關(guān)于PVC樹(shù)脂加工與應(yīng)用講解


PVC樹(shù)脂概述

PVC是中國(guó)第一位、世界第二大通用型合成樹(shù)脂材料，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力超過(guò)2000萬(wàn)噸，產(chǎn)量超過(guò)1300萬(wàn)噸。

PVC樹(shù)脂優(yōu)點(diǎn)：難燃性、耐磨性、耐化學(xué)品腐蝕、電絕緣性、制品透明、便于加工

缺點(diǎn)：光熱穩(wěn)定性較差，純的樹(shù)脂在100℃左右便開(kāi)始分解

PVC樹(shù)脂的加工

與其他通用樹(shù)脂比，加工配方和加工工藝相對(duì)復(fù)雜。 需添加各種助劑，加工前需與各種助劑充分混合，混合溫度在90-110℃，對(duì)軟制品來(lái)說(shuō)混合溫度甚至可以達(dá)到130℃以上

常見(jiàn)加工方法：擠出、注塑、壓延、壓塑和吹塑等

PVC樹(shù)脂的應(yīng)用

PVC樹(shù)脂的應(yīng)用按照是否添加增塑劑將制品分為硬制品和軟制品，其中硬制品主要包括：型材、管材、板材、硬片、瓶類(lèi)中空容器等；軟制品主要包括：電線電纜、薄膜、片材、鋪地材料、人造革、各類(lèi)軟管、手套（糊樹(shù)脂）、玩具、塑料鞋等。

PVC樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)與加工應(yīng)用的關(guān)系

PVC加工主要助劑

由于PVC樹(shù)脂的特殊結(jié)構(gòu)決定了樹(shù)脂在加工應(yīng)用過(guò)程中必須要添加助劑以改善樹(shù)脂加工性能，彌補(bǔ)本身性能不足

熱穩(wěn)定劑：主要用來(lái)改善PVC的光熱穩(wěn)定性，分為主穩(wěn)定劑和輔助穩(wěn)定劑。

主穩(wěn)定劑：三元、二元硬脂酸鹽類(lèi)的復(fù)合穩(wěn)定劑→無(wú)塵化的復(fù)合鉛類(lèi)穩(wěn)定劑→衛(wèi)生型的有機(jī)錫穩(wěn)定劑、環(huán)保型的鈣鋅穩(wěn)定劑

輔助穩(wěn)定劑:單獨(dú)作用熱穩(wěn)定作用甚微，但可與金屬皂或有機(jī)錫產(chǎn)生協(xié)同作用，如環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、多元醇和β-二酮化合物。

PVC熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法主要有：

剛果紅試驗(yàn)方法（靜態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間）、雙輥開(kāi)煉法、動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間（更能反映加工的實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間越高，加工的熱穩(wěn)定性越好，制品在加工中更不容易分解）

潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑劑通常根據(jù)其與聚氯乙烯的物理和化學(xué)相容性定義，可分為內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑二種。

內(nèi)潤(rùn)滑劑的作用是降低聚合物分子間的摩擦，使熔體的粘度降低以及減少加工時(shí)所需要的能量。如：硬脂酸鈣、單甘脂、硬脂酸、OPE蠟等。

外潤(rùn)滑劑一般與聚合物不相容，其作用僅為降低聚合物與加工機(jī)械界面的摩擦，并起到延時(shí)塑化的作用。如：石蠟、PE蠟、硅油等。

潤(rùn)滑劑的選擇原則是兼具內(nèi)外潤(rùn)滑作用，高低熔點(diǎn)潤(rùn)滑劑合理搭配。

抗沖改性劑：因PVC樹(shù)脂剛性好，韌性略差，為了滿(mǎn)足部分制品的性能方面的要求，硬制品中通常需要添加抗沖改性劑。

典型的硬質(zhì)聚氯乙烯的抗沖擊改性劑有CPE、EVA、MBS、ABS、ACR等，與PVC樹(shù)脂的結(jié)合各不相同，改性效果也具有明顯的差異。

ACR特別適用于戶(hù)外使用的、耐老化的，對(duì)PVC的剛度、耐熱性、加工性等要求較高的制品。

MBS的抗沖性?xún)?yōu)異，但結(jié)構(gòu)中含有雙鍵，耐老化性能差，分子量高，熔體粘度大，添加入PVC中加工較困難，多用于室內(nèi)制品和透明制品。

CPE的應(yīng)用廣泛，適用范圍廣，價(jià)格便宜。

增塑劑：增塑劑一般用于PVC軟質(zhì)材料中，增塑劑的加入，可以降低PVC分子鏈間的作用力，使PVC塑化的玻璃化溫度、流動(dòng)溫度與所含微晶的熔點(diǎn)均降低，增塑劑可提高樹(shù)脂的可塑性，使制品柔軟、耐低溫性能好。

常用增塑劑分為主增塑劑和輔助增塑劑，主增塑劑通常選用增塑效率較高的增塑劑，以減少配方中增塑劑用量，有利于提高制品性能。PVC軟質(zhì)配方中最常用的增塑劑為增塑效率高的鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）,隨著衛(wèi)生性要求的提高，環(huán)保意識(shí)的提高鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP），對(duì)苯二甲酸二辛酯，檸檬酸酯類(lèi)，高環(huán)氧值的環(huán)氧大豆油等環(huán)保增塑劑被越來(lái)越多的使用。

加工助劑：作用是加速熔體的凝膠化，縮短塑化時(shí)間，降低塑化溫度，改善制品的光潔度以及提高產(chǎn)品的耐候性。

加工助劑用的最多的為丙烯酸酯類(lèi)(ACR)的改性劑，國(guó)內(nèi)201、401 ，日本PA101 、PA20， 用量較少，加入量一般為0.5-3份之間。

顏料和填料：

顏料:材料著色，有些顏料（比如二氧化鈦、炭黑等）還能對(duì)聚合物起到保護(hù)作用，使紫外線只能影響到聚合物表面很薄的一層，有效防止紫外線對(duì)聚合物的破壞，提高產(chǎn)品的耐候性及老化壽命，電纜料中顏料用的較多

ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì))把填充劑定義為“為改進(jìn)強(qiáng)度和各種性質(zhì),或者為降低成本而在塑料中添加的較為惰性的物質(zhì)?！?br/>
常用填充劑包括：碳酸鈣（最普及）、重鈣、輕鈣、活性鈣、納米鈣等等，隨著加工水平的提高，重鈣的白度和細(xì)度已經(jīng)可以與普通的輕的碳酸鈣相媲美，納米碳酸鈣最早因分散問(wèn)題，在PVC中應(yīng)用較少，到后來(lái)，活化過(guò)的納米碳酸鈣的生產(chǎn)有效解決了這一問(wèn)題，并在PVC材料中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

填充劑選擇的基本要求：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，純度高，雜質(zhì)含量低，顏色盡量為白色或淺色，容易分散和混合，吸油質(zhì)相對(duì)含量低，對(duì)加工性無(wú)大的影響，要有較低的莫氏硬度，與樹(shù)脂相比有相對(duì)便宜的價(jià)格

PVC材料的衛(wèi)生性

PVC樹(shù)脂本身衛(wèi)生性很好，但是由于加工過(guò)程中眾多添加劑的加入，衛(wèi)生性能可能會(huì)受到影響，隨著人們生活水平提高，社會(huì)和各個(gè)行業(yè)對(duì)材料衛(wèi)生性的要求也越來(lái)越高，目前許多PVC樹(shù)脂出廠時(shí)，都被要求提供SGS檢測(cè)和FDA認(rèn)證

SGS檢測(cè)：主要檢測(cè)材料中的重金屬含量以及多溴聯(lián)苯醚等指標(biāo)，F(xiàn)DA除了對(duì)氯乙烯單體有要求外，對(duì)水、乙醇、正庚烷抽出物指標(biāo)也有明確要求。

國(guó)內(nèi)塑料PVC制品中，PVC給水管材，PVC醫(yī)藥、食品的片材，PVC醫(yī)用制品 （導(dǎo)管、血袋等等），PVC玩具等應(yīng)用方面，無(wú)論是出口還是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PVC材料的衛(wèi)生性能和生化性能提出了嚴(yán)格的要求

PVC材料的配方設(shè)計(jì)

PVC材料配方設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，無(wú)論是軟制品還是硬制品都對(duì)材料的性能，加工性等有不同的要求，配方設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：

    根據(jù)制品的性能，確定PVC樹(shù)脂的牌號(hào)；一般管材和板材選擇4型 和5型樹(shù)脂，注塑制品用7型和8型樹(shù)脂，軟制品使用高聚合度樹(shù)脂，根據(jù)制品軟硬程度確定增塑劑添加量，一般增塑劑添加量越多制品邵氏硬度越低

    根據(jù)性?xún)r(jià)比，確定穩(wěn)定劑等助劑的類(lèi)型和添加量；比如復(fù)合鉛類(lèi)穩(wěn)定劑成本比較低，而采用有機(jī)錫成本比較高，因?yàn)楹芏嘤袡C(jī)錫基本上沒(méi)有潤(rùn)滑效果，需要額外添加大量潤(rùn)滑劑；鈣鋅穩(wěn)定劑方面，國(guó)產(chǎn)穩(wěn)定劑成本相對(duì)便宜，但是效果略差于進(jìn)口穩(wěn)定劑。

    根據(jù)制品性能、設(shè)備情況以及穩(wěn)定性的類(lèi)別和增塑劑的添加量，確定潤(rùn)滑體系的組成和添加量；潤(rùn)滑體系的確定是最復(fù)雜、最難把握的一種助劑，它的好壞將對(duì)樹(shù)脂的加工、塑化以及制品性能產(chǎn)生重要影響。

PVC樹(shù)脂質(zhì)量案例分析

反映問(wèn)題
    

原因分析
    

解決對(duì)策

白色或淺色制品顏色發(fā)黃
    

樹(shù)脂老化白度低，初期熱穩(wěn)定性差
    

及時(shí)更換樹(shù)脂，避免造成更大的損失

制品表面有明顯的黃色或黑色分解線
    

物料分解，模頭內(nèi)部有死角，存在物料集聚，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)分解
    

及時(shí)拆卸模具，清洗內(nèi)壁

樹(shù)脂在混料時(shí)產(chǎn)生靜電，料斗內(nèi)不易下料
    

樹(shù)脂顆粒太細(xì)或含水量偏低
    

配混料放置一段時(shí)間后使用

透明片材表面晶點(diǎn)多
    

物料塑化不好；樹(shù)脂中魚(yú)眼數(shù)超標(biāo)或生產(chǎn)過(guò)程中帶入雜質(zhì)
    

增強(qiáng)塑化（配方調(diào)整或增大擠出壓力）；嚴(yán)格控制生產(chǎn)流程

制品中黑黃點(diǎn)較多（主要對(duì)生產(chǎn)淺色制品和透明制品而言）
    

樹(shù)脂雜質(zhì)超標(biāo)或生產(chǎn)過(guò)程中帶入（例如包裝紙屑等）;物料分解
    

更換樹(shù)脂或嚴(yán)格控制生產(chǎn)流程

制品表面有氣泡、麻點(diǎn)等
    

樹(shù)脂含水量較高或樹(shù)脂加工助劑中含有一些低熔點(diǎn)、揮發(fā)性的組分揮發(fā)產(chǎn)生氣泡
    

增加混料時(shí)間和混料溫度；降低加工溫度

樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中容易分解
    

樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性差或配方中穩(wěn)定劑由于更換導(dǎo)致，也不排除配混料過(guò)程中誤操作導(dǎo)致。
    

分析樹(shù)脂性能，驗(yàn)證配混料的穩(wěn)定效果

制品中存在鐵屑等物質(zhì)
    

樹(shù)脂生產(chǎn)或制品生產(chǎn)過(guò)程中金屬磨損生成
    

檢查樹(shù)脂有無(wú)鐵屑等

生產(chǎn)工藝或制品性能有波動(dòng)，可能導(dǎo)致不合格品產(chǎn)生
    

樹(shù)脂質(zhì)量波動(dòng)或生產(chǎn)設(shè)備工藝控制不穩(wěn)定
    

分析不同批次樹(shù)脂性能，特別是檢修開(kāi)車(chē)前后或工藝配方調(diào)整前后

樹(shù)脂粉顆粒較粗或較細(xì)
    

樹(shù)脂顆粒形態(tài)及粒徑分布異常
    

分析顆粒形態(tài)，及時(shí)調(diào)換樹(shù)脂

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