爱游戏足球体育:聚氯乙烯粒料的制备
发布时间: 2022-07-10 14:06:57 来源:爱游戏足球投注 作者:爱游戏足球竞彩
  不宜用于透明制品与其他硬脂酸皂并用用量份用量太多制品表面起霜硬脂酸钡白粉末有润滑性光稳定性差可用

  不宜用于透明制品与其他硬脂酸皂并用用量份用量太多制品表面起霜硬脂酸钡白粉末有润滑性光稳定性差可用于透明制品有毒易析出宜与硬脂酸锌硬脂酸镉环氧脂螯合剂等协同使用硬脂酸镉有润滑作用透明度高价昂易析出协同使用硬脂酸钙与硬脂酸锌协同使用为无毒稳定剂硬脂酸锌白色粉末防污无毒热稳定性不好白色粉末能制得透明制品热稳定性好系硬脂酸铅和硅酸铅之共沉淀物代金属铅盐使用白色粉末能制透明制品热稳定性好系硬脂酸钡和硅酸钡共沉淀物代金属铅盐使用糕状或液状易分散代替硬脂酸镉钡续表类型品种稳定作用特性说明有润滑作用透明度高稳定性好液状淡茶色有宜与硬脂酸镉钡环氧酯共用二正辛基锡盐液状无毒稳定性好马来酸二辛基液状热稳定性好忌与铅类稳定剂共用能与镉钡氯化物形成可溶性螯合物消除镉钡氯化物对聚氯乙烯降解的催化作用是液状稳定剂其他与硬脂酸钡镉锌共用3

  聚氯乙烯粒料的制备 以聚氯乙烯树脂为主要原料的塑料制品种类很多,从原料到制品可采用的成型方法 也不同,如 PVC 薄膜,在种类上有收缩与否之分,从加工方法上可以采用压迫法或吹 塑法;PV C 板、片,有软、硬之分,还可以有不同透明度的要求,板材可采取挤出成 型,也可以采用压制成型;PVC 电缆料,可以采用辊压切粒,也可以采用挤出造粒; PV C 管材、型材等,组分上有不同的填充程度,结构上有是否复合之分,同为挤出成 型,采用工艺和设备有所不同。这些聚氯乙烯制品、可以选用不同型号的树脂,根据产 品性能要求和成型方法设计的配方,加入各种助剂,混合配制成原料而成型。挤出成型 中采用单螺杆挤出机的,将配制好的料造成粒状,更有利于提高制品质量和方便加工。 一、聚氯乙烯树脂的型号及性能 我国以悬浮法生产的均聚疏松型聚氯乙烯树脂的型号有 7 种 ( G B5761 —86),它们 的主要用途见表 4 -4 。 表 4- 4 悬浮法 PVC 树脂的型号与主要用途

  注: 1.粘数为 100cm3 环已酮中含 0. 5gPVC 树脂溶液在 25℃时的测定值。 2.表中的符号含义:S— — —悬浮法;G — — —通用型;A 和 B — — —一级品的分 档代号。 表中的粘数表示 PV C 树脂平均相对分子质量的大小。除此,颗粒结构也关系加工 过程和制品质量。PV C 树脂颗粒是由微区粒子、初级粒子、聚集体粒子堆砌构成的粗 粒,粒径为 50 ~250μ m 。颗粒的形态、内部孔隙率、表面皮膜、颗粒大小及其分布等对 PV C 树脂的许多性能均有影响。颗粒较大、粒径分布均匀、内部孔隙率高、外层皮膜较 薄时,树脂具有吸收增塑剂快、塑化温度低、熔体均匀性好、热稳定性高等优点。这类 树脂被称为疏松型树脂,相反则称为紧密型 PVC 树脂。目前工业上以生产疏松型 PV C 树脂为主。 二、聚氯乙烯中常用的助剂 PVC 分子链的极性使树脂的粘流温度较高,给成型加工造成很大困难,通常需要加 入增塑剂来减小分子间的引力和增加制品的柔韧性;PVC 树脂的热稳定性差,在热、 氧、光的作用下,PVC 会脱去 H Cl 而形成共轭键使树脂变色,材料性能变坏,因此 PV C

  在加工中一定要加入热、光稳定剂;为了改善 PV C 制品的表面性能,减少制品的收缩 以及着色等目的,还需要在 PV C 树脂中加入润滑剂、其他加工助剂、填料和颜料等。 在 PV C 塑料中加入增塑剂,不但能提高树脂的流动性、降低塑化温度,而且使制 品变软。通常 PVC 塑料制品可按增塑剂的加入量分类:不含或含量低于 10 %增塑剂为 硬制品,含 40 %以上增塑剂为软制品,介于两者之间为半硬制品。PVC 塑料的性能见表 4 -5 。

  以下介绍 PV C 塑料常用助剂及其选择。 1.增塑剂 增塑剂能降低树脂的熔融温度和熔体粘度,增加塑性、提高树脂成型流动性及制品 柔软性。增塑剂应具备与基体树脂很好的相容性,且不易从制品中挥发、抽出、迁移, 要有良好的光、热稳定性和耐寒性,对于一些特殊制品,如电器、建材、食品包装等方 面的应用,还应要求电绝缘性、阻燃性、无毒、透明等。 增塑剂的种类很多,最常用的有以下几类。 ( 1) 邻苯二甲酸酯类 邻苯二甲酸二辛酯 ( D OP) 为最常用的主增塑剂,其特点是 相容性好,性能较全面,无特别缺点,是应用最广泛的标准增塑剂。 邻苯二甲酸二仲辛酯 ( DCP) 和二异辛酯 ( DIOP) 性能与 D OP 相似,但 DIOP 对 植 物的危害较大,不能用作农膜的增塑剂。 ( 2) 脂肪族二元酸能 耐寒辅助增塑剂。和主增塑剂并用可提高耐寒性,并有一定 的润滑作用。但相容性较差,易抽出、迁移。主要品种有己二酸二辛酯 ( D O A)、壬二 酸二辛酯 ( D OE)、癸二酸二辛酯 ( D OS)。 ( 3) 磷酸酯 主增塑剂。相容性好,耐化学腐蚀性好,难燃;但耐寒性差,有异 味,光、稳定性不及邻苯二甲酸酯类。主要品种有磷酸三甲苯酯 ( TCP)、磷酸三辛酯 ( TOP) 和磷酸二苯辛酯 ( O DPP)。 ( 4) 环氧化合物 兼具稳定作用,挥发性低,耐热、耐光,不易抽出,电性能好, 但耐寒性低,相容性差,不能单独使用。主要品种有环氧大豆油和环氧硬脂酸酯。 ( 5) 石油酯 烷基磺酸苯酯和甲苯酯,可作主增塑剂。机械强度、电绝缘性能和耐 气候性好,吸水性小,挥发性小,价格便宜,但相容性比 D OP 差,见光后会发黄,耐 寒性也较差。 ( 6) 氯化物 充量增塑剂。主要为氯化石蜡,电性能和阻燃性能优良,价格便宜;

  但相容性差,用量稍多就会渗出,光、热稳定性和耐寒性也很差。提高氯化石蜡的氯含 量或缩短其碳链可改善其相容性。 ( 7) 聚酯 己二酸、壬二酸、苯二甲酸等二元酸和己二醇、丙二醇等多元醇的缩聚 物。因为聚酯的相对分子质量较高,一般为 2000 ~8000 ,所以耐迁移性好,耐久性好, 相容性尚可。但增塑效率低,耐寒性差。 增塑剂使塑料制品性能变化的程度称增塑效率。增塑效率是以改变树脂的一定量的 物理性能 (如硬度、100 %模量等) 时所需加入增塑剂的数量来表示,一般以邻苯二甲 酸二辛酯作为基础 100 。表 4 -6 是根据硬度测得的增塑剂的增塑效率比值。增塑效率比 值越高的增塑剂,其可添加量越少。 表 4- 6 常用增塑剂的增塑效率比较

  2.稳定剂 聚氯乙烯是无定型高聚物,由于其分子结构对热不稳定,使它在成型加工、使用以 至简单的长期存放过程中,受光、热、氧、重金属离子、细菌等的作用,常会发生变 色,以致影响其力学性能,这种变质的过程常称为老化。稳定剂的加入可防止加工过程 中由于温度的作用发生变色,并可保持最终产品在使用期内的外观及物理性能,即能够 阻止或抑制光、热、氧、重金属离子等因素对 PV C 树脂造成的老化,增加稳定性,延 长使用寿命、PV C 的稳定剂有热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂以及其他辅助稳定剂。表 4 -7 列出一些聚氯乙烯常用稳定剂。 表 4- 7 聚氯乙烯常用的稳定剂 表 4- 7 聚氯乙烯常用的稳定剂 类型 品种 稳定作用 特性 说明 金 属 盐 类 三碱式硫酸铅 热 白色粉末,热稳定性高,电 性能好,有剧毒,仅适用于 半透明、不透明制品,润滑 性差,价廉 宜与金属皂类稳定剂协同使 用 二碱式亚磷酸 铅光 白色粉末,电性能好,有毒, 能啄收紫外线,仅适用于半

  透明制品,润滑性差,价廉 宜与金属皂类稳定剂协同使 用 碱式碳酸铅 热 电性能好,价廉,有毒 宜与金属皂类稳定剂协同使 用 金 属 皂 类 硬脂酸铅 热 白色粉末,吸收 HCl 能力强, 具有好的润滑性和耐光性。 有毒,易受硫化物污染。不 宜用于透明制品 与其他硬脂酸皂并用,用量 0. 5 ~1. 5 份,用量太多,制 品表面起霜 硬脂酸钡 热 白粉末,有润滑性,光稳定 性差,可用于透明制品,有 毒,易析出 宜与硬脂酸锌、硬脂酸镉、 环氧脂、螯合剂等协同使用 硬脂酸镉 光 有润滑作用,透明度高,价 昂,易析出 协同使用 硬脂酸钙 热 白色粉末,有润滑作用,无 毒 与硬脂酸锌协同使用,为无 毒稳定剂 硬脂酸锌 热 白色粉末,防污,无毒,热 稳定性不好 共铅 热 白色粉末,能制得透明制品, 热稳定性好,系硬脂酸铅和 硅酸铅之共沉淀物 代金属铅盐使用 共钡 热 白色粉末,能制透明制品, 热稳定性好,系硬脂酸钡和 硅酸钡共沉淀物 代金属铅盐使用 液 体 镉, 钡 (椰子油酸镉、 钡等)

  光、热 糕状或液状,易分散 代替硬脂酸镉、钡 续表 类型 品种 稳定作用 特性 说明 有 机 锡 化 合 物 二月桂酸二丁 基锡 光、热 有润滑作用,透明度高,稳 定性好,液状,淡茶色,有 毒,价昂 宜与硬脂酸镉、钡、环氧酯 共用 二正辛基锡盐 热 液状、无毒,稳定性好 马来酸二辛基 锡 热 液状,有润滑作用,透明度 高 硫醇有机锡 热 液状,热稳定性好 忌与铅类稳定剂共用 螯 合 剂 亚磷酸三苯酯 光 能与镉,钡氯化物形成可溶 性螯合物,消除镉,钡氯化 物对聚氯乙烯降解的催化作 用,是液状稳定剂 其他 环氧酯 热 既有增塑作用,又有稳定作 用 与硬脂酸钡、镉、锌共用

  3.润滑剂 为了改善聚氯乙烯熔体的流动性和防止物料与成型设备金属表面的粘附,以提高润 滑性,减小摩擦力,使成型易进行的助剂叫做润滑剂。 润滑剂按照在 PV C 中所起作用的方式,分为外润滑剂、内润滑剂和内外润滑剂。 外润滑剂一般是非极性物质,与 PVC 树脂的相容性较差,在成型过程中析出塑料表面, 在成型设备与物料之间形成润滑薄膜,从而减小物料对设备表面的摩擦和粘附。外润滑 剂的用量一般为 0. 2 ~0. 5 份,用量过多会形成物料与挤出机料筒内壁打滑,物料输 送 不稳定,输送率降低。内润滑剂一般是含极性的物质,与 PV C 相容性好,可以浸润 PV C 粒子内部,降低树脂大分子间的内聚力和摩擦力,从而促进塑化,提高熔体的流动 性。内润滑剂可以适量加入,一般添加量为 0. 5 ~1. 0 份,过量会降低软化点。常用 的 润滑剂有以下几类。 ( 1) 金属皂类 脂肪酸金属皂类是具有内外两种润滑作用的润滑剂兼稳定剂,它们 的性质视脂肪酸基的长短以及极性部分的金属种类而定。金属皂类中尤以硬脂酸铅的外 润滑性最强,硬脂酸镉最差,二碱式硬脂酸铅、硬脂酸钡是在加工温度下不会熔融的固 体润滑剂。金属皂除本身有润滑作用外,还会在加工过程中和 PV C 树脂分解的 H Cl 反 应而生成脂肪酸,也是一种润滑剂。 ( 2) 石蜡和低相对分子质量聚乙烯 石蜡和低相对分子质量聚乙烯与 PV C 相容性 差,是 PV C 的外润滑剂。 石蜡的过多加入会使 PV C 制品表面 “起霜”,带有部分极性基团的氧化低相对分子 质量聚乙烯是硬质 PVC 的优良润滑剂。 ( 3) 脂肪酸及其酯类 硬脂酸作为润滑剂应用之广,仅次于金属皂。 脂肪酸酯类包括脂肪酸低级醇酯和高级醇酯,这类润滑剂可起内外润滑作用。常用 的品种有硬脂酸单甘油酯、油酸酯、高级醇酸复合酯。一般添加量为 0. 5 ~1. 0 份。 4.填充剂 填充剂的主要作用是降品的成本,提高硬度、强度、刚性、电绝缘性能,减少

  成型收缩率等。挤出制品加少量填充剂可以改善成型性,制品易定型。 填充剂的种类很多,PVC 塑料制品中常用的填充剂有碳酸钙、陶土、白炭黑、硫酸 钡、红泥等。表 4 -8 中列出几种常用填充剂的性状与填充效果。 表 4- 8 常用填充剂的性状与填充效果 名称 外观 密度/( g/ cm3 ) 效果 说明 重质碳酸钙 轻质碳酸钙 沉淀碳酸钙 白色粉末 白色粉末 白色粉末 3. 0~ 5. 0 2. 5~ 2. 6 2. 6 能提高耐热性、尺寸 稳定性、刚性、硬度 及加工性。轻质碳酸 钙尚可提高拉伸强度 不论哪种碳酸钙,凡 同一品种颗粒越细, 吸收增塑剂量越多 白艳华 (碳 酸 钙 加 入 3. 5%~ 5%的硬 脂酸) 白色粉末 2. 56 提高耐热性,尺寸稳 定性,刚性硬度,拉 伸强度及加工性 较普通碳酸钙具有较 好的分散性,较低的 吸湿性 煅烧陶土 ( Al2O3、S iO2) 白色或淡 黄色粉末 2. 5 提高耐热性,尺寸稳 定性,刚性及电绝缘 性 吸收增塑剂的量大于 碳酸钙和硫酸钡,制 品外观差 白炭黑 ( S iO2) 白色粉末 2. 06

  提高力学强度,电绝 缘性及耐磨性 由于颗粒特别细其比 表面积为 20 ~350m 2 / g,所以补强性好 续表 名称 外观 密度/( g/ cm3 ) 效果 说明 硫酸钡 ( BaSO4) 白色粉末 4. 46 提高耐热性、耐化学 性、耐磨耗性,改善 电绝缘性,增加着色 遮盖率,制品表面光 泽,特别适用于医疗 卫生制品,因为它不 影响 X 光显影 吸收增塑剂量较小

  5.阻燃剂 由于 PV C 的含氯量大于 55 %,因而具有阻燃性和自熄性,但是,在建材等对阻燃 性要求较高的应用场合,还应在配方中加入阻燃剂。含有卤素、锑、硼、磷、铣和氮的 化合物均可作阻燃剂。三氧化二锑是硬质 PV C 塑料等常用的阻燃剂。磷酸酯和氯化石 蜡是具有阻燃性的增塑剂,是软质制品常用的阻燃剂。含有阻燃剂的塑料大多数是自熄 的,也可以是难燃或不燃的。 6.着色剂 着色剂的加入使制品获得所需的颜色,还可以改进制品的耐气候性,耐老化性,延 长制品的使用寿命。 着色剂有染料和颜料之分,染料能溶于水或有机溶剂,与聚合物混合时,也能溶 解,但由于其耐热性、耐光性和耐迁移性较差,在塑料制品中基本不采用。颜料一般难 溶或不溶于水或有机溶剂,在聚合物中以细小颗粒分散的形式使之着色,因此,大量的 颜料使制品不透明,但具有优异的耐热性、耐光性、耐溶剂性。颜料又分为有机颜料和 无机颜料两大类。无机颜料的耐热性、耐光性、遮盖力均较好,不易迁移,而且价格便 宜,但缺点是色泽不鲜艳,着色力差,密度大,因其价格较低,仍被广泛采用。有机颜 料则与之相反。用作 PV C 树脂的着色剂以颜料居多。 常用的无机颜料有钛白粉、炭黑、铅铬黄、钥铬红、氧化铁红;有机颜料有立索尔 宝红、塑料红 G R 、永固红 B 、永固黄 H R 、荧光黄、酞菁兰和酞菁绿等。表 59 是常用 颜料的性能。 表 4- 9 常用颜料的性能

  注:耐光性 1 级最差, 8 级最好。其他性能 1 级最差, 5 级最好。 7.紫外线吸收剂 长期曝露在阳光中的制品,聚合物会因光氧化而降解。添加紫外线吸收剂可起到对

  制品的保护作用。 紫外线吸收剂分为二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并类、三嗪类等。二苯甲酮类 是最常用的紫外线吸收剂,可用于 PV C 和 PE 。主要品种有 2 -羟基-4 -甲氧基二苯 甲 酮 ( U V -9)、2. 2 -二羟基-4 -甲氧基二苯甲酮 ( U V24)、2 羟基 4 正辛氧基 二苯甲酮 ( U V -531) 等。水杨酸酯价格便宜。苯并类品种有 2 - ( 2′ -羟基-3′ , 4 -二叔丁 基苯)5 氯苯并 ( U V -327)、2 - ( 2′ -羟基 3′ -丁基 5′ -甲苯基) - 5 氯苯并 ( U V -326) 等。三嗪类是近年来发展的高效、价廉的紫外线 ,3 ,5 三嗪 (三嗪-5),本身热、光稳定性优良,效果优于 U V9 ,U V -531 ,U V -327 ,对户外 PVC 制品有良好的防紫外线作用。取代丙烯酸 酯类 紫外线 二苯基丙烯酸酯 ( U V35) 熔点 96 ℃,其特性波长 310 ~ 320nm ,不吸收可见光,不受铁盐和重金属化合物影响,具有优良的热性能,低毒,对 户外 PV C 制品有极好的光稳定效果。 8.防霉剂 在湿热的条件下,塑料受霉菌的侵蚀会使制品外观、色泽变坏,甚至还能降低机械 性能和电绝缘性能。防霉剂能抑制微生物的繁殖和再生及对塑料的侵蚀。PV C 塑料用得 较多的防霉剂是水杨酰苯胺和 5 ,6 二氯苯并口 恶唑啉酮等,此外还有 8 -羟基喹啉酮、 硫柳汞等。除水杨酰苯胺外都有剧毒。 9.发泡剂 发泡剂是制备泡沫塑料的重要助剂,发泡剂与 PVC 树脂混合均匀,在熔融塑化的同时,发 泡剂分解放出气体,使制品带有微孔结构。使用化学发泡剂可以制备硬质 PV C 和软质 PV C 泡沫制品。 发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。如果泡沫的微孔是通过发泡剂的物 理形态变化,即通过压缩气体的膨胀,或液体的挥发等而形成,则此种发泡剂称为物理 发泡剂。例如压缩氮气,氯化脂肪烃 (如一氯甲烷,二氯甲烷,三氯乙烯等) 以及醇、 醚等。如果泡沫微孔是通过发泡剂在受热分解时放出的气体而形成的,则此种发泡剂称 为化学发泡剂。化学发泡剂又分为无机发泡剂和有机发泡剂。无机发泡剂主要有碳酸 铵、碳酸氢钠、亚硝酸钠等。有机发泡剂主要有偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基 化合物等。在生产上使用的最多的是有机发泡剂,尤其是偶氮二甲酰胺 (简称 A C 发泡 剂)。 A C 发泡剂为橙黄色结晶,熔点约 230 ℃,分解温度为 195 ~210 ℃,发气量为 250 ~ 300 ml/ g,分解产物一般为 61 %~73 % (体积) 的 N 2,22 %~32 % (体积) 的 CO 及 3 % ~5 % (体积) 的 C O 2。AC 发泡剂具有自熄、无毒、无臭、无污染、不变色等优点, 但 其分解温度较高,若与硬脂酸镉、铅、锌等化合物并用,会促进 A C 发泡剂的分解,使 分解温度下降。表 4 -10 是 A C 发泡剂与硬脂酸铅并用时对分解温度的影响。 表 4- 10 硬脂酸铅对 AC 发泡剂分解温度的影响

  在聚氯乙烯树脂发泡时,凡发泡剂产生对泡孔壁渗透的气体,如二氧化碳、氢气 等,则易形成连续的开孔结构,反之产生的气体如氮气等,则易形成独立闭孔结构。气 孔的大小,随发泡的条件以及发泡剂的种类不同而异。欲得到均匀的泡沫结构,必须选 择发泡剂分解温度与树脂的熔融温度相适应的发泡剂。同时,发泡的速率必须能被熔体 所包围而形成均匀的气孔。 PVC 树脂中加入的助剂还有许多种,其中在与其他树脂中可加入相容剂,在硬质制 品中需提高加工流动性和制品冲击韧性时,往往要加入流动改性剂和抗冲改性剂。作相 容剂、流动改性剂和抗冲改性剂使用的助剂往往是一些种类的共聚树脂,如 CPE 、 A CR 、EV A 、SBS 等。这些树脂在第一章中已有介绍,这里不再赘述。 三、聚氯乙烯造粒工艺 用于聚氯乙烯塑料成型的物料有粉料和粒料之分,一般用单螺杆挤出成型产品的多用粒料, 双螺杆挤出成型机多用粉料。 如前所述,PV C 塑料制品很少用树脂直接成型,而是要在树脂中加入各种助剂,以 便达到加工过程和产品最终性能的要求。因此,成型 PV C 塑料制品的原料实际上是混 合料,粉料和粒料是混合料的两种形式。混合料的制备过程主要包括树脂及各种助剂的 准备和原料的称量与混合两个方面。原料的准备是先将选定配方中所用的原料进行必要 的预处理、计量及输送等过程,然后将这些物料按顺序混合。混合的目的是将原料各组 分相互分散以获得均匀的物料的过程,也称为干混料。混合物料的均匀程度将直接影响 制品质量,可见混合工序在 PV C 塑料制品加工过程中起关键性的作用。造粒是将预混 合 (干混) 的物料加工成粒的过程。 1.混合前的准备工作 ①树脂过筛。过筛的目的主要是去掉混在树脂中的杂质。 ②固体助剂粉碎。为使块状助剂均匀分散在树脂中,必须先将这些物料破碎成尽可 能小的颗粒。 ③粉状助剂磨浆。为使稳定剂、填充剂、着色剂等粉末状助剂均匀地分散在树脂 中,在配制软质 PVC 混合料时,必须先将它们与增塑剂按一定比例在搅拌器内搅拌混 合均匀后,再用三辊研磨机反复研磨成细度符合要求的浆料。 ④母料制备。为使配方中含量极少的组分 (如着色剂) 均匀分散,可先将树脂和多 于配方中用量若干倍的着色剂经捏合机冷搅拌,配制成分散均匀的母料。 2.混合过程 PVC 混合料的制备过程可采用不同的工艺和设备。初混合装置、高速混合机、冷混 合机及一些辅助装置组成 PV C 混料生产装置。 混合过程中,物料的状态发生变化。与混合效果有关是物料的聚集状态,密度差 异,颗粒尺寸、分布和形态,组分的加料顺序和操作条件。了解 PV C 树脂形态及其混 合物的表观密度、颗粒平均直径在高速混合过程中的变化,混合工艺对物料性能的影响 很有必要。 ( 1) 混合过程中 PV C 粉料颗粒形态的变化 由悬浮法生产的 PV C 粉料,一般由 1

  ~2μ m 的不规则的圆形初级粒子堆集而成,粉料颗粒直径约为 100 ~300μ m 。通过在 不 同温度下高速搅拌,取样观测 PVC 颗粒形态和平均粒径,发现:常温下 PV C 粉料颗粒 大小不一,小颗粒较多,在挤出成型时极易引起塑化不均匀。当温度达 50 ℃左右时, 粉料大粒子变小,小颗粒消失。这时由于在此温度条件下,大粒子受剪切破碎成小粒 子,小颗粒吸收了热能和机械能而产生了部分凝胶化。当温度达到 130 ℃左右时,PV C 颗粒的粒度趋于稳定,凝胶化程度更深。由此可以得出 PVC 粉料在高速混合条件下, 既有颗粒细化、重新结合,粒径增大而均匀的形态变化,又有表观密度增大和部分凝胶 化的功效。颗粒的增大,会起到致密作用,使颗粒的表观密度达到最大值,从而提高挤 出产量;重新结合和均化,有利于挤出成型过程的均匀塑化;部分凝胶化,可加速物料 挤出时的塑化进程。 ( 2) 混合过程中 PV C 粉料混合物表观密度和尺寸变化 表观密度ρ b 和颗粒平均直径 dcp 随混合温度的变化规律如图 4 -22 和图 4 -23 所示。

  图 4- 22 PVC 粉料混合物的表现 密度ρ b 和热混温度 T 的关系 ①-纯 PVC ;②-改性 PVC ; ③,④-发泡 PVC

  图 4- 23 PVC 粉料混合物颗粒平均 直径 dcp 和热混温度 T 的关系 ①-纯 PVC ;②-改性 PVC ; ③④-发泡 PVC 硬质 PV C 配方混合物在 20 ~40 ℃范围内,ρ b 在 0. 5 ~1 mi n 内就可以达到相当高 的值 ( 0. 57 ~0. 58g/ cm 3),但是其 dcp 却有所下降。这是由于以下两个原因造成的: 在 20 ~ 40 ℃温度范围内,高速混合机的叶片高速转动,剪切力把 PVC 树脂堆集结团的大颗粒 和各种助剂颗粒进行粉碎,造成 dcp 减小;但是混合机的叶片的倾角侧面又把剪切力变 为压力同时将物料压实,因而ρ b 增加。 在 40 ~110 ℃温度范围内,ρ b 继续增大,dcp 大多达到最大值或又开始下降。PV C 粉

  料颗粒部分凝胶化,颗粒均化和相当部分的助剂熔化是此区的主要特点,也是热混合的 目的之一。 当温度>140 ℃时,ρ b 达到最大值,dcp 开始不同程度的下降,其原因有二:一方面 是由于 PV C 颗粒凝胶化后体积变小;另一面由于助剂熔化,从而造成了ρ b 增加 dcp 下 降。 当温度>155 ℃时,有些配方物料开始变色,出现分解现象。虽然凝胶化程度和ρ b 进一步提高,但这些物料已失去使用价值。 ( 3) 混合机的加料量和升温速度的关系 图 4 -24 为混合机的加料量和升温速度的 关系。 图中所示是无外加热源,只靠搅拌叶片剪切热、摩擦热进行混合取得的结果。由图 中可以看出,投料量有一最佳值。当物料体积和混合机容积之比<50 %时,升温速度较 慢,约需 15 ~20 mi n 才能达到终温;当比值为 50 %~70 %时,物料翻腾良好,9 ~10 min 就可以达到终温,效率提高 30 %以上;当比值>70 %时,物料升温速度提高不多,且 物料翻腾变慢,由于负荷过大,致使转速下降,给混合带来不利影响。因此,应根据混 料设备容积、出料温度及混料时间要求来确定加料量。

  图 4- 24 混合机加料量 和升温速度的关系 ( 4) 混合工艺条件对混合料性能的影响 如前所述,混合温度是影响混合料性能的 重要因素之一。固体组分的加料顺序影响 PV C 的升温速度,也影响混合时间和组分的 分散。实验证明,润滑剂对于干混料的表观密度和凝胶化速率有重要影响,最好在 PV C 树脂与其他助剂混合后,在约低于混合终点温度 20 ℃时,在高速搅拌下加入。混合温 度和混合时间关系密切,操作中应严格控制。图 4 -25 表示时间-温度周期,PVC 干混 料混合过程的终点控制可根据图中所示确定。从低速混合→高速混合→低速混合的整个 周期为 10 ~15 min ,图中各段 ( 1 ~5) 对应一个温度段,也与相应的混合时间相对 应, 根据物料特性确定终点状态,混合时间。

  实际上,PV C 物料各组分在高速混合过程中,并非只是各组分简单的机械混合,而 是一个复杂的 PVC 粒子物理变化过程,因此,混合过程的工艺条件对于干混料质量有 着重要影响。 图 4 -26 是硬质 PVC 干混料常用的一种工艺,以此为实例,进一步对 PV C 物料混 合工艺和操作过程加以了解。

  图 4- 26 干混料生产线-筛分机; 4-附加贮槽; 7-树脂贮槽; 8-称重料斗; 9-高速混合机; 10-冷却混合机; 11-掺混机; 12, 13-包装机;14-移动式冷水器 在这种工艺过程中,树脂和添加剂受到高速、高剪切作用下的混合。物料由搅拌桨 叶的高速转动形成的与物料间的摩擦热而升温。温度升高的树脂会吸收液体添加剂,而 蜡和其他低熔点的润滑剂发生熔化,并涂于树脂粒子上。在高速混合机上中,不熔的固 体添加剂 (如无机填充剂和聚合物改性剂) 是与树脂颗粒相互分散的。 高速混合是一种间歇式操作。由于高剪切作用,物料升温很快,混合周期短。因 此,控制出料温度是关键。如采用最低的出料温度 ( 90 ℃),应保证分散适当和除掉残 余水分。从高速混合机中卸出的干混料 ( 90 ~115 ℃),必须在搅拌下冷却到 30 ~40 ℃。 如果从混合机中卸出的干混料立即装袋,或不通过冷搅就进入料仓,就会出现两个问 题:一是干混料缓慢冷却到室温,物料会结块;二是由于 PV C 对热敏感,物料会降解 而变红。 高速混合的操作方法有多种,建议按以下步骤进行: ①在低速搅拌下向混合机中加入树脂; ②加入液体稳定剂,升高混合机的搅拌速度; ③在 60 ℃下加入流动改性剂、冲击改性剂和着色剂; ④在 75 ℃下加入润滑剂; ⑤在 85 ℃下加入填充剂和二氧化钛; ⑥在 90 ~110 ℃下,将物料放进冷却混合机,冷至 35 ℃。 配制软质和半硬质 PV C 料与硬质料在生产流程上是相似的,只是增设了增塑剂的 贮存和计量。图 4 -27 是带有增塑剂储槽、计量、输送系统的 PV C 粒料生产流程示意

  图 4- 27 PVC 粒料生产流程示意图 1-鼓风机; 2-加料斗;3-PVC 料仓; 4-填充剂仓;4-计量; 6 -增塑剂储槽;7-添加剂入口; 8-高速混合机: 9-造粒机;10 -中间储仓: 11-装袋机 增塑剂的加料顺序是在物料进行高速混合时,树脂中加入稳定剂之后。增塑剂加入 的方式可以是一次添加、部分添加或连续添加。此时的温度以 70 ~80 ℃为宜:加入的 速率比较缓慢,不应使高速混合机驱动电机的电流上升太快。加完增塑剂后继续混合 1 min ,以使增塑剂完全被吸收。接着加入浆料,最后加入填充剂。 图 4 -28 表示有增塑剂的 PVC 物料在高速混合机中料温与电流随混合时间的变化规 律。 对于给定配方来说,物料温度是混合时间的函数。对于高速混合机,混合时间一般 为 10 ~20 min 。在混合时应避免升温太快 (每分钟超过 15 ℃),否则,会发生局部过热, 引起分解。此外,物料适宜的最终温度也与增塑剂的类型和用量、树脂的分子量和颗粒 形态有关。例如,D BP 对 PVC 的溶胀起始温度为 75 ℃,D OP 为 82 ℃,而 D OS 则 为 92 ℃。疏松型树脂吸收增塑剂的速度较紧密型为快。

  图 4- 28 含 35%增塑剂的软 PVC 在高 速混合机中料温与混合时间的关系 3.造粒工艺 使用双螺杆挤出机成型产品,一般由上述工艺将各组分进行混合后,即可直接送入 挤出生产线加工制品,采用单螺杆挤出机成型产品的则一般需经过造粒工艺,将混合后 制成颗粒状。

  图 4 -29 所示为聚氯乙烯粒料的生产工艺流程。PV C 粒料的生产包括树脂与各种添 加剂的计量、干混合 (初混合和高速混合)、熔融混合和切粒等工作。 在熔融混合时,一般多采用双螺杆挤出机、密炼机或连续式混炼机。 采用密炼机塑炼物料的工艺中,物料经密炼机塑炼后以熔融状态进入双辊机,经进 一步塑炼混合,出片,片料冷却后,由平板切粒机切粒。采用挤出机塑炼物料的工艺 中,物料经螺杆式挤出机塑炼后,从机头挤出,由干热切粒的方式或鼓风切粒的方式在 模面处切粒。 对于含有大量增塑剂的软质、半软质 PV C 粒料,以及注射硬 PVC 制品料和瓶料, 这些虽属硬制品,但所用树脂为 PVC -SG7 ,PVC -SG6 ,相对分子质量较低,熔体粘 度 较低,熔融混合容易进行。如果是以 PV C -SG5 配制的硬 PV C 制品 ( PVC 型材、管 材 等) 的粒料,由于熔体粘度较高,在塑炼时熔体温度的控制较困难。必须注意的是, PV C 硬管和型材的造粒过程,应保持低的塑炼温度。一些生产厂总结的经验是 “不要过 热”。过度的塑炼会使熔体温度过高,使挤出制品出现表面粗糙或外观不良,制品的力 学性能也相应下降。因此,在配制挤出级硬质 PV C 粒料时,必须注意控制剪切、熔体 温度和停留时间。

  图 4- 29 聚氯乙烯造粒工艺流程图 1-旋风分离器;2-树脂贮槽;3-电磁振动加料斗;4-树脂秤量斗; 4-自动磅秤; 6-助剂贮槽;7-电子秤秤斗; 8-助剂混合槽; 9-齿轮泵; 10-风送加料装置; 11-高速捏和机; 12-贮槽; 13-挤出切粒机; 14-旋风分离器;14 -粒子冷却箱;16-自动磅秤; 17-双速密炼机;18-炼塑机; 19-冷却水槽;20-平板切粒机; 21-旋风分离器; 22-自动磅秤; 23-缝包机