PVC管材配方设计与加工工艺.ppt

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PVC管材配方设计与加工工艺管材配方设计与加工工艺一、一、一、一、概述概述概述概述二、二、二、二、PVCPVC树脂的选择树脂的选择树脂的选择树脂的选择三、三、三、三、稳定剂系统的确定稳定剂系统的确定稳定剂系统的确定稳定剂系统的确定四、四、四、四、加工改性剂的选用加工改性剂的选用加工改性剂的选用加工改性剂的选用五、五、五、五、冲击改性剂的选用冲击改性剂的选用冲击改性剂的选用冲击改性剂的选用六、六、六、六、其他助剂的配方设计其他助剂的配方设计其他助剂的配方设计其他助剂的配方设计1111润滑剂的配方设计润滑剂的配方设计润滑剂的配方设计润滑剂的配方设计2222填充剂的选用填充剂的选用填充剂的选用填充剂的选用3333着色与其他着色与其他着色与其他着色与其他七、七、七、七、管材配方实例管材配方实例管材配方实例管材配方实例八、八、八、八、管材加工工艺管材加工工艺管材加工工艺管材加工工艺一、概述硬质硬质PVCPVC管材的生产可采用两种工艺管材的生产可采用两种工艺.采用双螺杆挤出机采用双螺杆挤出机,将将PVCPVC粉料粉料（包括稳定剂、包括稳定剂、润滑剂、填充剂等润滑剂、填充剂等）经高速搅拌机混合后直接挤出经高速搅拌机混合后直接挤出管材管材.这种方法生产率高这种方法生产率高,管材质量好管材质量好,在我国和其在我国和其他一些国家生产硬质他一些国家生产硬质PVCPVC管材均采用此法管材均采用此法.采用单螺杆挤出机生产时采用单螺杆挤出机生产时,由于其混合、塑化由于其混合、塑化性能较差性能较差,先将先将PVCPVC粉料制成粒料粉料制成粒料,然后挤出管材然后挤出管材,其生产工艺流程如下其生产工艺流程如下:

挤出挤出PVCPVC管材的配方比较复杂管材的配方比较复杂,包含有包含有PVCPVC树脂、树脂、抗冲击改性剂、稳定剂、加工改性剂、填充剂、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色料及润滑剂等多种成分.稳定剂系统总是根据对稳定剂系统总是根据对制品性能的要求来选择制品性能的要求来选择,稳定剂的用量应保证加工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中热稳定性的要求和制品使用环境的要求.在稳定在稳定剂种类和用量确定之后剂种类和用量确定之后,根据加工设备的特点和制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品性能要求进行润滑剂配合的设计.目前尚无简单目前尚无简单的公式和模板用于配方设计的公式和模板用于配方设计.只能利用已知的成功只能利用已知的成功配方或所谓基础配方配方或所谓基础配方,在制品生产中在制品生产中,根据实用情根据实用情况况,利用一些设计基本原则加以调整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我国工业化生产的PVCPVC树脂主要以悬浮法和乳液法两树脂主要以悬浮法和乳液法两种为主种为主.原料直接关系到管材的质量原料直接关系到管材的质量,选择原料时要考虑其来选择原料时要考虑其来源和成本源和成本,管材的使用场合和环境条件管材的使用场合和环境条件.因为使用条件不同因为使用条件不同对管材有不同要求对管材有不同要求,所用成型设备和成型工艺也不尽相同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用于输送腐蚀性液体和气体的硬质PVCPVC管材要求有一定强管材要求有一定强度度,能承受内外压力能承受内外压力,耐热耐腐蚀耐热耐腐蚀.型号不同型号不同,树脂的聚合度树脂的聚合度不同不同,聚合度越高聚合度越高,其物理机械性能其物理机械性能,耐热性能愈好耐热性能愈好,但树脂但树脂流动性能愈差流动性能愈差,给加工带来一定困难给加工带来一定困难.采用疏松型树脂则可采用疏松型树脂则可增加增加PVCPVC在挤压过程中的摩擦热在挤压过程中的摩擦热,易使物料塑化均匀易使物料塑化均匀,制品制品质量有所提高质量有所提高.耐压过程则应选用平均聚合度为耐压过程则应选用平均聚合度为11601160的树的树脂脂（如如SG4SG4或或SG5SG5型型）.）.大口径管材其壁厚较大大口径管材其壁厚较大,为了保持良为了保持良好的性能又便于加工好的性能又便于加工,可选用高、低聚合度的树脂按一定可选用高、低聚合度的树脂按一定比例比例（前者的比例较大前者的比例较大）共混后进行挤出成型共混后进行挤出成型.用于给水管的树脂用于给水管的树脂,应属应属”卫生级卫生级”,树脂中残留氯乙树脂中残留氯乙烯在烯在1mg/kg1mg/kg以内以内.为了保证管材的质量为了保证管材的质量,减少次品率减少次品率,树树脂的来源要稳定脂的来源要稳定.三、稳定剂系统的确定PVCPVC树脂在热、光、氧和重金属离子等作用下树脂在热、光、氧和重金属离子等作用下,常会变常会变色色,以致影响其力学性能以致影响其力学性能,这种变质过程常成为老化这种变质过程常成为老化.稳定稳定剂就是一类能抑制热、光、氧和重金属离子等因素对剂就是一类能抑制热、光、氧和重金属离子等因素对PVCPVC树脂产生老化树脂产生老化,增加其稳定性增加其稳定性,延长其使用寿命的物质延长其使用寿命的物质.稳定剂常分为以下几种稳定剂常分为以下几种.铅盐类铅盐类稳定作用较强稳定作用较强,价格低廉价格低廉,应用广泛应用广泛,但铅盐有毒但铅盐有毒,不能用于接触食品的制品不能用于接触食品的制品.常用的有三碱式硫酸铅和二碱常用的有三碱式硫酸铅和二碱式亚磷酸铅式亚磷酸铅.金属皂类金属皂类是铅、钡、钙、铝、锂等金属与硬脂酸、月是铅、钡、钙、铝、锂等金属与硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸所生成的皂类桂酸、蓖麻油酸所生成的皂类.主要有硬脂酸盐、月桂酸、主要有硬脂酸盐、月桂酸、蓖麻油酸盐蓖麻油酸盐.有机锡类稳定剂有机锡类稳定剂有良好的耐热性和透明性有良好的耐热性和透明性,可单独使用可单独使用,也可与金属皂类稳定剂并用也可与金属皂类稳定剂并用.用量少用量少（一般一般0.250.750.250.75份份）,）,虽然价贵虽然价贵,但在聚氯乙烯稳定剂中占重要地位但在聚氯乙烯稳定剂中占重要地位.复合稳定剂包括复合稳定剂包括33种种:

以金属皂类或盐类为基础的液体混合复合物以金属皂类或盐类为基础的液体混合复合物;上述基础的固体复合物上述基础的固体复合物;以有机锡稳定剂为基础的复合物以有机锡稳定剂为基础的复合物.其中以第一类最为常用其中以第一类最为常用.在选择稳定剂系统时在选择稳定剂系统时,应首先考虑制品性能和使用场应首先考虑制品性能和使用场合的特殊要求合的特殊要求.据此选择主稳定剂据此选择主稳定剂.例如为了获得制品的透例如为了获得制品的透明性明性,要选用有机锡或液体要选用有机锡或液体Ca-ZnCa-Zn皂皂;为了满足食品卫生的为了满足食品卫生的要求要求,要选用适当的辛基锡而不能选择丁基锡要选用适当的辛基锡而不能选择丁基锡;为了防止硫为了防止硫污污,浅色或透明制品中不用含硫的有机锡浅色或透明制品中不用含硫的有机锡.为了满足卫生要为了满足卫生要求求,上水管中上水管中,可选用低溶解度和低迁移性的铅盐稳定剂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不能使用毒性大的含镉稳定剂,但含铅稳定剂总用量不能但含铅稳定剂总用量不能超过超过33份份.室外用品要采用耐紫外线老化的稳定剂配合室外用品要采用耐紫外线老化的稳定剂配合,如如亚磷酸酯、亚磷酸盐等亚磷酸酯、亚磷酸盐等.金属皂类稳定剂具有初期抑制着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色作用与铅盐稳定剂有协同效果,兼有外润滑作用兼有外润滑作用,一般均一般均要配合使用要配合使用.主稳定剂选择之后主稳定剂选择之后,应根据稳定剂配合的原则应根据稳定剂配合的原则,选择辅选择辅助稳定剂助稳定剂,发挥协同效应发挥协同效应,以提高稳定效果以提高稳定效果,降低成本降低成本.在稳在稳定剂种类和配合比例选定以后定剂种类和配合比例选定以后,稳定剂的总量则要按加工稳定剂的总量则要按加工方式确定方式确定.双螺杆挤出过程双螺杆挤出过程,树脂受热过程较短树脂受热过程较短,稳定剂用稳定剂用量可比造粒后单螺杆挤出的少些量可比造粒后单螺杆挤出的少些.透明和浅色制品加工用透明和浅色制品加工用的稳定剂要比深色制品多些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稳定剂的用量除满足制品正常生产的要求,还要考虑还要考虑到加工温度选择不当或温度失控到加工温度选择不当或温度失控,意外停车等情况意外停车等情况.总之稳总之稳定剂的用量不仅可保证正常生产的需要定剂的用量不仅可保证正常生产的需要,还要留有充分余还要留有充分余地以免意外情况时物料严重分解地以免意外情况时物料严重分解.比起润滑剂配合的设计比起润滑剂配合的设计,稳定剂系统的确简单些稳定剂系统的确简单些,有许多现成配方可借鉴有许多现成配方可借鉴.根据现有根据现有配方或比现有配方适当增加用量往往是可行的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增加外润滑剂用量,虽可减少熔体和口模的附着力、虽可减少熔体和口模的附着力、降低剪切速率降低剪切速率,减小挤出涨大和改善制品外观减小挤出涨大和改善制品外观,却往往造成却往往造成塑化不良塑化不良,影响制品的力学性能影响制品的力学性能.若想既不降低若想既不降低PVCPVC的塑化程度的塑化程度,又要保持制品的良好外又要保持制品的良好外观就要使用加工改性剂观就要使用加工改性剂.目前已有数种加工改性剂问世目前已有数种加工改性剂问世,公公认最好的还是聚丙烯酸酯类加工改性剂认最好的还是聚丙烯酸酯类加工改性剂ACR（ACR（亦称加工助剂亦称加工助剂）.）.11、加工改性剂主要品种、加工改性剂主要品种K-120K-120是甲基丙烯酸甲酯是甲基丙烯酸甲酯（MMA）（MMA）与少量丙烯酸乙酯与少量丙烯酸乙酯（EA）（EA）或丙烯酸丁酯或丙烯酸丁酯（BA）（BA）经乳液或悬浮聚合得到的相对分子经乳液或悬浮聚合得到的相对分子质量很高质量很高（1（1百万至百万至55百万百万）的无规共聚物的无规共聚物.后来又发展了多后来又发展了多种产品如种产品如K-120N,K-120ND,K-175,K-125,KM-334K-120N,K-120ND,K-175,K-125,KM-334等等.22、加工改性剂的功能、加工改性剂的功能加工改性剂促进加工改性剂促进PVCPVC初级粒子塑化成为区域粒子初级粒子塑化成为区域粒子,提高熔提高熔体结构的均匀性体结构的均匀性,降低塑化温度降低塑化温度.削弱外润滑剂对塑化情况的影响削弱外润滑剂对塑化情况的影响.增加熔体弹性增加熔体弹性,缩短取向后松弛的时间缩短取向后松弛的时间,提高熔体缺陷产提高熔体缺陷产生的临界剪切速率生的临界剪切速率,获得高速生产制品时的良好外观和获得高速生产制品时的良好外观和光泽度光泽度.增加熔体强度增加熔体强度.33、加工改性剂的选用、加工改性剂的选用:

见下表见下表1.1.44、加工改性剂用量的确定、加工改性剂用量的确定实际生产配方加工改性剂的用量范围实际生产配方加工改性剂的用量范围,常要调整常要调整.比如单螺杆挤出机中比如单螺杆挤出机中,螺槽与螺棱处剪切速率相差很大螺槽与螺棱处剪切速率相差很大,塑化后熔体结构的均匀性较差塑化后熔体结构的均匀性较差.为了提高熔体结构均匀为了提高熔体结构均匀性性,往往要使用较双螺杆挤出配方更多的加工改性剂往往要使用较双螺杆挤出配方更多的加工改性剂.表表表表1111加工改性剂的选用加工改性剂的选用加工改性剂的选用加工改性剂的选用加工方式加工方式制品种类制品种类建议使用型号建议使用型号挤出挤出,双螺杆双螺杆型材型材K-120N,K-125K-120N,K-125发泡型材、片材发泡型材、片材K-125K-125普通管普通管K-175K-175耐压管耐压管K-120NK-120N挤出挤出,单螺杆单螺杆普通管普通管K-175K-175发泡型材发泡型材K-125K-125透明片透明片,膜膜K-120NDK-120ND不透明片不透明片K-120,K-125K-120,