PVC制品的服役與阻隔行為.pdf

1、作為三大通用塑料之一，聚氯乙烯(PVC)早已廣泛應用于食品包裝和飲用水管道中，在使用前或使用過程中，都會進行一次性或持續(xù)性的消毒處理，而作為常用消毒劑的含氯消毒劑由于其強烈的氧化性也不可避免地會對塑料制品的性能產(chǎn)生一定的影響，所產(chǎn)生的降解產(chǎn)物對衛(wèi)生安全性的影響已引起重視并制訂了相應的評價標準，但是消毒劑處理過程對材料自身性能的影響卻尚未得到太大的關(guān)注以及研究。
　　 PVC作為一種廣泛應用于包裝領域的材料，其阻隔性能并不算好，嚴

2、重制約了其在高級包裝領域的應用，因此，如何有效提高其阻隔性便顯得意義重大了。另一方面，對材料阻隔性能的評價目前仍處在使用前的靜態(tài)評價階段，而包裝材料更易受到環(huán)境中不利因素的破壞性作用，造成阻隔性等性能急劇下降，因此研究材料在使用過程中性能的變化，尤其是阻隔性的變化，其重要性不言而喻。
　　 為此本文通過模擬生活用水環(huán)境將PVC制品放入含有活性氯的水中，在一定溫度下浸泡一定時間后，用總有機碳儀連續(xù)測定管材向水中釋放的總有機碳(TO

3、C)，表征材料對水質(zhì)的遷移性影響并以此監(jiān)控管材的氧化降解程度，以建立簡單可行的PVC制品服役中衛(wèi)生安全性的評價方法；并通過每隔一段時間取出部分樣品進行動態(tài)力學性能(DMA)、掃描電鏡(SEM)、X射線能譜分析(EDS)、接觸角、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等測試，分析活性氯對PVC的結(jié)構(gòu)和性能的影響，探討降解機理，旨在對該評價技術(shù)進行反饋優(yōu)化。同時，本文還研究了在100mg/L活性氯或110℃熱作用下PVC阻隔性能的演變及失效機制，為

4、預測其使用壽命提供指導；在此基礎上進行了通過多胺交聯(lián)提高PVC阻隔性能的研究。
　　 通過建立PVC抗氯性能測試方法的研究，發(fā)現(xiàn)：活性氯會加速PVC的氧化降解，其降解程度隨接觸時間延長而增加。通過配制含2mg/L活性氯的水來模擬生活用水環(huán)境，在60℃下浸泡24h后，對溶液進行總有機碳(TOC)測試可以評價材料的抗氯性能。提出了PVC制品抗氯安全性評價的標準草案，建立了PVC制品的衛(wèi)生安全性能評價技術(shù)。
　　 通過將活性氯

5、的濃度提高到100mg/L可以加速抗氯性能評價過程的進行，通過將溶液的pH值調(diào)整至近中性可加速抗氯性能評價過程，試驗溫度升高到70℃則會給評價過程帶來干擾。熱重分析(TG/DTG)、DMA測試損耗因子峰高及峰位、FTIR、阻隔性能均不適宜用來對材料的抗氯性能進行評價，DMA測試相對儲存模量可有效對抗氯性能進行評價，SEM及EDS可對抗氯性能進行評價但受主觀因素的影響較大，水的潤濕角是最佳的評價指標。
　　 在70℃抗氯性測試中，

6、活性氯降解主要使PVC表面生成羥基、羰基和羧基，消耗的主要基團為雙鍵；活性氯對PVC的降解作用主要局限在離表面較淺的區(qū)域內(nèi)并且使該區(qū)域的脆性增大，隨著處理時間的延長這個區(qū)域向深度方向擴展；材料內(nèi)部主要發(fā)生分子鏈在熱的作用下排列得更加致密規(guī)整的過程，表面則變得更加粗糙；次氯酸及其形成的活性分子對脫HCl反應有催化作用；70℃下活性氯的降解作用使PVC與水的接觸角隨降解時間的延長單調(diào)下降，損耗因子峰則持續(xù)向高溫方向偏移，Tg附近存儲模量單調(diào)

7、增加。
　　 PVC的氧阻隔性較差，60℃下活性氯的降解作用導致的阻隔性老化緩慢而不規(guī)律，在將pH值調(diào)整至近中性后阻隔性老化速度明顯加快，70℃的實驗溫度下材料的阻隔性能隨處理時間的延長變化不規(guī)律；在110℃熱(氧)老化試驗中，PVC發(fā)生了明顯的脫HCl反應；同時發(fā)生分子鏈排列得更加致密規(guī)整的過程，阻隔性略有改善。通過數(shù)據(jù)擬合的辦法可以有效預測材料的阻隔性能，縮短測試時間，通過計算機模擬的辦法驗證了該方法的可靠性。