PVC型材配方设计与加工工艺二.docx

1、PVC型材配方设计与加工工艺二PVC型材配方设计与加工工艺（二）润滑剂 润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力，降低熔体粘度，提高熔体的流动性，避免熔体与设备的粘附，提高制品表面的光洁度等。根据不同成型方法，其润滑作用侧重不同：压延成型，防止熔料粘辊；注射成型，提高流动，提高脱模性；挤出成型，提高流动，提高口模分离性；压制及层压成型， 利于压板与制品分离。润滑剂的分类：按润滑剂成份分类，主要有饱和烃和卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。按润滑剂的作用分类，分为内，外润滑剂。其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润

2、滑剂与树脂亲和力大，其作用是降低分子间的作用力；外润滑剂与树脂的亲和力小，其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。内外润滑剂之分只是相对而言，并无严格划分标准。在极性不同的树脂中，内、外润滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油酯对极性树脂(如PVC及PA)而言，起内润滑作用；但对于非极性树脂(如PE、PP)，则显示外润滑作用。相反，高分子石蜡等与极性树脂相容性差，如在极性PVC中用做外润滑剂，而在PE、PP等非极性树脂中则为内润滑剂。在不同加工温度下，内、外润滑剂的作用也会发生变化，如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压延成型初期，由于加工温度低，与PVC相容性差，主

3、要起外润滑作用；当温度升高后，与PVC相容性增大，则转起内润滑剂作用。按润滑剂的组成可分为：饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。 1、饱和烃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100010000)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05份左右，用量大会严重影响焊角强度。 (2)固体石蜡，又称为天然石蜡，白色固

4、体，可用作pvc的外润滑剂，用量为0110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01-03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05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，价格低，用量在02-10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05份以下为宜。2、金属皂类既是优良的热稳定剂，又

5、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。3、脂肪族酸胺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酰胺、N，N亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等。4、脂肪酸类如硬脂酸，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05份。5、脂肪酸酯类 (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0515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15份

6、，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01-03份。6、脂肪醇类硬脂醇，外观为白色细珠状物，起内润滑作用，透明好，在PVC中用量02-05份。还可用于PS中。如季戊四醇，作为PVC高温润滑剂，用量02-05份。加工改性助剂1、加工助剂的作用原理由于PVC熔体延展性差，易导致熔体破碎；PVC熔体松弛慢，易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等。因此，PVC加工时往往需要加人加工助剂，以改善其熔体上述缺陷。加工助剂为可以改善树脂加工性能的助剂，其主要作用方式有三种：促进树脂熔融、改善

7、熔体流变性能及赋予润滑功能。促进树脂熔融：pvc树脂在加热的状态下，在一定的剪切力作用下熔化时，加工改性剂首先熔融并粘附在PVC树脂微粒表面，它与树脂的相容性和它的高分子量，使PVC粘度及摩擦增加，从而有效地将剪切应力和热传递给整个PVC树脂，加速PVC熔融。改善熔体流变性能：PVC熔体具有强度差、延展性差及熔体破裂等缺点，而加工改性剂可改善熔体上述流变性。其作用机理为：增加PVC熔体的粘弹性，从而改善离模膨胀和提高熔体强度等。赋予润滑性：加工改性剂与PVC相容部分首先熔融，起到促进熔融作用；而与PVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移，从而改善脱模性。2、常用加工改性剂一ACRACR为甲基丙烯

8、酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。除可用做加工助剂外，还可用做冲击改性剂。我国的ACR可分为ACR201、ACR301和ACR401、ACR402几种，国外的牌号有：K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PAl00等。表21-3是国内外ACR加工助剂牌号对照。表3国内外ACR加工助剂牌号对照。ACR加工改性剂的重要作用是促进PVC的塑化，缩短塑化时间，提高熔体塑化的均匀性，降低塑花温度。表4是用BLANBENDE塑度仪测得的ACR对塑化时间、温度等的影响情况。在PVC塑料门窗型材中一般使用ACR201或ACR401，用量为15-3份。冲击改性剂高分子材料

9、改性的一个重要内容是改善其耐冲击性能，PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料；抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后，冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利用粒子自身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长，吸收掉传人材料体内的冲击能，从而达到抗冲击的目的。改性剂的颗粒很小，以利于增加单位重量或单位体积中改性剂的数量，使其有效体积份数提高，从而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性剂。按有机抗冲击改性剂的分子内部结构，可将其分为如下几类。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

10、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

11、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C?E，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管材和型材生产中，大多数工厂使用CPE。加入量一般为515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，

12、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塑料门窗型材使用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13左右。国外常用的牌号如K-355，一般用量610份。目前国内生产ACR冲击改性剂的厂家较少，使用厂家也较少。 (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94-95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

13、中加人10-17份，可将PVC的冲击强度提高615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，一般不用做塑料门窗型材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3070、4060、2872、4852

14、几种。主要用做HDPE、PP、PS的冲击改性剂，其加入量515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(2530)、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520份，ABS的耐候性差，不适于长期户外使用制品，一般不用做塑料门窗型材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，醋酸乙烯酯含量大量差，而且EVA与PVC折光率

15、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。4、橡胶类抗冲击改性剂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EPR、EPDM、NBR三种最常用，其是改善低温耐冲击性优越，但都不耐老化，塑料门窗型材一般不使用这类冲击改性剂。常用的其它助剂1、光稳定剂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

16、挡紫外线进入型材的内部，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。钛白对型材的耐老化程度有较大的提高，钛白应使用金红石型的，在PVC塑料门窗型材中的使用量在3-6份。 (2)紫外线吸收剂。可以强烈吸收280-400nm的紫外线，转换成可见光或热量。常用的有UV531、UV-327、UV-326、UV-p等产品，用量一般为01-05。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01-05。 (4)自由基捕

17、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、GW544、CW-310、BW10LD、光稳定剂744、光稳定剂622、光稳定剂944等，用量002-05。2、填料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。填料的主要指标为：白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。其主要品种有：(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塑料型材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

18、、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。在塑料型材生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的型材。(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。 (7)纤维类 如玻璃纤维、硼纤维、碳纤维等，作增强剂。型材的配方设计PVC塑料型材

19、配方设计原则1、树脂应选择PVC-SC5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。2、须加入热稳定体系。根据生产实际要求选择，注意热稳定剂之间的协同效应和对抗效应。不同热稳定体系的特点如上表所述：3、须加入冲击改性剂。可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力，加入量在812份。CPE价格较低，来源广泛；ACR耐老化能力、焊角强度高。4、适量加入润滑系统。润滑系统可以降低加工机械负荷，使产品光滑，但过量会造成焊角强度下降。5、加入加工改性剂可以提高塑化质量，改善 制品外观。一般加入ACR加工改性剂，加 入量1-2份。6、加入填料可以降低成本，增加型材的刚性但对低温冲击强度影响较大，应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加人，加入量在5-15份。7、必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用。钛白应选择金红石型，加入量在4-6份。必要时可以加入紫外线吸收剂UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。 8、适量加入兰色和荧光增白剂，可以明显改善型材的色泽。9、在设计配方中应尽量简化，尽量不加入液体助剂，并且根据混合工序要求(见混合问题)分批按加料顺序把配方分为I号料、号料、号料分别包装。PVC塑料网: