Umfassende Analyse des herkömmlichen PVC-Verstärkungsmittels: chloriertes Polyethylen (CPE)

Als traditionelles und weit verbreitetes PVC-Verstärkungsmittel nimmt chloriertes Polyethylen (CPE) aufgrund seiner einzigartigen Leistungsmerkmale eine wichtige Stellung im Bereich der PVC-Verarbeitung ein.

I. Strukturmerkmale von CPE

CPE ist eine Art Polymermaterial, das durch Chlorierung von hochdichtem Polyethylen (HDPE) gewonnen wird. Der Chlorgehalt, der im Allgemeinen zwischen 30 % und 40 % liegt, ist ein entscheidender Faktor, der die Eigenschaften von CPE beeinflusst.

II. Zähigkeitsprinzip von CPE für PVC

A. Gummielastizität und Energieabsorption

CPE hat eine gummiartige Elastizität. Bei Zugabe zu PVC bildet es eine dispergierte Phase in der PVC-Matrix. Bei äußerer Einwirkung kann sich der Gummiphasenbereich von CPE elastisch verformen und große Energiemengen absorbieren. Gleichzeitig können die Gummiphasenpartikel als Spannungskonzentrationspunkte wirken und die Bildung von Silberstreifen und Scherbändern in der umgebenden PVC-Matrix auslösen. Die Entstehung und Wechselwirkung von Silberstreifen und Scherbändern verbraucht Energie und verhindert die schnelle Ausbreitung von Rissen, wodurch die Zähigkeit von PVC verbessert wird.

B. Kompatibilität und Grenzflächeninteraktion

CPE weist einen gewissen Grad an Kompatibilität mit PVC auf und ermöglicht die Bildung einer guten Grenzflächenbindung zwischen ihnen. Diese Grenzflächenbindungskraft trägt dazu bei, Spannungen zwischen der CPE-Gummiphase und der PVC-Matrix effektiv zu übertragen, wodurch der Zähigkeitseffekt voll zum Tragen kommt. Eine geeignete Grenzflächeninteraktion gewährleistet nicht nur die gleichmäßige Verteilung von CPE in PVC, sondern ermöglicht es beiden auch, gemeinsam äußeren Kräften zu widerstehen, was die Gesamtleistung des Materials verbessert.

III. Anwendungsszenarien von CPE in PVC-Produkten

A. Tür- und Fensterprofile

Dies ist einer der am häufigsten verwendeten Bereiche von CPE – gehärtetem PVC. Durch die härtende Wirkung von CPE ist es weniger wahrscheinlich, dass die Profile bei äußerer Einwirkung brechen, was die Sicherheit und Haltbarkeit von Türen und Fenstern verbessert. Außerdem bleibt die Farb- und Leistungsstabilität erhalten und es ist weniger anfällig für Probleme wie Alterung und Ausbleichen.

B. Rohrverschraubungen

Bei der Herstellung von PVC-Rohrverbindungsstücken wird CPE häufig für die Herstellung von Entwässerungsrohren, Draht- und Kabelummantelungen usw. verwendet. Bei Entwässerungsrohren müssen die Rohre ein gewisses Maß an Zähigkeit aufweisen, um sich an unterschiedliche Installationsumgebungen anzupassen und möglichen äußeren Einflüssen standzuhalten. In Draht- und Kabelummantelungen sorgt CPE nicht nur für eine widerstandsfähigere Wirkung, sondern verbessert auch die Flammschutzleistung der Rohre und gewährleistet so die sichere Verwendung von Drähten und Kabeln.

C. Stone – Kunststoffplatten

Stein – Kunststoffplatten werden häufig in Bereichen wie der Gebäudedekoration und der Werbeproduktion verwendet. Sie stellen hohe Anforderungen an Härte und Steifigkeit, müssen aber auch eine gewisse Zähigkeit aufweisen, um Sprödigkeit und Rissbildung zu vermeiden. Nach Zugabe einer entsprechenden Menge CPE-Härtungsmittel wird die Schlagfestigkeit von Stein-Kunststoffplatten deutlich verbessert.

IV. Einschränkungen des CPE-Zähmittels bei der PVC-Produktion

A. Hohe Kosten

Um einen idealen Zähigkeitseffekt zu erzielen, kann eine relativ hohe Zugabemenge erforderlich sein, was die Gesamtrohstoffkosten erhöht.

B. Reduzierung der Zugfestigkeit

Die Festigkeit von CPE selbst ist geringer als die von PVC. Nach der Zugabe wird die Festigkeit der PVC-Matrix verringert, was zu einer Verringerung der Zugfestigkeit führt. Bei PVC-Produkten mit hohen Anforderungen an die Zugfestigkeit, wie z. B. Gebäudebauteile und lasttragende Industrierohre, führt eine übermäßige Zugabe von CPE dazu, dass die Produkte der Zugbeanspruchung nur schwer standhalten und während des Gebrauchs zum Bruch neigen.

C. Alterungsproblem

CPE ist anfällig für Alterung. Bei hohen Temperaturen zersetzt sich die Molekülkette von CPE, wodurch die Zähigkeitswirkung geschwächt wird. Unter ultravioletter Bestrahlung durchläuft CPE eine Fotooxidationsreaktion, die dazu führt, dass sich die Oberfläche von PVC-Produkten verfärbt, pulverisiert und reißt, wodurch die Zähigkeit und die mechanischen Eigenschaften verringert werden. Beispielsweise werden PVC-Werbetafeln für den Außenbereich aufgrund der Sonneneinstrahlung und der Alterung von CPE spröde und neigen zu Rissen.

D. Verlust der Zähigkeitswirkung bei niedrigen Temperaturen

Die Glasübergangstemperatur von CPE beträgt –25℃ und bei niedrigen Temperaturen verliert es seine härtende Wirkung.

E. Strenge Temperaturanforderungen für die Verarbeitung

Bei der CPE-Verarbeitung gelten strenge Temperaturanforderungen. Wenn die Temperatur zu hoch ist, zersetzt sich CPE und setzt Chlorwasserstoffgas frei, das die Ausrüstung korrodiert und die Produktleistung beeinträchtigt. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist die Kompatibilität zwischen CPE und PVC schlecht, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung und Produktfehlern wie rauen Oberflächen und ungleichmäßigen Innenstrukturen führt.