PVC异型材塑料门窗的耐寒性 --东莞市瑞福祥塑胶原料商行

长期以来，我国始终坚持走可持续发展的道路，从国情和实际出发，积极推进经济和产业结构调整、优化能源结构，实施鼓励节能、提高能效等政策措施。随着社会的发展，对住房的需求迅速增加，建筑能耗持续增长，实施建筑节能措施有很大的意义和紧迫性。PVC异型材塑料门窗因其优良的节能性能日益为广大群众所接受，并被广泛应用于各种节能建筑之中。但是PVC塑料型材的低温脆性限制了其在北方寒冷地区的应用，制约了PVC塑料门窗的发展。本文将从PVC异型材的配方和门窗制作安装两个方面，对这一问题进行研究。

1　PVC异型材门窗的发展现状

　　我国既是一个发展中大国，也是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和，这也就带来了建筑能耗急剧增加的问题。据不完全统计，我国现有的近400亿平方米建筑，仅有l％左右为节能建筑，仅单位面积采暖所耗能源就相当同纬度发达国家的2_3倍，建筑能耗已占全国能源消耗将近30％，因此建筑节能对于促进能源资源节约和合理利用、加快发展循环经济有着举足轻重的作用。

　　为了完成“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右的目标，我国各地陆续推出了节能降耗标准措施来降低建筑能耗。结合节能标准和各类建筑门窗节能效果(表1)，在我国当前消费水平下应大力推广PVC塑料门窗。PVC材料强度高、造价低、可回收利用，而且拥有抗紫外线、抗酸碱腐蚀、防霉防蛀、阻燃防火、防静电等特质。据了解，PVC塑料制品仅为钢材和铝材单位生产能耗的25％和12.5％，硬质PVC塑料生产能耗则为30％和50％。

　　国家的提倡、市场的需要，使塑料异型材和门窗行业迅猛发展，目前我国塑料门窗的市场占有率已经从1994年的3％上升到2007年的35％以上，成为我国建材市场的热点。塑料门窗行业也已经成为一个年消耗pvc树脂200×104t以上，年产值总和上千亿元人民币的热门产业。

　　2　PVC异型材门窗的耐寒性研究

　　　PVC材料的使用温度下限一般为-40℃，在冬季，由于温度低，温差大，PVC塑料往往出现低温脆性的问题。一般PVC型材厂和门窗组装厂对产品都要检测pvc塑料异型材的低温落锤冲击性能指标。根据我国塑料异型材标准GBff8814-2004，主型材在-10cm落锤冲击分类：(1)落锤重量I类1kg，II类1kg(2)落锤高度I类1m，II类1.5m，原标准A类为1m，B类为0.5m。

　　本文通过调整PVC异型材的配方和完善塑料门窗的加工工艺两个方面，有效地提高PVC 塑料的耐寒性，满足PVC异型材门窗在低温条件下的应用需求。

　　2.1　PVC异型材配方的调整

　　1)PVC树脂的选择。PVC树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物，其耐低温性随相对分子质量的增大而增强。PVC大分子链间范德华引力较大，分子内化学键合力增加，因此粘度会相应的增加，耐寒性较好。但是由于高分子量的树脂加工比较困难，所以实际应用中，更多的注重树脂的分子量分布。分子量分布窄的PVC材料，加工性能和制品性能都较均一，材料的力学性能较高，耐寒性也较好。因此在PVC异型材配方中，为应付北方冬季寒冷气候，需要选取粘数稍高(平均分子量稍大)，分子量分布窄的PVC树脂。

　　2)抗冲改性剂。单纯的PVC树脂低温抗冲击强度差，无法满足使用要求，在加工门窗用PVC异型材时，必须加入高聚物抗冲改性剂。改性剂与PVC树脂有相近的溶解度参数，能够在一定程度上互溶，能够形成两项结构的共混物，从而改善制品的低温冲击强度。在这一方面，主要的研究方向可以问为三类：弹性体增韧理论、刚性粒子增韧理论和弹性体一刚性粒子复合增韧理论。PVC与弹性体的共混增韧是目前研究的最多的改性方法之一，其理论也较为成熟。基于这一理论的改性剂主要有ABS、MBS、CPE、EVA、ACR、NBR等，国外一般采用丙烯酸酯类改性剂(ACR)，但是由于ACR价格较贵，所以我国一般采用氯化聚乙烯(CPE)来代替一部分或全部ACR的做法。CPE是由高密度聚乙烯(HDPE)在盐酸水溶液中悬浮氯化而得，CPE的分子结构中不含双键，可以显著增加PVC异型材的耐寒性，适合做户外建筑材料，应用于PVC异型材的CPE，一般为含氯量36％～38％的橡胶类弹性体。　3)填充剂。填充剂在PVC异型材中能够起到增容、降低成本的作用，但多数填充剂对聚合物的物理机械性造成损害，尤其是低温脆性会随填充剂用量的增加而增大。当添加到PVC中的填充剂较少时，填充剂作为无机粒子会填入分子链间起补强作用，使体系韧性增加。但当其用量增加时，随着分子间距离的增加，分子间的作用力被破坏，会使PVC的耐寒性急剧降低。因此在门窗用PVC异型材中尽量用小尺寸的纳米碳酸钙或超细碳酸钙。尽可能的改善Pvc材料的低温性能。

　　2.2　低温条件下的门窗制作与安装

　　由于PVC异型材的低温脆性，仅仅通过调整PVC的配方，无法保证门窗的耐寒性能，必须在门窗加工制作过程中，采取相应的措施来保证塑料门窗的各项性能达到行标规定要求，主要包括以下几个方面。

　　1)门窗加工时的环境温度。PVC异型材加工前应提前进人车间，放置在室温18℃以上房间内进行24／小时以上的状态调节，以使型材与加热温度之间的温度梯度降低，提高焊角强度。除此之外，由于焊机焊板及压钳之间温度差异较大，在外界环境温度较低的情况下，焊接热量全部集中在焊口两侧，热量产生的内应力扩散较慢，且热影响区内材性显脆性，易产生焊角开裂。因此焊接设备应尽量配置预热装置，保证型材在焊接时不会因焊接区域的温度梯度大而造成型材内残余应力集中，形成焊接区域附近开裂隐患。

　　2)门窗安装时的保温措施。塑料门窗的安装温度一般应在5℃以上，但在冬季寒冷地区，白天温度都在0℃以下，很难满足这一条件。如果忽视安装温度，一味要求施工进度，则会造成门窗开裂、玻璃破碎、透气漏风甚至墙体结露结霜等问题。因此在进行塑料门窗安装时必须采取必要的保温措施。正确的安装方法为，首先在将要安装的房间封闭，利用电暖气或远红外散热器等取暖设施进行预热，创造暖环境，将所要安装的玻璃压条、胶条等材料放置在室内减小温差，然后再进行门窗以及玻璃等设施的安装。

　　3　结论

PVC异型材是热塑冷脆性材料，抗低温冲击性能较差，因此在加工和安装PVC门窗时，要从各个方面采取措施提高门窗的抗寒性。在选用PVC异型材配方时，要充分考虑冬季温度条件来调整配方，提高门窗整体抗冲击能力；在生产和安装门窗时，要注意保持施工温度，严格按照国家规定进行施工，避免对门窗造成损伤，留下质量隐患。

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