Cloruro di polivinile (PVC)La plastica è un materiale composito ottenuto miscelando resina PVC con vari additivi. Presenta eccellenti proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione chimica, autoestinguenza, buona resistenza agli agenti atmosferici, eccellenti proprietà di isolamento elettrico, facilità di lavorazione e basso costo, il che lo rende un materiale ideale per l'isolamento e il rivestimento di fili e cavi.
La resina PVC è un polimero termoplastico lineare formato dalla polimerizzazione di monomeri di cloruro di vinile. La sua struttura molecolare presenta:
(1) Essendo un polimero termoplastico, dimostra buona plasticità e flessibilità.
(2) La presenza di legami polari C-Cl conferisce alla resina una forte polarità, con conseguente costante dielettrica (ε) e fattore di dissipazione (tanδ) relativamente elevati, garantendo al contempo un'elevata rigidità dielettrica a basse frequenze. Questi legami polari contribuiscono anche a forti forze intermolecolari e a un'elevata resistenza meccanica.
(3) Gli atomi di cloro nella struttura molecolare conferiscono proprietà ignifughe e una buona resistenza chimica e agli agenti atmosferici. Tuttavia, questi atomi di cloro interrompono la struttura cristallina, determinando una resistenza al calore relativamente bassa e una scarsa resistenza al freddo, che può essere migliorata mediante additivi appropriati.
2. Tipi di resina PVC
I metodi di polimerizzazione del PVC includono: polimerizzazione in sospensione, polimerizzazione in emulsione, polimerizzazione in massa e polimerizzazione in soluzione.
Il metodo di polimerizzazione in sospensione è attualmente predominante nella produzione di resina PVC ed è il tipo utilizzato nelle applicazioni di fili e cavi.
Le resine PVC polimerizzate in sospensione sono classificate in due forme strutturali:
Resina di tipo sfuso (tipo XS): caratterizzata da struttura porosa, elevato assorbimento di plastificanti, facile plastificazione, comodo controllo della lavorazione e poche particelle di gel, che la rendono la scelta preferita per applicazioni su fili e cavi.
Resina di tipo compatto (tipo XJ): utilizzata principalmente per altri prodotti in plastica.
3. Proprietà principali del PVC
(1) Proprietà di isolamento elettrico: essendo un materiale dielettrico altamente polare, la resina PVC mostra buone proprietà di isolamento elettrico, ma leggermente inferiori rispetto a materiali non polari come il polietilene (PE) e il polipropilene (PP). La resistività di volume supera 10¹⁵ Ω·cm; a 25°C e frequenza di 50 Hz, la costante dielettrica (ε) varia da 3,4 a 3,6, con variazioni significative al variare della temperatura e della frequenza; il fattore di dissipazione (tanδ) varia da 0,006 a 0,2. La resistenza alla rottura rimane elevata a temperatura ambiente e a frequenza di rete, indipendentemente dalla polarità. Tuttavia, a causa della sua perdita dielettrica relativamente elevata, il PVC non è adatto per applicazioni ad alta tensione e alta frequenza, essendo tipicamente utilizzato come materiale isolante per cavi a bassa e media tensione inferiori a 15 kV.
(2) Stabilità all'invecchiamento: sebbene la struttura molecolare suggerisca una buona stabilità all'invecchiamento grazie ai legami cloro-carbonio, il PVC tende a rilasciare acido cloridrico durante la lavorazione sotto stress termico e meccanico. L'ossidazione porta a degradazione o reticolazione, causando scolorimento, fragilità, un significativo calo delle proprietà meccaniche e un deterioramento delle prestazioni di isolamento elettrico. Pertanto, è necessario aggiungere stabilizzanti appropriati per migliorare la resistenza all'invecchiamento.
(3) Proprietà termomeccaniche: essendo un polimero amorfo, il PVC si presenta in tre stati fisici a diverse temperature: stato vetroso, stato altamente elastico e stato di flusso viscoso. Con una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di circa 80 °C e una temperatura di flusso di circa 160 °C, il PVC allo stato vetroso a temperatura ambiente non può soddisfare i requisiti applicativi per fili e cavi. È necessaria una modifica per ottenere una maggiore elasticità a temperatura ambiente, mantenendo al contempo un'adeguata resistenza al calore e al freddo. L'aggiunta di plastificanti può regolare efficacemente la temperatura di transizione vetrosa.
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Data di pubblicazione: 27-03-2025