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(yīng)用于食品包裝和飲用水管道中，在使用前或使用過(guò)程中，都會(huì)進(jìn)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(qiáng)烈的氧化性也不可避免地會(huì)對(duì)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(duì)衛(wèi)生安全性的影響已引起重視并制訂了相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是消毒劑處理過(guò)程對(duì)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(yīng)用于包裝領(lǐng)域的材料，其阻隔性能并不算好，嚴(yán)

2、重制約了其在高級(jí)包裝領(lǐng)域的應(yīng)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(duì)材料阻隔性能的評(píng)價(jià)目前仍處在使用前的靜態(tài)評(píng)價(jià)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(guò)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(guò)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(shí)間后，用總有機(jī)碳儀連續(xù)測(cè)定管材向水中釋放的總有機(jī)碳(TO

3、C)，表征材料對(duì)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(jiǎn)單可行的PVC制品服役中衛(wèi)生安全性的評(píng)價(jià)方法；并通過(guò)每隔一段時(shí)間取出部分樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)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(cè)試，分析活性氯對(duì)PVC的結(jié)構(gòu)和性能的影響，探討降解機(jī)理，旨在對(duì)該評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行反饋優(yōu)化。同時(shí)，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(jī)制，為

4、預(yù)測(cè)其使用壽命提供指導(dǎo)；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了通過(guò)多胺交聯(lián)提高PVC阻隔性能的研究。
　　 通過(guò)建立PVC抗氯性能測(cè)試方法的研究，發(fā)現(xiàn)：活性氯會(huì)加速PVC的氧化降解，其降解程度隨接觸時(shí)間延長(zhǎng)而增加。通過(guò)配制含2mg/L活性氯的水來(lái)模擬生活用水環(huán)境，在60℃下浸泡24h后，對(duì)溶液進(jìn)行總有機(jī)碳(TOC)測(cè)試可以評(píng)價(jià)材料的抗氯性能。提出了PVC制品抗氯安全性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)草案，建立了PVC制品的衛(wèi)生安全性能評(píng)價(jià)技術(shù)。
　　 通過(guò)將活性氯

5、的濃度提高到100mg/L可以加速抗氯性能評(píng)價(jià)過(guò)程的進(jìn)行，通過(guò)將溶液的pH值調(diào)整至近中性可加速抗氯性能評(píng)價(jià)過(guò)程，試驗(yàn)溫度升高到70℃則會(huì)給評(píng)價(jià)過(guò)程帶來(lái)干擾。熱重分析(TG/DTG)、DMA測(cè)試損耗因子峰高及峰位、FTIR、阻隔性能均不適宜用來(lái)對(duì)材料的抗氯性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，DMA測(cè)試相對(duì)儲(chǔ)存模量可有效對(duì)抗氯性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，SEM及EDS可對(duì)抗氯性能進(jìn)行評(píng)價(jià)但受主觀因素的影響較大，水的潤(rùn)濕角是最佳的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　 在70℃抗氯性測(cè)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(tuán)為雙鍵；活性氯對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)這個(gè)區(qū)域向深度方向擴(kuò)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(guò)程，表面則變得更加粗糙；次氯酸及其形成的活性分子對(duì)脫HCl反應(yīng)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(shí)間的延長(zhǎng)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(chǔ)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)溫度下材料的阻隔性能隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)變化不規(guī)律；在110℃熱(氧)老化試驗(yàn)中，PVC發(fā)生了明顯的脫HCl反應(yīng)；同時(shí)發(fā)生分子鏈排列得更加致密規(guī)整的過(guò)程，阻隔性略有改善。通過(guò)數(shù)據(jù)擬合的辦法可以有效預(yù)測(cè)材料的阻隔性能，縮短測(cè)試時(shí)間，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的辦法驗(yàn)證了該方法的可靠性。