昆山PVC樹(shù)脂加工——影響塑化過(guò)程的幾點(diǎn)因素

1加工條件

PVC樹(shù)脂的塑化是在機(jī)械力和熱的共同作用下，粒子相對(duì)滑動(dòng)、熔融、相互黏合形成熔體的過(guò)程。因此，機(jī)械力（剪切、壓縮等）和熱對(duì)PVC樹(shù)脂塑化有直接影響。

◆在足夠高的溫度下，單獨(dú)加熱可使PVC樹(shù)脂塑化。

220℃下添加了鉛鹽熱穩(wěn)定劑的的PVC樹(shù)脂，1分鐘和3分鐘后的照片：

3分鐘后的狀態(tài)說(shuō)明PVC分子鏈打開(kāi)，流動(dòng)性較強(qiáng)，互相吸引熔合了。但是在這種狀態(tài)下進(jìn)行的塑化沒(méi)有實(shí)際意義。一是熱穩(wěn)定性限制，二是塑化后的性能達(dá)不到要求。

◆既然單獨(dú)加熱無(wú)法滿足要求，機(jī)械剪切和加熱結(jié)合將會(huì)帶來(lái)更切合實(shí)際的效果。PVC熔體的黏度較大，因此，在通常的加工溫度范圍，樹(shù)脂單靠加熱難以塑化。根據(jù)前兩篇所述的PVC樹(shù)脂塑化行為模式和微觀機(jī)理，如果在加熱的同時(shí)對(duì)物料施以剪切和壓縮，將有利于促進(jìn)PVC初級(jí)粒子相互緊密接觸，從而促進(jìn)其塑化。

◆在通常的加工條件下，PVC樹(shù)脂的塑化速率隨加工溫度和剪切速率的提高而加快。加工溫度的提高，溫差越大，熱傳遞速率就加快。由于PVC是熱的不良導(dǎo)體，剪切速度的增加會(huì)加快物料的間的摩擦生熱，同時(shí)加快物料與設(shè)備的接觸頻率，提高熱交換效率。

2樹(shù)脂結(jié)構(gòu)

◆不同的加工工藝造就了PVC樹(shù)脂顆粒的疏松程度的不同。疏松型樹(shù)脂具有比緊密型樹(shù)脂更快的熔融速率。比如疏松型本體法樹(shù)脂比緊密型本體法熔化的塊。

◆PVC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)均隨分子量和結(jié)晶度的增大而提高，同樣PVC的塑化度也隨之變難。

3配方因素

◆在PVC加工過(guò)程中用到潤(rùn)滑劑、增塑劑、加工助劑、沖擊改性劑、填料、穩(wěn)定劑等對(duì)PVC塑化的性質(zhì)影響較大。當(dāng)然不同的組分由于其應(yīng)用的目的不同，對(duì)PVC塑化性質(zhì)產(chǎn)生影響的方式和程度不同。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子:看下面的PVC-U配方和流變圖隨著CPE份數(shù)的增加，塑化時(shí)間縮短，說(shuō)明CPE能夠促進(jìn)塑化。隨著穩(wěn)定劑的增加，塑化時(shí)間延長(zhǎng)，因其含有外潤(rùn)滑，增加穩(wěn)定劑的量，外潤(rùn)滑劑的量自然也就增加。

4混料與加工過(guò)程

混料是將PVC樹(shù)脂與熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑、填充劑色料等助劑混合均一化的過(guò)程。使用的設(shè)備主要是高速捏合機(jī)、冷卻攪拌機(jī)?；旌系倪^(guò)程是依靠機(jī)械力作用在物料上產(chǎn)生的相互之間的摩擦力、剪切力使物料細(xì)化、升溫，使一些助劑熔化，包覆在PVC樹(shù)脂表面。PVC樹(shù)脂在剪切、摩擦作用下細(xì)化，在溫度作用下表面呈現(xiàn)松軟、多孔狀，將助劑吸附在表面并達(dá)到均一化，溫度進(jìn)一步升高，顆粒表面熔化，顆粒的密度增大。

在這一過(guò)程中PVC樹(shù)脂顆粒在強(qiáng)力攪拌下，料溫在５Ｏ℃以下時(shí)，結(jié)團(tuán)的粉粒和較大的顆粒被磨擦，沖擊顆粒粉碎變小，這時(shí)干混料的表觀密度變化不大而樹(shù)脂顆粒變小。料溫在８０℃以上至１２０℃左右時(shí)，PVC樹(shù)脂顆粒膨脹變大（玻璃化溫度附近熱膨脹系數(shù)較大），顆粒尺寸趨于均勻，顆粒的平均尺寸與未混合的PVC樹(shù)脂顆粒相近。同時(shí)，由于顆粒吸收了助劑，干混料的表觀密度迅速增加。

混料的過(guò)程可以這樣理解：

宏觀：過(guò)程并不復(fù)雜，但混合的質(zhì)量直接影響正常生產(chǎn)和制品的質(zhì)量?；旌系木鶆蚺c否，以及后面生產(chǎn)過(guò)程中剪切擠壓和熱傳遞的均勻與否，都可造成塑化的不均勻性。

塑化影響因素這么多，回顧一下：

溫度：低了不塑化，高了穩(wěn)定性不行，加工溫度在有限的區(qū)間內(nèi)可調(diào)。

剪切力：適當(dāng)?shù)募庸囟燃蛹羟辛?，能夠滿足要求。

樹(shù)脂：型號(hào)基本不變，影響甚微。

助劑：加工助劑ACR對(duì)PVC塑化的影響比較大，為獲得良好的表面光澤度、降低加工溫度、提高PVC制品綜合性能，可選擇合適的ACR添加。

混料和加工過(guò)程：既定的產(chǎn)品，有既定的混料方式。加工過(guò)程，受力傳熱越均勻越好。

如何能夠保證物料在加工過(guò)程中的受力和受熱的均勻性，保持良好的塑化度？把這個(gè)任務(wù)交給潤(rùn)滑劑。

用這張熔體流動(dòng)圖幫助理解內(nèi)外潤(rùn)滑改變?nèi)垠w流動(dòng)行為。第一個(gè)是沒(méi)有潤(rùn)滑。內(nèi)潤(rùn)滑的作用如（a），能夠降低熔體黏度，中心處的的流動(dòng)速率最大，外緣最小。外潤(rùn)滑的作用如（b），是減少物料與金屬表面的黏附，但不影響其黏度，因此熔體前沿等速推進(jìn)。改變了熔體的流動(dòng)，也就改變了樹(shù)脂的塑化。

在樹(shù)脂的加工過(guò)程中，樹(shù)脂塑化所需的熱量來(lái)源于從機(jī)筒壁和螺桿表面的傳導(dǎo)，以及物料在供料和壓縮階段的摩擦。但是，通過(guò)傳到的熱轉(zhuǎn)移速度慢，無(wú)法滿足要求，摩擦是主要熱源。不難理解，內(nèi)潤(rùn)滑削弱了PVC粒子間的作用力，能夠讓絕大部分PVC粒子在受到剪切力時(shí)相互之間比較均勻地滑動(dòng)，促進(jìn)均勻塑化，或可以通過(guò)外潤(rùn)滑劑作用減慢物料升溫速度，并降低機(jī)械力在物料中傳遞效率。也可以說(shuō)它們是協(xié)同作戰(zhàn)，作用巨大。