OPVC管材介紹
OPVC,全稱雙軸取向聚氯乙烯,是PVC管的最新進(jìn)化形式,通過特殊的取向加工工藝制造的管材,將采用擠出方法生產(chǎn)的PVC-U管材進(jìn)行軸向拉伸和徑向拉伸,使管材中的PVC長鏈分子在雙軸向規(guī)整排列,獲得高強(qiáng)度、高韌性、高抗沖、抗疲勞的新型PVC管材,性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通PVC-U管材。
研究開發(fā)OPVC管材,可以大大節(jié)約原材料資源,降低成本,提高產(chǎn)品性能,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
很多高分子聚合物通過取向加工(或稱定向)使其分子規(guī)整排列,可以明顯地提高其性能。事實(shí)上,有不少塑料制品在市場上的競爭優(yōu)勢就依靠取向加工帶來的卓越性能,例如纖維、雙向拉伸薄膜、容器等。取向加工工藝一方面可以提高管材性能,另一方面可以減少材料的消耗,是順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展大方向的前沿技術(shù)。
高分子材料的拉伸取向機(jī)理
高分子材料的拉伸取向過程是材料在玻璃化溫度與熔融溫度之間(一般在軟化點(diǎn)附近)的溫度條件下,在外力的作用下,分子從無序排列向有序排列的過程。高分子分子鏈由于實(shí)現(xiàn)了有序排列,材料由各向同性轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋?,即材料沿分子取向方向的?qiáng)度大大增加,而垂直于拉伸方向的強(qiáng)度大大減小,也就是說,材料通過拉伸取向,將垂直于拉伸方向的強(qiáng)度疊加到沿分子取向方向的強(qiáng)度上,由此增加了材料拉伸面方向的強(qiáng)度。
高分子材料的拉伸取向廠定要在玻璃化溫度與熔融溫度之間進(jìn)行,如果低于玻璃化溫度,分子鏈處于被凍結(jié)狀態(tài),在這個溫度條件下進(jìn)行拉伸,只會造成材料受強(qiáng)迫拉伸而破壞。如果高于熔融溫度,分子鏈能自由運(yùn)動,受拉伸的分子鏈不能實(shí)現(xiàn)取向作用。只有在玻璃化溫度與熔融溫度之間,最好在材料軟化點(diǎn)附近,才能實(shí)現(xiàn)和保持最有效的分子取向。
比率和拉伸速率
拉伸取向,用通俗的話來講,就是將卷曲的分子鏈拉直并沿拉伸的方向排列。適當(dāng)增加拉伸比率,則分子取向程度加大,材料的強(qiáng)度也同時加大。但過分加大拉伸比率會導(dǎo)致材料的破壞,用通俗的話來講,就是材料的分子鏈被拉斷,材料受到了破壞。另外,如果拉伸溫度偏高,拉伸速率過低,分子鏈在拉伸的過程中會產(chǎn)生松弛,即分子鏈在拉伸的過程中有足夠的時間和能力回復(fù)到原來的卷曲狀態(tài),使取向程度降低。因此,要獲得較為理想的取向度,應(yīng)當(dāng)制定合理的拉伸溫度和較快的拉伸速率,并及時將拉伸后材料的溫度降低到玻璃化溫度以下。
PVC-U管材的雙軸拉伸
PVC屬于非結(jié)晶型的無定型塑料,由于分子中的氯具有較大的極性,因此呈剛性,玻璃化溫度較高,沒有明確的熔點(diǎn)。這種性能的管材,與其他結(jié)晶型的聚烯烴管材相比,較適合于進(jìn)行雙軸拉伸取向。PVC管材在成型過程中很容易進(jìn)行單軸拉伸取向,即軸向拉伸取向,只要增加管材牽引和擠出的速比即可實(shí)現(xiàn)這種取向。但這種軸向拉伸取向?qū)懿牡男阅軄碇v是毫無意義的,因?yàn)樗m然通過拉伸取向增加了管材取向的強(qiáng)度,但卻降低了管材徑向(即環(huán)向)的強(qiáng)度,這對于塑料管材,尤其是給水管材來說,是十分有害的,因?yàn)樗鼤蟠蠼档凸懿牡囊簤罕茝?qiáng)度。
理想的拉伸取向應(yīng)當(dāng)是雙向的,即雙軸拉伸取向,通過雙軸拉伸取向,既增加了管材的軸向強(qiáng)度,同時也增加了管材的徑向(即環(huán)向)強(qiáng)度。也就是說,通過雙軸拉伸取向,提高了管材的整體性能。在管材材料強(qiáng)度大大增加、管材原有液壓爆破強(qiáng)度基礎(chǔ)上,通過降低壁厚的方法節(jié)省原料,降低產(chǎn)品的成本。
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