Cloruro di polivinile (PVC)La plastica è un materiale composito formato dalla miscelazione di resina di PVC con vari additivi. Presenta eccellenti proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione chimica, caratteristiche autoestinguenti, buona resistenza agli agenti atmosferici, superiori proprietà di isolamento elettrico, facilità di lavorazione e basso costo, il che la rende un materiale ideale per l'isolamento e la guaina 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 è caratterizzata da:
(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 alle basse frequenze. Questi legami polari contribuiscono inoltre a forti forze intermolecolari e ad un'elevata resistenza meccanica.
(3) Gli atomi di cloro nella struttura molecolare conferiscono proprietà ignifughe insieme a una buona resistenza chimica e agli agenti atmosferici. Tuttavia, questi atomi di cloro alterano la struttura cristallina, determinando una resistenza al calore relativamente bassa e una scarsa resistenza al freddo, che può essere migliorata attraverso 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.
Attualmente, nella produzione di resina PVC predomina il metodo di polimerizzazione in sospensione, utilizzato in particolare per la realizzazione di fili e cavi.
Le resine di PVC polimerizzate in sospensione si classificano in due forme strutturali:
Resina sfusa (tipo XS): caratterizzata da struttura porosa, elevato assorbimento di plastificante, facile plastificazione, comodo controllo del processo e poche particelle di gel, il che la rende la scelta preferita per applicazioni in 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 volumetrica supera i 10¹⁵ Ω·cm; a 25 °C e 50 Hz di frequenza, la costante dielettrica (ε) varia da 3,4 a 3,6, con variazioni significative in funzione della temperatura e della frequenza; il fattore di dissipazione (tanδ) varia da 0,006 a 0,2. La rigidità dielettrica rimane elevata a temperatura ambiente e frequenza di rete, non influenzata dalla polarità. Tuttavia, a causa delle sue perdite dielettriche relativamente elevate, 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 cloruro di idrogeno durante la lavorazione sotto stress termico e meccanico. L'ossidazione porta alla degradazione o alla reticolazione, causando scolorimento, fragilità, un calo significativo 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 esiste in tre stati fisici a temperature diverse: stato vetroso, stato altamente elastico e stato di flusso viscoso. Con una temperatura di transizione vetrosa (Tg) intorno agli 80 °C e una temperatura di flusso intorno ai 160 °C, il PVC nel suo stato vetroso a temperatura ambiente non può soddisfare i requisiti delle applicazioni per fili e cavi. È necessaria una modifica per ottenere una maggiore elasticità a temperatura ambiente mantenendo 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 marzo 2025