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博亿堂官方下载:PVC设计配方大全

发布时间:2022-08-18 08:53:00 来源:博亿堂98手机版 作者:博亿堂官方下载    

  纯的聚氯乙烯(PVC)树脂属于一类强极性聚合物,其分子间作用力较大,从而导致了PVC软化温度和熔融温度较高,一般需要160~210℃才能加工。另外PVC分子内含有的取代氯基容易导致PVC树脂脱氯化氢反应,从而引起PVC的降解反应,所以PVC对热极不稳定,温度升高会大大促进PVC脱HCL反应,纯PVC在120℃时就开始脱HCL反应,从而导致了PVC降解。鉴于上述两个方面的缺陷, PVC在加工中需要加入助剂,以便能够制得各种满足人们需要的软、硬、透明、电绝缘良好、发泡等制品。在选择助剂的品种和用量时,必须全面考虑各方面的因素,如物理—化学性能、流动性能、成型性能,最终确立理想的配方。另外,根据不同的用途和加工途径,我们也需要对树脂的型号做出选择。不同型号的PVC树脂和各种助剂的配搭组合方式,就是我们常说的PVC配方设计了。那具体怎样进行具体的配方设计呢?下面将通过对各原辅料的选择加以阐述的方式加以说明,希望能对大家有所裨益。

  工业上常用粘度或K值表示平均分子量(或平均聚合度)。树脂的分子量和制品的物理机械性能有关。分子量越高,制品的拉伸强度、冲击强度、弹性模量越高,但树脂熔体的流动性与可塑性下降。同时,合成工艺不同,导致了树脂的形态也有差异,我们常见的是悬浮法生产的疏松型树脂,俗称SG树脂,其组织疏松,表面形状不规则,断面输送多孔呈网状。因此,SG型树脂吸收增塑剂快,塑化速度快。悬浮法树脂的主要用途见下表。乳液法树脂宜作PVC糊,生产人造革。

  根据国家标准GB/T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定,悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC-SG8八种树脂,其中数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,但熔融流动越困难,加工也越困难。

  近年来因为SG-5价格便宜应用范围相对扩大到发泡板、木塑甚至少量应用到透明片薄膜行业。

  PVC塑料配方主要由PVC树脂和添加剂组成的,其中添加剂按功能又分为:增塑剂、热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、着色剂、发泡剂等。在设计PVC配方之前,首先应了解PVC树脂和各种添加剂的性能。

  生产PVC塑料的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC),聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物,产量仅次于PE,居第二位。

  PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。疏松型粒径为0.1—0.2mm,表面不规则,多孔,呈棉花球状,易吸收增塑剂,紧密型粒径为0.1mm以下,表面规则,实心,呈乒乓球状,不易吸收增塑剂。目前使用疏松型的较多。

  聚氯乙烯树脂粉料粒子实际上是许多PVC微细粒子以物理方式粘结在一起的聚集体,这种粒子通常以聚合初期形成的尺寸仅为0.1—0.8μm的原生初级粒子为基础,含有若干由初级粒子聚合后尺寸为2--10μm的聚集粒子所组成.

  PVC粉末为一种白色粉末,密度在1.35—1.45g/cm3之间,表观密度在0.4-0.5g/cm3。视增塑剂含量大小可为软、硬制品,一般增塑剂含量0-5份为硬制品RPVC UPVC,5-25份为半硬制品,大于25份为软制品 SPVC。

  PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物,软化温度和熔融温度较高,纯PVC一般须在160—2100C时才可塑化加工,由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。而且,PVC分子内含有氯的基团,当温度达到1200C时,纯PVC即开始出现脱HCl反应,会导致PVC热降解。因此,在加工时须加入各种助剂对PVC进行加工改性和冲击改性,使之可以加工成为有用的产品。

  PVC树脂主要用于生产各类薄膜(如日用印花膜、工业包装膜、农用大棚膜及热收缩膜等)、各类板、片材(其片材可用于吸塑制品),各类管材(如无毒上水管、建筑穿线管、透明软管等)、各类异(如门、窗、装饰板),中空吹瓶(用于化妆品及饮料),电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。

  我们常见的,一般生产硬质品发泡产品、管件等注塑产品一般选用7、8型树脂,生产型材管材一般选用5型树脂,生产软制品薄膜制品使用2、3型树脂较好,生产透明制品一般选用8型树脂。

  增塑剂从总体上可分为两大类:小分子增塑剂和高分子增塑剂。常用软质PVC的增塑剂种类如下:

  常用的有邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)等。在各种邻苯二甲酸酯类增塑剂中,随着所用醇的分子量增大,增塑剂的挥发性降低。

  我司所用的增塑剂中有DINP,DINP的分子量为419,为无色无味透明液体,相对密度0.965—0.972 (25℃),与PVC的相容性良好,挥发性低,迁移性小,而且具有良好的耐光性,耐热性,耐老化性和电绝缘性。增塑效率比ATBC,PL-012稍差。因邻苯二甲酸酯类增塑剂涉嫌对人的生殖有影响,不能有于环保料的生产中。在玩具料的15—17个邻苯二甲酸酯类的检测中含DINP。(含量<100ppm)

  常用的有己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二异壬酯(DINA)等。这类增塑剂主要做PVC的耐寒增塑剂。

  主要有磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸二苯异辛酯(DPOP),磷酸酯类增塑剂主要做PVC的阻燃增塑剂。

  主要有环氧大豆油、环氧硬酯酸辛酯等,是PVC的辅助增塑剂,具有挥发性低,迁移性小等优点,且与PVC热稳定剂有协同稳定作用。

  主要为氯化石蜡,是PVC的辅助增塑剂,与三氧化二锑并用,有协同阻燃效果。

  本品可用于食品包装材料,为传统的环保增塑剂,本品为无色透明油状液体,分子量为402,相对密度为1.046(25℃),是柠檬酸系列增塑剂中应用最广的品种,耐光性,耐热性,耐老化性和耐水性良好。本品迁移,挥发性比DINP大,增塑效果比DINP稍好。

  (9)、其它类型的低分子增塑剂:石油酯类、间苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类、六氢化邻苯二甲酸二异壬酯(DINCH)等。

  (10)、反应性增塑剂:这类增塑剂分子中有活性基团,可以发生化学反应,生成网状结构,主要品种有邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)

  聚酯增塑剂分子量较小分子量的增塑剂大,但比高分子增塑剂低。如W2050、W700等,由于分子量大,所以挥发性很低,可用于耐久性的制品。

  高分子增塑剂通常为聚合物弹性体,常用的有氯化聚乙烯(CPE)、丁腈橡胶(NBR)等。高分子对PVC的增塑,实质上是弹性体与PVC的共混。

  增塑剂的加入,可以降低PVC分子链间的作用力,使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低,增塑剂可提高树脂的可塑性,使制品柔软、耐低温性能好。

  增塑剂在10份以下时对机械强度的影响不明显,当加5份左右的增塑剂时,机械强度反而最高,是所谓反增塑现象。一般认为,反增塑现象是加入少量增塑剂后,大分子链活动能力增大,使分子有序化产生微晶的效应。加少量的增塑剂的硬制品,其冲击强度反而比没有加时小,但加大到一定剂量后,其冲击强度就随用量的增大而增大,满足普适规律了。

  此外,增加增塑剂,制品的耐热性和耐腐蚀性均有下降,每增加一份增塑剂,马丁耐热下降2~3。因此,一般硬制品不加增塑剂或少加增塑剂。有时为了提高加工流动性才加入几份增塑剂。 而软制品则需要加入大量的增塑剂,增塑剂量越大,制品就越柔软。

  增塑剂的种类有邻苯二甲酸酯类、直链酯类、环氧类、磷酸酯类等,就其综合性能看,DOP是一个较好的品种,可用于各种PVC制品配方中,直链酯类如DOS属耐寒增塑剂,长用于农膜中,它与PVC相容性不好,一般以不超过8份为宜,环氧类增塑剂除耐寒性好以外,还具有耐热、耐光性,尤其与金属皂类稳定剂并用时有协同效应,环氧增塑剂一般用量为3~5份。

  电线、电缆制品需具有阻燃性,且应选用电性能相对优良的增塑剂。PVC本身具有阻燃性,但经增塑后的软制品大多易燃,为使软PVC制品具有阻燃性,应加入阻燃增塑剂如磷酸酯及氯化石蜡,这两类增塑剂的电性能也较其他增塑剂优良,但随增塑剂用量增加,电性能总体呈下降趋势。对用于无毒用途的PVC制品,应采用无毒增塑剂如环氧大豆油等。至于增塑剂总量,应根据对制品的柔软程度要求及用途、工艺及使用环境不同而不同。一般压延工艺生产PVC薄膜,增塑剂总用量在50份左右。吹塑薄膜略低些,一般在45~50份。

  PVC在高温下加工,极易放出HCL,形成不稳定的聚烯结构。同时,HCL具有自催化作用,会使PVC进一步降解。另外,如果有氧存在或有铁、铝、锌、锡、铜和镉等离子存在,都会对PVC降解起催化作用,加速其老化。因此塑料将出现各种不良现象,如变色、变形、龟裂、机械强度下降、电绝缘性能下降、发脆等。为了解决这些问题,配方中必须加入稳定剂,尤其热稳定剂更是必不可少。PVC用的稳定剂包括热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和螯合剂。配方设计时根据制品使用要求和加工工艺要求选用不同品种,不同数量的稳定剂。

  (一)热稳定剂 热稳定剂必须能够捕捉PVC树脂放出的具有自催化作用的HCL,或是能够与PVC树脂产生的不稳定聚烯结构起加成反映,以阻止或减轻PVC树脂的分解。一般在配方中选用的热稳定剂的特点、功能与制品的要求来考虑。例如:

  铅盐稳定剂主要用在硬制品中。铅盐类稳定剂具有热稳定剂好、电性能优异,价廉等特点。但是其毒性较大,易污染制品,只能生产不透明制品。近年来复合稳定剂大量出现,单组分的稳定剂已有被取代的危险。复合稳定剂的特点是专用性强,污染小,加工企业配料简便等优点。但由于无统一的标准,所以各家的复合稳定剂差异很大。

  钡镉类稳定剂是性能较好的一类热稳定剂。在PVC农膜中使用较广。通常是钡镉锌和有机亚磷酸酯及抗氧剂并用。

  钙锌类稳定剂可作为无毒稳定剂,用在食品包装与医疗器械、药品包装,但其稳定性相对教低,钙类稳定剂用量大时透明度差,易喷霜。钙锌类稳定剂一般多用多元醇和抗氧剂来提高其性能,最近已经国内已经有用于硬质管材的钙锌复合稳定剂出现。

  有机锡类热稳定剂性能较好,是用于PVC硬制品与透明制品的较好品种,尤其环氧类稳定剂通常作为辅助稳定剂。这类稳定剂与钡镉钙锌类稳定剂并用时能提高光与热的稳定性,其缺点是易渗出。作辅助稳定剂的还有多元醇,有机亚磷酸酯类能。

  近年来还出现了稀土类稳定剂和水滑石系稳定剂,稀土类稳定剂主要特点是加工性能优良,而水滑石则是无毒稳定剂。

  (二)抗氧剂 PVC制品在加工使用过程中,因受热、紫外线的作用发生氧化,其氧化降解与产生游离基有关。主抗氧剂是链断裂终止剂或称游离基消除剂。其主要作用是与游离基结合,形成稳定的化合物,使连锁反应终止,PVC用主抗氧剂一般是双酚A。还有辅助抗氧剂或过氧化氢分解剂,PVC辅助抗氧剂为亚磷酸三苯酯与亚磷酸苯二异辛酯。主辅抗氧剂并用可发挥协同作用。

  (三)紫外线吸收剂 在户外使用的PVC制品,因受到它敏感波长范围的紫外线照射,PVC分子成激发态,或其化学键被破坏,引起游离基链式反应,促使PVC降解与老化。为了提高抗紫外线的能力,常加入紫外线吸收剂。PVC常用的紫外线、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好,但因呈黄色使薄膜略带黄色,加入少量酞菁蓝可以改善。

  在PVC农膜中常用UV-9,一般用量0.2~0.5份。属水杨酸类的TBS、BAD与OBS作用温和,与抗氧剂配合使用,会得到很好的耐老化效果。对于非透明制品,一般通过添加遮光的金红石型钛白粉来改善耐候性,这时如果再添加紫外线吸收剂,则需要很大用量,不十分合算。

  (四)螯合剂 在PVC塑料稳定体系中,常加入的亚磷酸酯类不仅是辅助抗氧剂,而且也起螯合剂的作用。它能与促使PVC脱HCL的有害金属离子生成金属络和物。常用的亚磷酸酯类有亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯与亚磷酸二苯辛酯。在PVC农膜中,一般用量为0.5~1份,单独用时初期易着色,热稳定性也不好,一般与金属皂类并用。

  分子式为2PbO.PbHPO3.H2O,代号为DL,简称二盐,白色粉末,密度为6.1g/cm3。二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐基硫酸铅,但耐候性能好于三盐基硫酸铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅并用,用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。

  代号为DLS,不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅并用,用量为0.5—1.5份。

  (1)硬脂酸锌(ZnSt),无毒且透明,用量大后,易引起“锌烧”制品变黑,常与Ba、Ca皂并用。

  (2)硬脂酸镉(CdSt),为一重要的透明稳定剂品种,毒性较大,不耐硫化污染,抑制初期变色能力大,常与Ba皂并用。

  (3)硬脂酸铅(PbSt),热稳定性好,可兼做润滑剂。缺点为易析出,透明差,有毒且硫化污染严重,常与Ba、Cd皂并用。

  (4)硬脂酸钙(CaSt),加工性能好、热稳定能力较低,无硫化污染,无毒,常与Zn皂并用。

  (5)硬脂酸钡(BaSt),无毒,长期热稳定性好,抗硫化污染,透明,常与Pb、Ca皂并用。复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及Ba/Cd/Zn。

  有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。有气味。

  有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使用,也常与金属皂类并用。

  主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物类稳定剂,与Pb、Cd皂并用会产生硫污染。含硫有机锡类透明性好。主要品种有:

  a、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG),外观为淡黄色液体,热稳定性及透明性极好,无毒,加入量低于2份。

  b、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG),外观为淡黄澄清液体,为无毒、高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透明膜中。

  C、二(硫代甘醇酸辛酯)二甲基锡,为无色透明液体,有优异的热稳定性、透明性、低毒、可用于PVC片材、上水管材、医药与食品包装材料。一般用量为1—1.5PHR。

  稳定性不如含硫有机锡,但无硫污染,主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有:

  a、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡黄色液体或半固体,润滑性优良,透明性好,但有毒,常与Cd皂并用,用量1-2份;与马来酸锡及硫醇锡并用,用量0.5—1份

  b、二月桂酸二正辛基锡(DOTL),有毒且价高,润滑性优良,常用于硬PVC中,用量小于1.5份。c、马来酸二正丁基锡(DBTM),白色粉末,有毒,无润滑性,常与月桂酸锡并用,不可与金属皂类并用于透明制品中。

  具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其是在低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。

  有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。

  选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主,其氧化物和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。

  这种复合助剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合,以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散,同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,也避免了因铅粉尘造成的中毒。

  复合稳定剂通常是将具有良好协同作用的两种或多种稳定剂相配合而得到的液体或固体状混合物。有钡-镉-锌稳定剂,钡-镉稳定剂,钡-锌稳定剂,钙-锌稳定剂,其中钙-锌稳定剂主要用于软质和无毒制品。

  钙锌复合稳定剂有四种基础体系:以多元醇和金属皂类为基础的以羟基碳酸镁化合物为基础的;以钙/铝-羟基亚磷酸盐为基础的和以沸石为基础的。所有这类体系都包含有机辅助稳定剂、抗氧剂和润滑剂,但各自的品种和数量都不同。

  辅助热稳定剂本身不具有热稳定作用,只有与主稳定剂一起并用,才会产生热稳定效果,并促进主稳定剂的稳定效果。辅助热稳定剂一般不含金属,因此也称为非金属热稳定剂。

  (1)亚磷酸酯类。是一重要的辅助热稳定剂,与Ba/Cd、Ba/Zn复合稳定剂及Ca/Zn复合稳定剂等有协同作用,主要用于软质PVC透明配方中,用量为0.1—1份。

  (2)环氧化合物类,与金属皂类有协同作用,与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为2-5份,常用的品种为环氧大豆油、环氧脂。

  (3)环氧化合物类,与金属皂类有协同作用,与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为2-5份,常用的品种为环氧大豆油、环氧脂。

  (4)多元醇类,主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等,可与Ca/Zn复合稳定剂并用。

  润滑剂的作用在于减少聚合物和设备之间的摩擦力,以及聚合物分子链之间的内摩擦。前者称为外润滑作用,后者称为内润滑作用。具有外润滑作用的如硅油、石蜡等,具有内润滑作用的如单甘酯,硬脂醇及酯类等。至于金属皂类,则二者兼有。

  另外需要说明的是,内外润滑的说法只是我们的一种习惯称谓,并没有明显的界限,有些润滑剂在不同的条件起不同的作用,如硬脂酸,在低温或少量的时候,能起内润滑作用,但当温度升高或用量增加时,它的外润滑作用就逐渐占优势了,还有一个特例是硬脂酸钙,它单独使用时作外润滑剂,但当它和硬铅及石蜡等并用时就成了促进塑化的内润滑剂了。

  在硬质PVC塑料中,润滑剂过量会导致强度降低,也影响工艺操作。对于注射制品会产生脱皮现象,尤其是在浇口附近会产生剥层现象。对注射制品,硬脂酸和石蜡总用量一般为0.5~1份:挤出制品一般不超过1份。

  在软制品配方中,润滑剂用量太多,会起霜并影响制品的强度及高频焊接和印刷性。而润滑剂太少则会粘辊,对吹塑薄膜而言,润滑剂太少会粘住口模,易使塑料在模内焦化。同时,为了改善吹膜的发粘现象,宜加入少量的内润滑剂单甘酯。生产PVC软制品时,润滑剂加入量一般小于1份。

  按润滑剂的组成可分为:饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。

  饱和烃类按极性可分为非极性烃(如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小可分为;液体石蜡(C16-C21)、固体石蜡(C26-C32)微晶石蜡(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子量1000—10000)等,主要用于PVC无毒外润滑剂。

  (1)液体石蜡:俗称白油,为无色透明液体,可用作PVC的透明性外润滑剂,用量为0.5份左右,用量大会严重影响上色。

  (2)固体石蜡,又称为天然石蜡,白色固体,可用作pvc的外润滑剂,用量为0.1—1.0份,用量太大会影响透明度。

  (3)微晶石蜡,又称为高熔点石蜡,外观为白色或淡黄色固体,因结晶微细而称为微晶石蜡。润滑效果和热稳定性好于其他石蜡。在PVC中用量较小,一般为0.1-0.3份。

  (4)低分子量聚乙烯,又称聚乙烯蜡,外观为白色或淡黄色固体粉末,透明性差,可用于PVC挤出和压延加工外润滑剂,用量一般为0.5份以下。

  (5)氧化聚乙烯蜡,为聚乙烯蜡部分氧化产物,外观为白色粉末。有优良的内、外润滑作用,透明性好,用量在0.2--1.0份。

  (6)氯化石蜡,与PVC相容性好,透明性差,与其他润滑剂并用效果好,用量0.5份以下为宜。

  既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂,其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重稍有不同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。

  包括单脂肪酸酰胺和双脂肪酰胺两大类,单脂肪酸胺主要呈内润滑作用,主要品种包括乙基双硬脂酸酰胺、N,N·亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等。

  如硬脂酸,是仅次于金属皂类而广泛应用的润滑剂,可用于PVC,用量少时,起内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。硬脂酸的加入量低于0.5份。

  (1)硬脂酸丁酯,外观为无色或淡黄色油状液体,在PVC中以内润滑为主兼具外润滑作用,用量0.5—1.5份。

  (2)单硬脂酸甘油酯,代号GMS,外观为白色蜡状固体,为PVC优良内润滑剂,对透明性影响小,加入量低于1.5份,可与硬脂酸并用。

  (3)酯蜡和皂化蜡,主要指以褐煤蜡为主要原料、经漂白等工序制成的后序产品。漂白蜡有S蜡和L蜡,皂化蜡有0蜡和OP蜡。主要用于HPVC,用量0.1-0.3份。

  硬脂醇,外观为白色细珠状物,起内润滑作用,透明好,在PVC中用量0.2-0.5份。还可用于PS中。如季戊四醇,作为PVC高温润滑剂,用量0.2-0.5份。

  ABS与PVC溶解度参数相近,经SEM分析发现二者有良好的相容性。杨育芹等研究发现PVC与ABS质量比为70:30时,悬臂桥冲击强度达377.4 J/m2,与PVC基体的43.1 J/m2相比,提高了将近10倍。若在PVC与ABS的共混体系中加入CPE,体系的冲击强度和断裂伸长率大幅度提高,而拉伸强度随CPE用量的增加而下降。CPE用量约在5份时,ABS/PVC/CPE共混体系的弹性模量出现最大值。

  TPU是一种新型的热塑性树脂,具有较高的力学性能,弹性好,耐油、耐磨、介电性能好等优点,但价格较高。其中聚酯型,TPU改性软质PVC效果要好于聚醚型TPU,加入约10份时拉伸强度,断裂伸长率均出现最大值,而压缩永久变形出现最小值,综合性能最佳,但是二者的相容性差。方少明等将SBS—g—MMA接枝聚合物作为PVC/TPU的增容剂,与一般的弹性体或者橡胶增韧PVC相比,PVC/TPU/SBS—g—MMA共混体系冲击强度得以改善的同时,保持了较高的拉伸强度,有较高的实用价值。

  EVA是乙烯与醋酸乙烯酯共聚而成的一种橡胶弹性体。EVA对PVC的增韧机理剪切带约占90%,银纹化约占10%,适当数量的孔穴化也有利于材料的增韧。利用醋酸乙烯酯含量为48%的EVA占体系的6~8份时,共混物的抗冲击强度改进最明显,当EVA占7.5份时,EVA成为连续网络结构,体系冲击强度最大,随EVA含量增加,体系的冲击性能、加工性能和光稳定性增加,而模量、强度和热变形温度下降。章长明等以丙烯酸酯类多官能团不饱和单体为交联敏化剂,采用电子束对PVC与EVA共混物进行辐照交联,发现VA质量分数越高的EVA越有利于促进PVC辐照交联,共混体系的凝胶质量分数越高,力学性能及热延伸性能的改善越明显。

  CPE是通过在在聚乙烯分子链上引入氯原子得到的一种韧性高分子聚合物,含氯量小于36%的CPE体系,结晶度高,相容性差;而含氯量高于42%的CPE体系,弹性差。whittle A J等研究了不同含量的CPE对PVC的韧性影响,在他们的测试范围内,复合材料的韧性与CPE几乎成线性关系。王士才等采用cPE增韧Pvc时发现增韧效果主要与氯含量和制备条件有关,摩尔质量影响不大。用含氯量36%的CPE 7.15份(占体系质量份数,下同)时,增韧效果突出,综合性能最佳。

  NBR是增韧PVC最早商品化的改性剂,因其耐油、耐老化、耐腐蚀且与PVC相性好等优点而倍受青睐。Mano等111J发现PVC与NBR在150℃下进行机械共混时,两相之间具有较好的相容性,体系交联结构的存在使体系具有良好的综合力学性能。随着NBR含量的增大,体系的断裂伸长率迅速增大,但拉伸强度有所下降。在PVC/NBR(质量比)为75/25时,体系的拉伸强度为32 MPa,断裂伸长率达175%,表现出较好的韧性。Liu z H等将NBR相呈准网络态分布于PVC中,其增韧效果要优于简单共混。Schwarz H F等发现羧酸化的丁腈橡胶(XN.BR)对PVC的增韧效果比NBR的要好,共混物的冲击强度、拉伸强度、模量均比NBR更高,且耐磨性更好。Ishiaku等将NBR加人PVC/NR共混物中,既可增韧,又可改善共混物的抗氧老化性能。游长江等利用有机膨润土改性NBR所得的复合材料用于改性PVC,增韧效果好且能保持较高的拉伸强度和弯曲强度。

  Dompas等提出了丙烯酸酯对PVC的增韧机理,由于其中的孔隙形变减弱了PVC的约束应力,使这种应力低于材料的断裂强度,从而产生大面积的塑性形变,因而冲击强度大幅度提高。在ACR为3份时,它在PVC中呈颗粒状,并且粒径发生了较大的变形和界面空化;当ACR为8份时,在PVC中形成了清晰的网络结构。Canter等在配方中加入含磺化弹性体以降低PVC的Tg。Galvez等将硬质PVC、PP与一种起增容作用的接枝乙烯基化合物的乙烯基的共聚物共混,其流动性能比传统的软质PVC更好。潘明旺等自制了3种ACR-g-PVC复合粒子,其常温缺口冲击强度随ACR含量增加而显著提高,其突跃点的发生具有等橡胶效应,其临界橡胶含量约为4%,且P(BA.EHA)比核一壳ACR I或ACRⅡ具有更高的增韧效率。杨波等[28]用韧性贡献率探讨了弹性体CPE,si02对PVC的协同增韧效果,当CPE用量为6份,si02用量为4份时,PVC/CPE/Si02复合体系的冲击强度达一最大值12.2kJ/m2,拉伸强度、弯曲强度下降不明显,且模量均比纯PVC高,同时该体系的热稳定性由于PVC、PVC/CPE、PVC/si02,但对PVC维卡软点的影响不明显。

  在实际生产中我们接触最多的增韧改性剂有CPE、丁腈橡胶、抗冲ACR、MBS等,用量最大的还是CPE,主要是因为性价比高的因素。钙粉含量少的高品质产品可以选择抗冲ACR。透明硬制品可以选择MBS。软制品增韧不同于硬质品,多数情况下软度决定韧性,增塑剂起很大的作用。

  1、预定弹性体(PDE)型冲击改性剂,它属于核一壳结构的聚合物,其核为软状弹性体,赋予制品较高的抗冲击性能,壳为具有高玻璃化温度的聚合物,主要功能是使改性剂微粒子之间相互隔离,形成可以自由流动的组分颗粒,促进其在聚合物中均匀分散,增强改性剂与聚合物之间相互作用和相容性。此类结构的改性剂有:MBS、ACR、MABS和MACR等,这些都是优良的冲击改性剂。

  2、非预定弹性体型(NPDE)冲击改性剂,它属于网状聚合物,其改性机理是以溶剂化作用(增塑作用)机理对塑料进行改性。因此,NPDE必须形成一个包覆树脂的网状结构,它与树脂不是十分好的相容体。此类结构的改性剂有:CPE、EVA。

  3、过度型冲击改性剂,其结构介于两种结构之间,如ABS。用于PVC树脂的具体品种有:

  (1) 氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中进行悬浮氯化的粉状产物,随着氯化程度的增加使原来结晶的HDPE逐渐成为非结晶的弹性体。作为增韧剂使用的CPE,含C1量一般为25-45%。CPE来源广,价格低,除具有增韧作用外,还具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化学药品性。目前在我国CPE是占主导地位的冲击改性剂,尤其在PVC管材的生产中,大多数工厂使用CPE。加入量一般为5—15份。CPE可以同其它增韧剂协同使用,如橡胶类、EVA等,效果更好,但橡胶类的助剂不耐老化。

  (2) ACR为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物,ACR为近年来开发的最好的冲击改性剂,它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性,在PVC硬制品使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好,表面光洁,耐老化好,焊角强度高的特点,但价格比CPE高1/3左右。国外常用的牌号如K-355,一般用量6—10份。

  (3) MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三种单体的共聚物。MBS的溶度参数为9.4-9.5之间,与PVC的溶度参数接近,因此同PVC时相容性较好,它的最大特点是:加入PVC后可以制成透明的产品。一般在PVC中加人10-17份,可将PVC的冲击强度提高6—15倍,但MBS的加入量大于30份时,PVC冲击强度反而下降。MBS本身具有良好的冲击性能,透明性好,透光率可达90%以上,且在改善冲击性同时,对树脂的其他性能,如拉伸强度、断裂伸长率等影响很小。MBS价格较高,常同其他冲击改性剂,如EAV、CPE、SBS等并用。MBS耐热性不好,耐候性差,不适于做户外长期使用制品,一般不用做硬制品生产的冲击改性剂使用。

  (4) SBS为苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物,也称为热塑性丁苯橡胶,属于热塑性弹性体,其结构可分为星型和线型两种。SBS中苯乙烯与丁二烯的比例主要为30/70、40/60、28/72、48/52几种。主要用做HDPE、PP、PS的冲击改性剂,其加入量5—15份。SBS主要作用是改善其低温耐冲击性。SBS耐候性差,不适于做户外长期使用制品

  (5) ABS为苯乙烯(40%-50%)、丁二烯(25%—30%)、丙烯腈(25%-30%)三元共聚物,主要用做工程塑料,也用做PVC冲击改性,对低温冲击改性效果也很好。ABS加入量达到50份时,PVC的冲击强度可与纯ABS相当。ABS的加入量一般为5—20份,ABS的耐候性差,不适于长期户外使用制品,一般不用做硬制品生产的冲击改性剂使用。

  (6)EVA是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物,醋酸乙烯酯的引入改变了聚乙烯的结晶性, EVA与PVC折光率不同,难以得到透明制品,因此,常将EVA与其它抗冲击树脂并用。EVA添加量为10份以下。

  是性能优良的增韧剂,主要品种有:乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)及丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、聚异丁烯、丁二烯橡胶等,其中NBR 、EPR、EPDM三种最常用,其是改善低温耐冲击性优越,但都不耐老化,硬制品一般不使用这类冲击改性剂。

  1、与PVC有良好的相容性,分散性好,与PVC分子链缠绕在一起,促进PVC熔融塑化,有效地降低PVC熔融加工温度,在小幅节能的基础上同时提高了制品的耐候性能;

  2、能改变PVC材料的熔体流变行为,提高PVC材料的流动性,从而更加容易成型挤出,保证了长时间加工成型的稳定性;

  3、能够提高PVC材料的熔体强度,避免熔体破裂,能够解决如鲨鱼皮等表面问题,提高了制品的内在质量和表面光泽度;

  4、能够有效地防止挤出和注塑时由于挤压成型所产生的压力波动和流动伤痕,有效避免产生波纹、斑马线、能够提高制品的表面光泽度,由于塑化均匀,同时能够辅助提高制品的抗张强度、抗冲击强度、断裂伸长率等力学性能;

  6、能够显著减少PVC制品各种添加剂如稳定剂、颜料、钙粉等在制品表面的沉积。

  7、发泡调节剂能有效调节泡孔密度和大小,可以大幅提高PVC材料的熔体强度,从而有效包裹发泡气体,形成均匀的蜂窝状结构,阻止气体逸出,使制品密度下降;

  8、良好的金属剥离性,因为属于高分子材料,不会像润滑剂一样造成析出等问题。

  按照粘度不同也可分为:低粘度、中粘度、高粘度;低粘度的为0.2-4.0一般用与透明薄膜、片材等;中粘度从4.0以上到11.0,一般用于型材、管材、管件等;高粘度的一般粘度在11.0-13.5,一般用于发泡板、发泡木塑等。

  按照作用不同可以分为:普通加工助剂和发泡调节剂;在国内发泡调节剂一般是指粘度高于10.0甚至高于11.0的丙烯酸酯类加工助剂,参考用量4.0-12.0份或更多;普通加工助剂包括发泡调节剂,润滑型加工助剂、通用加工助剂,参考用量0.5-2.5份。

  在PVC中加入某些无机填料作为增量剂,以降低成本,同时提高某些物理机械性能(如硬度、PVC塑料配方的设计热变形温度、尺寸稳定性与降低收缩率),增加电绝缘性和耐燃性。近年来,将无机填料纳米化,并将它运用到塑料中成为改性剂一直是研究热点,并已经有了部分研究成果如纳米碳酸钙增韧增强PVC,这其中要解决的重要问题就是如何将纳米产品均匀分散于塑料中。

  在硬质挤压成型过程中,PVC制品一般的填料为碳酸钙和硫酸钡。对注塑制品,要求有较好的流动性和韧性,一般宜用钛白粉和碳酸钙。硬质制品的填料量在10份以内对制品的性能影响不大,近年来大家为了降低成本,使劲添加填料,这对制品的性能是不利的。

  在软制品方面,加入适量的填料,会使薄膜具有手感很好的弹性,光面干燥而不显光亮,并有耐热压性高和永久形变小等优点。在软制品配方常用到滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、钛白粉与陶土等填料。其中滑石粉对透明性影响较小。

  生产薄膜是,填料用量可达3份,多了影响性能。同时要注意填料细度,否则易形成僵块,使塑料断裂。在普通附层级电缆中主要添加碳酸钙;绝缘级电缆附层中加入煅烧陶土,可以提高塑料耐热性和电绝缘性。此外,三氧化二锑也可作为填料加入软制品中,以提高制品耐燃性。

  使用填料的主要目的是占据空间以降低成本,当然,一些填料也赋予材料一些特殊的性能,如阻燃、导电、导热、刚性等。

  (1)碳酸盐类 主要为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性碳酸钙。一般在PVC塑料使用的是活性轻质碳酸钙,粒径为300目—700目。

  (2)炭黑 如天然气槽黑、混气槽黑、高耐磨炉黑、热裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡胶的补强,有些品种亦作填充剂,如用于导电和防静电高分子材料制品中。

  (3)硫酸盐类 有硫酸钡、硫酸钙、锌钡白(立德粉)等,主要作填充剂,也有着色作用,硫酸钡可减少X光透过度。

  (4)金属氧化物 如氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铁、磁粉等,作填充剂和着色剂。

  (5)金属粉 如铝、青铜、锌、铜、铅等粉末,作装饰用和改善导热性。在塑料生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的。

  (6)含硅化合物 陶土中最常使用的为高岭土,作填充剂。硬质陶土有补强作用。滑石粉作填充剂。

  用于PVC塑料的着色剂主要是有机颜料和无机颜料。PVC塑料对颜料的要求较高,如耐加工时高温,不受HCL影响,加工中无迁移,耐光等。常用的有:(一)红色主要是可溶性偶氮颜料、镉红无机颜料、氧化铁红颜料、酞菁红等;(二)黄色主要有铬黄、镉黄和荧光黄、铁黄等;(三)兰色主要有酞菁蓝(四)绿色主要为酞菁绿;(五)白色主要用钛白粉;(六)紫色主要是塑料紫RL;(七)黑色主要是碳黑。另外,荧光增白剂用于增白,金粉、银粉用于彩色印花,珠光粉使塑料具有珍珠般散光。

  PVC用的发泡剂主要是ADC发泡剂和偶氮二异丁腈及无机发泡剂。另外,铅盐和镉盐也有助发泡作用,可使AC发泡剂的分解温度降到150~180℃左右。发泡剂的用量根据发泡倍率而定。

  用于建材、电气、汽车、飞机的塑料,均要求有阻燃性。一般含卤素、锑、硼、磷、氮等化合物均有阻燃作用,可作阻燃剂。

  硬质PVC塑料由于含氯量高,本身具有阻燃性,对于PVC电缆、装饰墙壁及塑料帏布掺入阻燃剂,可增加其耐火焰性。常用氯化石蜡、三氧化二锑(2~5份)、磷酸酯等阻燃剂。磷酸酯类和含氯增塑剂也有阻燃性。

  PVC制品多数暴露在阳光和其它各种光线下,根据制品应用环境添加一定量的光稳定剂可防止和延缓其分解和老化,延制品使用寿命。光稳定剂大体可以分为四类:

  (1)光屏蔽剂。如钛白和碳黑,可以阻挡紫外线进入的内部,以阻止聚合物的光降解进行。如加入2%的碳黑的LDPE片材其耐老化程度比不加碳黑的LDPE片材提高20倍。钛白对的耐老化程度有较大的提高,钛白应使用金红石型的,在PVC硬制品中的使用量在3-6份。

  (2)紫外线nm的紫外线,转换成可见光或热量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等产品,用量一般为0.1-0.5%。但价格较高。

  (3)淬灭剂。主要是消灭受激发的聚合物分子的能量,使之回到基态。具体品种为镍、钴络合物,品种有光稳定剂2002、光稳定剂1084等。一般与其它光稳定剂配合使用,用量0.1-0.5%。

  (4)自由基捕捉剂。是一种高效的光稳定剂,它捕捉光降解分解出的自由基,终止降解反应的进行。一般使用在LDPE农膜中。品种主要有:光稳定剂GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光稳定剂744、光稳定剂622、光稳定剂944等,用量0.02-0.5%

  物料的配制PVC物料的配制过程主要包括配料、热混、冷混、输送、贮藏。其方法有人工配料、人工运输的小规模生产方式和自动配料、自动输送的大规模生产方式。物料处理的自动化方式一般适合生产能力在5000吨以上的生产专业厂,其劳动强度低,生产环境好,可避免人为的误差,但是投资大,系统维护费用高,系统清理困难,不适合配方的频繁变动,尤其是色彩的变化。生产能力4000吨以下的企业多采用人工配料、运输、混料的方式。人工配料最大的问题是劳动强度高,配料、混合中形成粉尘污染,但投资小,生产灵活。

  物料处理的自动化是指以电脑控制的自动配料系统为核心,辅以气力输送,再与热、冷混合机相组合构成一套完整的PVC配料、混料生产线年代中期引入我国,并在一些有一定规模的大企业中应用。这种技术的优点在于配料精度高、生产效率高、污染少,能满足大批量挤出生产的需要。目前我国已有一些工厂能生产这种电脑控制的自动配料系统。

  配料是混料的前道工序。配料的关键就是一个“准”字。配料大都采用了电脑控制的多组分自动称量计量系统。比较广泛采用的是称重计量方式,根据不同的称重方法,又可分为分批次累加计重、失重式计重和流动过程物料的连续计重三种。而分批次累加计重方式与混合工艺中要求的分批次加料混合的工作方式非常谐调,最适合PVC的配混。

  人工配料是中小型工厂使用的方法,由于配料工序是一个非常重要的生产环节,配料的准确性直接关系到正常生产和产品的质量,各个工厂都根据自己的实际情况制定了相应的操作工艺和质量控制措施。

  1、上岗前人员必须进行培训,考核合格后才能上岗,培训应包括技能和职业道德的培训。人员应保持相对稳定。

  3、做好操作前的准备工作,包括各种助剂的开包、检验、码放整齐、盛装袋的准备以及卫生环保器具、使用工具的准备。

  4、操作应按所指定的程序和规程进行。例如:采用几个配料员,每人负责1~3种助剂流水作业的方法,先称哪种再称哪种,称量的精度都应严格按操作规程执行。

  6、严格配料质量的检验制度,应有专人负责逐件进行检验,不合格的一律不得送到混料工序使用。一般是复核总重,即总重量应在允许范围内。

  混料是将PVC树脂与增塑剂、热稳定剂、改性剂、润滑剂、填充剂、色料等助剂混合均一化的过程。使用的设备主要是高速捏合机。过程并不复杂,但混合的质量直接影响正常生产和制品的质量。混合的过程是依靠机械力作用在物料上产生的相互之间的摩擦力、剪切力使物料细化、升温;PVC树脂在剪切、摩擦作用下细化,在温度作用下表面呈现松软、多孔状,促使增塑剂很快地渗入PVC树脂中并形成半凝胶化的干混料。物料完成混合后通过卸料管排出。

  混合的过程是在高速混合机中进行的,高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩擦力和侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运动。同时,由于离心力的作用,物料被抛向混合室内壁,并且沿壁面上升,升到一定高度后,由于重力的作用,又回落到叶轮中心,接着又被抛起,如此往复。由于叶轮转速很高,物料运动速度很快,快速运动着的粒子间相互碰撞、摩擦,使得团块破碎,物料温度相应升高,同时迅速地进行着交叉混合,这些作用促进了组分的均匀分布和对已熔化成液态添加剂的吸收。高速混合机的效率较高,所用时间远比Z型捏合机短,通常一次混合时间只需8~10分钟,物料温度随搅拌摩擦升高的很快,在8~10分钟温度升至90~110℃,一般是通过控制物料温度来控制混料时间,温度控制在90~100℃出料。干混料制备过程应严格控制工艺参数。实际生产中出现的许多产品质量波动,都因干混料制备工艺控制不严或不合理造成的。

  原料的准备PVC树脂应有均匀的颗粒度,适当的相对分子质量范围,内部应多孔,质量应符合国家标准,应该使用疏松型树脂。树脂的含水量须符合生产要求,否则会加大在高速混合时排汽的难度。

  各种助剂,颗粒应极细,有效成分的含量应稳定并合乎一级品的标准。助剂的含水量要低,否则应预先干燥处理。

  PVC的主要检验指标是①外观;②粘数(或K值及聚合度)的测定;③表观密度; ④增塑剂吸收量的测定;⑤挥发物(包括水)含量的测定;⑥筛余量的测定;⑦“鱼眼”数的测定;⑧水萃取液电导率的测定;⑨杂质粒子数测定;⑩残留氯乙烯含量测定及白度测定(主要指标将在后面介绍)。PVC树脂影响塑料异低温冲击强度的主要因素是粘数(或K值及聚合度)、挥发物(包括水)含量、杂质粒子数。我们一般采用检测PVC树脂在稀溶剂中的粘度(GB3401聚氯乙烯树脂稀溶液粘数的测定)来考察PVC树脂的聚合度。PVC树脂按聚合度大小划分为1~8型树脂。聚合度大的树脂平均分子量大,其强度也大,但加工困难,适合加入增塑剂生产软制品。而聚合度小的,树脂的分子量也小,其强度也小,加工时流动性好,适合加工生产硬制品。加工PVC通常使用PVC-SG4、PVC-SG5树脂,也就是聚合度为1000~1250的树脂。聚合度过小,PVC的分子链短,影响的抗冲击强度。PVC树脂的聚合度大小,也直接影响着正常加工生产的进行,同时也对最终制品的物理力学性能如拉伸强度、冲击强度产生影响。

  PVC树脂的挥发物含量应小于0.5%,杂质和挥发物含量增加往往造成质量下降,反映在所生产的制品截面上就会出现泡孔或表面出现麻点,这些泡孔和麻点往往是受冲击时的应力集中点。PVC树脂的含水量过大,会给物料的高速、高温混合带来麻烦,也会对的质量产生较大影响,尤其是的抗冲击能力上。应建立起入库检查挥发物含量的制度,可以有效地防止质量的波动。

  增塑剂的选用为了使PVC制品具有良好的综合性能,作为PVC塑料的理想增塑剂应满足以下要求:

  改性剂多数生产厂都使用CPE作为冲击改性剂,CPE是由聚乙烯氯化得到的,氯化的程度直接影响其性质,当氯的含量达到30%~40%时,聚乙烯转化成为高弹体,是我们所需要的冲击改性剂。当氯的含量超过50%时,氯化的聚乙烯的性能则接近聚氯乙烯的性能。目前使用的冲击改性剂为氯含量35%的产品,氯的含量过低或过高都影响改善冲击性能的作用。此外,在氯化聚乙烯的生产过程中往往加入无机粉末作为氯化聚乙烯的成粒剂,这些无机粉末并不起冲击改性作用。过量加入能使生产氯化聚乙烯的成本降低,但严重影响CPE的冲击改性作用。

  高速混合机的加料量应能在保证混合温度的前提下,尽量提高生产效率。物料的体积为混合器空容积的50%以下时,摩擦生热较小。当达到预设的混合温度(如90℃),需要15min以上;加料量占50%~70%时,达到该温度则仅为8~10min;加料量在70%以上时,混合效果开始变差,升温速度也不再明显,混合机电机电流过大。因此,将加料量控制在混合室空容积的50~70%为宜。例如:PVC树脂的表观密度是0.45;对于400L的高速捏合机的加入量应是 400×70%×0.45 =126kgPVC树脂。为了操作方便一般加入树脂和所配合的各种助剂的总重量为120~130kg比较合适。

  高速混合机出料温度的选择PVC树脂颗粒在强力搅拌下,结团的粉粒和较大的颗粒被磨擦,冲击颗粒粉碎变小,这时干混料的表观密度变化不大而树脂颗粒变小。料温在80℃以上至120℃左右(随配方而变)时,PVC树脂颗粒膨胀变大(玻璃化温度附近热膨胀系数较大),颗粒尺寸趋于均匀,颗粒的平均尺寸与未混合的PVC树脂颗粒相近;同时,由于颗粒吸收了助剂,干混料的表观密度迅速增加。树脂颗粒的变大和均匀有利于干混料的流动,对输送有利;表现密度提高,有利于挤出产量的提高和减小排气量,对提高制品的密实度有利。同时,料温在100℃以上时,有利于物料中的水汽排除。

  在实际操作中应特别注意仪表所显示的温度与实际物料温度的差别,应经常定期校正仪表显示,以免造成质量事故。

  高速混合时各种添加剂的加料顺序PVC配方的组分很多,加料顺序应严格遵守。所选择的加料顺序应有利于助剂作用的发挥,避免助剂的不良协同效应,还要有利于提高混合分散速度。

  稳定剂宜在树脂加入后或与树脂同时加到热混机中,以便与树脂及早均匀混合在升温中发挥出稳定作用。

  蜡类外润滑剂宜在料温接近出料温度时最后加入,如在85~100℃加入,以免蜡类干扰其它助剂的分散,避免树脂颗粒表面摩擦系数降低,自摩擦生热速度降低,延长混合时间。另外,润滑剂包覆在PVC的表面,会严重阻碍PVC树脂对增塑剂的吸收,所以,润滑剂或含润滑剂的浆料一般在增塑剂被树脂充分吸收后再加入以保证增塑过程的顺利进行。

  配方中含有一定量的填料时,应在树脂中先加入增塑剂,使树脂充分溶胀,然后加入填料,这样可通过机械搅拌使之分散均匀。如果先加填料,因填料的吸油较大而使部分增塑剂被填料吸收而影响树脂的增塑。

  总之,添加剂的加料顺序以应尽可能发挥助剂功效,避免添加剂之间的相克相消,提高添加剂的相辅相成效果为宜。

  PVC管材的生产工艺与分析PVC塑料是一种多组分塑料,根据不同的用途可加入不同添加剂,因组分不同,PVC制品呈现不同的物理力学性能,针对不同场合应用。而PVC塑料管在塑料管中所占的比例较大。

  RPVC管是将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合,经造粒后挤出机成型制得,也可采用粉料一次挤出成型。RPVC管耐化学腐蚀性与绝缘性好,主要输送各种流体,以及用作电线套管等。RPVC管易切割、焊接、粘接、加热可弯曲,因此安装使用非常方便。SPVC管是由PVC树脂加入较大量增塑剂和一定量稳定剂,以及其他助剂,经造粒后挤出成型制造。

  SPVC管材具有优良的化学稳定性,卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性,此种管常用来代替橡胶管,用以输送液体及腐蚀性介质,也用作电缆套管及电线绝缘管等。本文我们将详细讲诉RPVC的原料选择、工艺流程、工艺控制以及挤出管材常出现的缺陷及改进原因。

  硬管生产中树脂应选用聚合度较低的SG-5型树脂,聚合度愈高,其物理力学性能及耐热性愈好,但树脂流动性差,给加工带来一定困难,所以一般选用黏度为(1.7~1.8)×10-3Pa•s的SG-5型树脂为宜。

  硬管一般采用铅系稳定剂,其热稳定性好,常用三盐基性铅,但它本身润滑性较差,通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。

  加工硬管,润滑剂的选择和使用很重要,既要考虑内润滑降低分子间作用力,使熔体黏度下降有利成型,又要考虑外润滑,防止熔体与炽热的金属粘连,使制品表面光亮。

  填充剂主要用碳酸钙和钡(重晶石粉),碳酸钙使管材表面性能好,钡可改善成型性,使管材易定型,两者可降低成本,但用量过多会影响管材性能,压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。

  RPVC管的成型使用SG-5型PVC树脂,并加入稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料等,这些原料经适当的处理后按配方进行捏合,若挤管采用单螺杆挤出机,还应将捏合后的粉料造成粒,再挤出成型;若采用双螺杆挤出机,可直接用粉料成型。

  另外,在生产中可与上述所示流程不同,即采取粉料直接挤出管材而不进行造粒,但应注意两点:

  1)其一,粉料直接挤出成型最好采用双螺杆挤出机,因粉料与粒料相比,少了一次混合剪切塑化工序,故采用双螺杆挤出机可加强剪切塑化,达到预期效果;

  2)其二,因粒料比粉料密实,受热及热的传导不良,故粉料的加工温度可比相应粒料的加工温度低10℃左右为宜。

  在生产过程中,由于PVC是热敏性材料,即使加入热稳定剂也只能是提高分解温度,延长稳定时间而不可能不出现分解,这就要求PVC的成型加工温度应严格控制。特别是RPVC,因其加工温度与分解温度很接近,往往因为温度控制不当造成分解现象。因此,挤出温度应根据配方、挤出机特性、机头结构、螺杆转速、测温点位置、测温仪器的误差及测温点深度等因素确定。

  温度的控制是挤出操作中重要的控制因素。挤出成型所需的控制因素的温度是机筒温度、机径温度、口模温度。温度过低,塑化不良,管材外观无光泽,力学性能差,产品质量达不到要求:温度过高,物料会发生分解,产品变色等现象出现。

  PVC产品的性能与塑化度息息相关,塑化度不良,制品发脆,力学性能不能达到要求;塑化度过高,制品会出现黄线,力学性能也不合格,塑化度在PVC制品的加工过程中是非常重要的。

  对于生产给水用管材的物料塑化度为60-65%为最宜。因为在这范围内它能体现拉伸强度和冲击强度两个性能。

  高分子材料在低于80℃时不能成熔体,呈玻璃态,处于玻璃态的物料即硬又脆,在玻璃态下材料不能加工;随着温度的升高到160℃时物料处于高弹态,但在该区域物料还是无法流动,只能使物料变软、粘弹性增加;真正能达到PVC熔体加工的、而且有流动性的,温度应在160-200℃之间,但是对于任何稳定剂,在温度高于200℃时,长期受热,物料又分解了,

  所以在控制塑化度时,温度只能控制在160-200℃之间。在这40℃的温差范围内,PVC的温度设置在170-180℃之间时,塑化较好。

  1、通过主机电流判定塑化度以(65/132生产线A为宜,我公司因为是低钙产品,以45-50A为宜。前提是:螺杆转速16~22r/min,喂料充满并与螺杆转速相匹配,温度设定与螺杆转速及主机电流相匹配);

  2、通过主机真空排气孔观察物料的塑化度(即物料在螺杆螺棱螺槽中间充满60%以上,螺棱凹槽中粉料呈豆腐渣状态且凹槽底部物料被压平);

  3、通过模具口模的熔体物料的粘弹性来判定塑化度(该方法较为适用于刚开机时);

  4、通过合流芯的熔体压力及熔体温度来判定塑化度(其缺点为若仪表失灵或合流芯传感器被焦料糊死等因素会影响检测结果的准确性)

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