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1、PVC管材配方设计与加工工艺一、概述二、PVC树脂的选择三、稳定剂系统的确定四、加工改性剂的选用五、冲击改性剂的选用六、其他助剂的配方设计1润滑剂的配方设计2填充剂的选用3着色与其他七、管材配方实例八、管材加工工艺一、概述硬质PVC管材的生产可采用两种工艺.采用双螺杆挤出机,将PVC粉料(包括稳定剂、润滑剂、填充剂等)经高速搅拌机混合后直接挤出管材.这种方法生产率高,管材质量好,在我国和其他一些国家生产硬质PVC管材均采用此法.采用单螺杆挤出机生产时,由于其混合、塑化性能较差,先将PVC粉料制成粒料,然后挤出管
2、材,其生产工艺流程如下:挤出PVC管材的配方比较复杂,包含有PVC树脂、抗冲击改性剂、稳定剂、加工改性剂、填充剂、色料及润滑剂等多种成分.稳定剂系统总是根据对制品性能的要求来选择,稳定剂的用量应保证加工中热稳定性的要求和制品使用环境的要求.在稳定剂种类和用量确定之后,根据加工设备的特点和制品性能要求进行润滑剂配合的设计.目前尚无简单的公式和模板用于配方设计.只能利用已知的成功配方或所谓基础配方,在制品生产中,根据实用情况,利用一些设计基本原则加以调整.二、PVC树脂的选择我国工业化生产的PVC树脂主要以悬浮法和
3、乳液法两种为主.原料直接关系到管材的质量,选择原料时要考虑其来源和成本,管材的使用场合和环境条件.因为使用条件不同对管材有不同要求,所用成型设备和成型工艺也不尽相同.用于输送腐蚀性液体和气体的硬质PVC管材要求有一定强度,能承受内外压力,耐热耐腐蚀.型号不同,树脂的聚合度不同,聚合度越高,其物理机械性能,耐热性能愈好,但树脂流动性能愈差,给加工带来一定困难.采用疏松型树脂则可增加PVC在挤压过程中的摩擦热,易使物料塑化均匀,制品质量有所提高.耐压过程则应选用平均聚合度为1160的树脂(如SG4或SG5型).大口
4、径管材其壁厚较大,为了保持良好的性能又便于加工,可选用高、低聚合度的树脂按一定比例(前者的比例较大)共混后进行挤出成型.用于给水管的树脂,应属”卫生级”,树脂中残留氯乙烯在1mg/kg以内.为了保证管材的质量,减少次品率,树脂的来源要稳定.三、稳定剂系统的确定PVC树脂在热、光、氧和重金属离子等作用下,常会变色,以致影响其力学性能,这种变质过程常成为老化.稳定剂就是一类能抑制热、光、氧和重金属离子等因素对PVC树脂产生老化,增加其稳定性,延长其使用寿命的物质.稳定剂常分为以下几种.①铅盐类稳定作用较强,价格低廉
5、,应用广泛,但铅盐有毒,不能用于接触食品的制品.常用的有三碱式硫酸铅和二碱式亚磷酸铅.②金属皂类是铅、钡、钙、铝、锂等金属与硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸所生成的皂类.主要有硬脂酸盐、月桂酸、蓖麻油酸盐.③有机锡类稳定剂有良好的耐热性和透明性,可单独使用,也可与金属皂类稳定剂并用.用量少(一般0.25~0.75份),虽然价贵,但在聚氯乙烯稳定剂中占重要地位.复合稳定剂包括3种:①以金属皂类或盐类为基础的液体混合复合物;②上述基础的固体复合物;③以有机锡稳定剂为基础的复合物.其中以第一类最为常用.在选择稳定剂系统时,应
6、首先考虑制品性能和使用场合的特殊要求.据此选择主稳定剂.例如为了获得制品的透明性,要选用有机锡或液体Ca-Zn皂;为了满足食品卫生的要求,要选用适当的辛基锡而不能选择丁基锡;为了防止硫污,浅色或透明制品中不用含硫的有机锡.为了满足卫生要求,上水管中,可选用低溶解度和低迁移性的铅盐稳定剂,不能使用毒性大的含镉稳定剂,但含铅稳定剂总用量不能超过3份.室外用品要采用耐紫外线老化的稳定剂配合,如亚磷酸酯、亚磷酸盐等.金属皂类稳定剂具有初期抑制着色作用与铅盐稳定剂有协同效果,兼有外润滑作用,一般均要配合使用.主稳定剂选择
7、之后,应根据稳定剂配合的原则,选择辅助稳定剂,发挥协同效应,以提高稳定效果,降低成本.在稳定剂种类和配合比例选定以后,稳定剂的总量则要按加工方式确定.双螺杆挤出过程,树脂受热过程较短,稳定剂用量可比造粒后单螺杆挤出的少些.透明和浅色制品加工用的稳定剂要比深色制品多些.稳定剂的用量除满足制品正常生产的要求,还要考虑到加工温度选择不当或温度失控,意外停车等情况.总之稳定剂的用量不仅可保证正常生产的需要,还要留有充分余地以免意外情况时物料严重分解.比起润滑剂配合的设计,稳定剂系统的确简单些,有许多现成配方可借鉴.根据
8、现有配方或比现有配方适当增加用量往往是可行的.四、加工改性剂的选用增加外润滑剂用量,虽可减少熔体和口模的附着力、降低剪切速率,减小挤出涨大和改善制品外观,却往往造成塑化不良,影响制品的力学性能.若想既不降低PVC的塑化程度,又要保持制品的良好外观就要使用加工改性剂.目前已有数种加工改性剂问世,公认最好的还是聚丙烯酸酯类加工改性剂ACR(亦称加工助剂).1、加工改性剂主要品种K-120是
