3.1.3 结构特性
A、PVC的结构
图3.5 PVC结构图
图3.5（a）为氯乙烯单体聚合成PVC过程分子式，（b）为PVC空间结构模型。（c）图为PVC平面结构式。
在PVC结构中，碳原子为锯齿形排列，所有原子均以σ键相连。所有碳原子均为sp3杂化。
我们一般认为，PVC是无定型结构，但研究发现：PVC分子链中含有短程的间规立构结构，其它的部分我们可以视为无规结构。正是这短程间规立构结构，使聚合物含有5-10%的薄片微晶存在，大家不要小看这5-10%微晶的存在。正是这少量微晶的存在，才使PVC表现出不同于其它塑料的特性。PVC之所以具有能够吸收大量增塑剂的特性，并且在吸收大量增塑剂后还能保持一定程度的使用强度，与这少量微晶存在不无关系。这些微晶像起交联作用一样把聚合物网络在一起，这种特性使得PVC具有异常好的蠕变回复性和增塑物具有“橡胶状”特性的原因。
B、PVC分类
由于悬浮法生产的PVC占据市场的80%，并且随着聚合技术的发展，PVC的聚合度向下及向上进行了延伸，因此国标GB/T5761-2006《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂》将原有的六大类分类方法扩大到10大类分类方法。由于市场使用的PVC树脂基本都是疏松型PVC树脂，因此，后面我们谈的都是疏松型PVC树脂。
根据不同分类树脂的黏数（或K值、平均聚合度）不同，其不同型号间用途也不同，其中SG0为超高分子量聚氯乙烯，一般场合用不到，大都作为改性添加剂使用或特种场合使用，SG9的相关信息未见报道，因此，仅就SG1-8主要用途进行描述，pvc薄膜的密度，主要分类应用见表3.2。，
表3.2 SG1-8主要用途
C、PVC特性
PVC是通用塑料中产量最大的品种之一，其用途极其广泛，自然有其不可替代的特性存在。
（a）PVC化学特性
PVC的由于含Cl量高达58%，所以具有极高的阻燃性（其氧指数高达43.6），不溶于水、酒精、汽油，气体，水汽渗漏性低；在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50-60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的抗化学腐蚀性；对盐类相当稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。此外，由于侧基Cl的存在，导致PVC的光、热稳定性较差，在100℃以上或经长时间阳光暴晒，就会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解、变色，导致物理机械性能迅速下降。
工业上PVC树脂主要是非晶态结构即无定型结构，但也包含一些结晶区域（约5％-10%），所以PVC没有明显的熔点 。
（b）PVC物理特性
密度 1380kg/m3
杨氏模量 2900-3400MPa
拉伸强度 50-80MPa
断裂伸长率 20-40%
缺口冲击强度 2-5KJ/m2
玻璃化转变温度 87℃
维卡软化点 85℃
导热率 0.16W/mK
热膨胀系数 10-5/k
热容 0.9kj/（kg.K）
PVC的密度是1.4左右。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77~90℃，170℃左右开始分解；对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化。
吸水率 0.04-0.4（%）
从PVC的化学性能和物理性能我们可以看出，虽然PVC具有高强度的优点，但其缺点同样明显，特别是PVC的热分解温度远低于加工温度阻碍了PVC的使用，因此说，没有改性的PVC基本没有什么使用价值。
（c）PVC的力学性能
（1）不同分子量对性能的影响
PVC 具有较好的力学性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点， 广泛地应用于塑料制品的各个领域。针对塑料制品提出种种要求，往往仅靠改性满足不了要求，促使PVC 生产企业开发不同分子量（聚合度）的 PVC 树脂以满足市场的需求。而不同聚合度的树脂往往具有不同的性能，是影响加工和使用特性的最基本因素。对于不同分子量PVC 对性能的影响，研究发现：随着 P VC 树脂聚合度的增加度、 冲击强度、断裂强度、 断裂伸长率等力性能提高，屈服强度降低。具体影响见图3.6。
图3.6 不同分子量PVC性能关系
（2）填充料填充的PVC力学性能
图3.7 碳酸钙填充PVC力学性能
填充改性是PVC改性的最基本手段，诸如滑石粉、碳酸钙、煅烧高岭土、硫酸钡、白炭黑、煤粉灰、赤泥等都可以做PVC的填充改性剂。笔者使用PVC最常用的碳酸钙进行测试（1750目，硬脂酸处理）（见图3.7）。其它填料对PVC的填充影响大同小异。
（3）增韧剂增韧的PVC力学性能
PVC常用增韧剂包括ABS、CPE、MBS、EVA、ACR、NBR等，在这些常用增韧剂中，笔者对生产最常用的CPE增韧PVC相关性能进行应用研究（图3.8）。其它增韧剂共混PVC，其效果一致，都是在提高PVC基体韧性的同时，导致拉伸强度明显下降。
图3.8 CPE改性PVC力学性能
3.1.4 流变性
对不同聚合度PVC流变性的研究发现，随着PVC树脂聚合度的增加度、冲击强度、断裂强度、 断裂伸长率等力性能提高，屈服强度降低；随着PVC树脂聚合度的增加，物料的塑化时间逐渐延
长，平衡扭矩逐渐增大。并且物料表观粘度表现为一种假塑性流体的特征，随剪切速率的增加而降低，剪切应力随剪切速率的增加而升高；在低剪切速率下，PVC树脂的聚合度对剪切黏度和剪切应力的影响较大；在高剪切速率下，PVC树脂的聚合度对剪切黏度和剪切应力的影响变小；在相同的剪切速率下，剪切黏度和剪切应力随着PVC聚合度的降低而减小。相关关系可以通过图3.9表示。
PVC的密度是1.4左右。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77~90℃，170℃左右开始分解。对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化。
图3.9 不同聚合度PVC毛细管流变曲线
图3. 10、切变速率与表观粘度的关系
图3. 11、温度与表观粘度的关系
对软PVC的流变性研究表明：增塑PVC树脂熔体为非牛顿型假塑性流体，树脂的颗粒结构越疏松，切敏性越大; 该体系流动活化能较大，随剪切速率的增加，活化能逐渐减小，随增塑剂用量的增加，体系表观粘度降低，随填充剂用量的增加，体系表观粘度增加，高剪切速率时，填充剂用量对表观粘度的影响越来越小。图3.12是添加填料碳酸钙后的表观粘度随切变速率的变化关系。
图3. 12、添加填料碳酸钙后的软PVC体系表观粘度随切变速率变化关系
对各种添加剂添加到PVC中的研究表明： 加工助剂和内润滑剂能促进PVC的塑化，外润滑剂却延长塑化时间，以内润滑为主的金属皂类稳定剂用量的增加，塑化时间缩短，以外润滑为主的金属皂类稳定剂用量的增加，塑化时间延长。
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图3.13、不同稳定体系剪切速率和表观粘度关系
上述对PVC加工流变学的分析，对实际加工生产中根据客户要求，选择不同聚合度PVC，采用最佳加工工艺，设计出最合适要求、最低材料成本的配方具有非常重要的指导意义。
PVC密度一般是1.38克/立方厘米。硬质且透明PVC，其密度在1.35克/立方米左右，软质且透明，其密度在1.2至1.3克/立方米左右，硬质但不透明在1.4至1.8克/立方米，甚至更高。PVC一般需要添加各种添加剂，增塑剂可以降低密。
