聚氯乙烯树脂难以用热塑性方法加工。在PVC生产时必须加入热稳定剂。

（3）溶解性
聚氯乙烯为极性高聚物，其溶解度参数约为9.5。聚氯乙烯能溶于某些酮、酯、氯化烃等，如四氢呋喃、环己酮、甲乙酮或丙酮与二硫化碳的混合物，以及四氢糠醇、二烷、二氯乙烷、邻二氯苯、甲苯等。聚氯乙烯的溶解性与分子量有很大关系，分子量越大，溶解性越差。通常乳液树脂比悬浮树脂的溶解性差，聚氯乙类在硝基甲烷、丙酮、酸酐和苯胺等溶剂中会溶胀。

（4）电学性能
聚氯乙烯属于极性高聚物，对水等导电物质亲和力较大，故电阻较非极性的聚烯烃要小，但仍有较高的体积电阻和击穿电压。聚氯乙烯的极性基团直接附着在主链上，在玻璃化温度以下，偶极链段受到冻结构主链原子的限制，不能移动，不产生偶极化作用，可作为室温的高频绝缘材料。做电线绝缘用时，悬浮树脂的电气绝缘性比乳液树脂高10～100倍。降解产生的氯离子会降低电绝缘性。聚氯乙烯的电性能受温度和频率的影响较大，同时耐电晕性不好，一般只能用于中低压和低频绝缘材料。

（5）化学性能
聚氯乙烯可耐除发烟硫酸和浓硝酸以外的大多数无机酸、碱、多数有机溶剂（如乙醇、汽油和矿物油）和无机盐，适合做化工防腐材料。聚氯乙烯在光、氧、热的长期作用下，容易发生降解，引起聚氯乙烯制品颜色的变化，变化的顺序为：白色→粉红色→淡黄色→褐色→红棕色→红黑色→黑色。

（6）安全性
PVC的安全问题主要来源于聚氯乙烯树脂中残留的氯乙烯单体及所使用的加工助剂。氯乙烯是一种略有芳香味，常温常压下无色的气体。1987年，氯乙烯被国际癌症研究机构（IARC）列为一类致癌物，加工助剂中的邻苯二甲酸二乙基乙酯（DEHP）和乙基己基胺（DEHA）在2000年被IARC列为三类致癌物。

（7）加工性能
聚氯乙烯在160 ℃以前以颗粒状态存在，在160 ℃以后颗粒破碎成初级粒子，在190℃时初级粒子熔融，可以用挤出、吹塑、注塑、压延、搪塑、发泡、压制、真空成型等方法进行加工。

聚氯乙烯的加工稳定性不好，熔融温度（160 ℃）高于分解温度（140 ℃）​，不进行改性难以用熔融塑化的方法加工。改性方法一是在其中加入热稳定剂，以提高分解温度，使其在熔融温度之上；二是在其中加入增塑剂，以降低其熔融温度，使其在分解温度之上。要求加工温度控制要精确，加工时间尽量短。聚氯乙烯熔体的流动性不好，并且熔体强度低，易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象；尤其是聚氯乙烯硬制品，此现象更突出，必须加入加工助剂，并且在注射时采用中速或低速，不宜采用高速。聚氯乙烯熔体之间、与加工设备之间的摩擦力大，并且有与金属设备黏附的倾向，因此需要加入相容性大的内润滑剂或相容性差的外润滑剂。聚氯乙烯熔体为非牛顿流体，熔体黏度对剪切速率敏感，加工过程中可以通过提高螺杆转速来降低黏度，但要尽量少调温度。聚氯乙烯在加工前需要干燥处理，条件是110 ℃, 1～1.5h。聚氯乙烯加工配方组分多，要充分混合，并且要注意加料顺序，为防吸油，通常吸油性大的填料后加，为防止影响其他组分分散，润滑剂要后加。混合温度一般在110 ℃。聚氯乙烯遇金属离子会加速降解，加工前要进行磁选，设备不应有铁锈。