塑料型材配方設計
1塑料型材的概況塑料型材是指斷面形狀為非圓型的間斷性擠出制品,它是20世紀60年代起源于德國的一種新型化工建筑材料。由于其具有節能、隔熱、隔音、密封性好、防腐、阻燃、美觀、資源豐碩等長處,首先在德國及其它歐洲地域取得小規模應用。進入20世紀70年代末,德國、奧天時和美國等相繼開發了HPVC型材的新型配方,從而使塑料型材取得迅速推廣應用。目前,在歐洲及北美等興隆地域,塑料門窗的遍布率己抵達70%以上。
我國于20世紀80年代引進奧天時辛辛那提公司雙螺桿擠出機開端消費塑料型材。由于價格、質量等方面因素,在20世紀90年代,盡管己具備塑料型材的加工才干,但并未推廣應用。后來在政府政策的攙扶及推動下,塑料型材才開端逐步遍布起來。到2000年底,我國塑料型材的加工才干己抵達100萬噸/年估計到2001年,加工才干會抵達130萬噸7年。加工設施從全副進口,到逐步實現國產化。
從1995年起,我國塑料型材的實際使用量以每年30%的速度加。到2000年,塑料型材的實際使用量己抵達30萬噸/年估計2001年可抵達40萬噸,2005年可抵達50萬噸/年。國家建立部方案到2001年我國塑料門窗的遍布率要抵達25%以上,其中東北、華北、華東地域要抵達50%以上,東南沿海地域要抵達30%以上。
目前,我國的塑料型材加工企業如雨后春筍般興起。但國家建立部重點培植年加工才干在0.6萬噸/年以上的企業,并方案形成10~20個萬噸級大型企業。目前,在全國具有一定規模的企業有:大連實德有限公司(12萬噸/年)、安徽蕪湖海螺有限公司(9萬噸/年)、遼寧遼沈塑材有限公司(5萬噸7年)、遼寧忠旺公司(3萬噸/年)、沈陽久利公司(1萬噸/年)等四十余家。
2塑料型材用材料及性能要求塑料型材用原料以PVC樹脂為主,尤其是門窗用塑料型材,PVC樹脂的占有率高達99%以上。PVC塑料型材有PVC(未加塑劑一般稱為UnplazieiPVC)和H-PVC或R-PVC(自身質地堅挺而稱為Hard-PVC或Rigid-PVC)。
除PVC樹脂外,其它樹脂獨自消費型材的應用量都很少,只要ABS和GFRP,但用量還不到1%.能夠說,PVC在型材中是一花獨放。
其它可用于型材復合的塑MA、PPC、PVDF、ASA等,詳細復合產品如下:SPVC作為密封材料與HPVC型材復合,可大門窗的密封性能;不同顏色的HPVC之間復合,制成彩色面型材;普通HPVC型材常選用懸浮法嚴密型樹脂,其詳細牌號和用途如表所示alEle伽nicPubHshingHougVC材用穩有。:鉛鹽類有機!栳金屬皂PMMA與HPVC復合可加HPVC的著色美觀性和耐候性;塑料型材除單一樹脂和復合樹脂外,還有低發泡塑料型材和木質纖維高填充型材,其性能更接近木材,具有可鋸、可刨、可釘等長處。要抵達國標(GB― 8814―98)規定的塑料型材標準,對型材用原料的性能提出如下要求:良好的加工性。塑料型材的斷面形狀大都比較復雜,在其中又含有壁厚缺乏1mm的增強筋要求原料的加工活動性好,并具有優良的流變特性。
足夠的強度及剛性。要求型材的洛氏硬度要大于R85,拉伸強度大于37MPa彎曲彈性模量大于優良的耐低溫沖擊性能。要求型材在一10°c時,按國標規定測試的落球沖擊破裂數小于或等于1/ 10個:簡支梁沖擊強度在室溫下戶造型(A)為401/m2、戶內型(B)為3211,在一10C時戶造型(A)為15k/m2、戶內型(B)為m/n2.(4)焊角強度高。要求均勻焊角強度大于3000N,其中主框材的焊角強度應大于6000N,主扇材的焊角強度應大于5000N.良好的耐熱性和阻燃性。要求維卡軟化點大于83°C,氧指數在38以上。
(6)優良的耐侯性。按自然氣候暴露試驗法測驗時,A類型材12個月,B類型材8個月按塑料氙燈光源暴露試驗法測驗時,A類型材1000小時,B類型材500小時簡支梁沖擊強度保管值A類大于2811,B類大于22k/m2.尺寸穩定性好。要求從室溫加熱到100°C時,尺寸變遷率小于25%.(8)良好的隔熱及隔音性能。要求導熱系數要小"IK空氣聲計權隔音量大于25dB. 3普通HPVC型材配方設計普通PVC型材是指用單一樹脂制成的致密型材,目前市場上應用的型材主要為普通型材。
用于普通型材的PVC樹脂一般不加塑劑或只加1份塑劑,因而為保障其具有良好的加工活動性,應選用分子量稍低的樹脂,分子量太低又不易滿足強度要求。綜合兩方面因素思考,選取均勻分子量為1000左右,K值為65~68的SG―5或SG―6型樹脂即可。
表1PVC樹脂的牌號。特性及用途新牌號舊牌號K值特性粘數均勻聚合度(P)用途高級絕緣材料絕緣材料、軟制品絕緣材料、膜、鞋膜、軟管、人造革、硬管硬管、型材硬板、纖維、透明片、注塑吹塑瓶、透明片、注塑注塑PVC樹脂不論進口和國產,質量都可滿足須要,詳細選用時最好固定2~3個長期供貨商,防止經常更改配方和工藝條件,以保障性能和配方的穩定性。進口PVC樹脂以俄羅斯和韓國價格最低,資源較充足。國產PVC樹脂消費廠家有80余家,散布于除西藏以外的各個地域。到200年,年消費才干可達216萬噸,其中懸浮法194萬噸,乳液法22萬噸。但實際消費155萬噸:其中管材用27萬噸,型材用17萬噸。
3.2熱穩定體系純PVC樹脂在加工中的熱穩定性能不好,其分解溫度在熔融溫度之下:熔融溫度為160°C~220而熱分解在90°C就己開端,到140°C己非常重大。PVC分解時顏色會發作變遷,依分解水平的加深,其顏色依次為白色―粉紅色―淺黃色―紅色※褐色※黑色。為保障PVC的分解溫度在熔融溫度之上,以確保其可正常加工,須要在PVC中參與塑劑以降低其熔融溫度,參與熱穩定劑以進步其熱分解溫度。
型材用PVC屬硬質材料,在其配方中不加或少加塑劑,因而熔融溫度不下降或下降很少。為此,必需參與足夠量的熱穩定劑,以使其熱分解溫度升高到熔融溫度之上,一般為220C以上。因而,HPVC型材配方對穩定劑的要求比軟制品更高,一方面熱穩定成效要好,另一方面參與份數要大于軟質制品。
類及稀土類,這四類熱穩定劑的優毛病比較如表2所示。
表2四類熱穩定劑比較品種穩定成效毒性透明性參與量價格鉛鹽類好有不透明大一般有機錫類很好有/無透明小高金屬皂類一般有/無不透明/透明中一般稀土類較好無透明中較高在四種穩定劑中,鉛鹽類、有機錫類和金屬皂類屬傳統品種,如今應用得比較寬泛。稀土類穩定劑為中國的獨有品種,目前正在逐步遍布。在HPVC型材中,世界各國及地域應用穩定劑的品種不盡雷同,詳細如表3和表4所示。
表3歐洲及北美在HPVC型材中不同穩定劑的應用比例穩定劑歐洲北美鉛鹽類有機錫類金屬皂類表4世界各國及地域HPVC型材應用穩定劑的狀況穩定劑德國法國意大利北美南美非州澳大利亞臺灣中國鉛鹽類有機錫類金屬皂類稀土類在實際選用穩定劑品種時,一般很少獨自選用一個品種,往往兩個品種協同使用。常見的協同體系有:鉛鹽類/金屬皂類、有機錫類/金屬皂類、有機錫類/稀土類等。
穩定劑詳細品種的選用和參與量確實定應遵循如下準則:依加工設施不同選取。單螺桿擠出機要求穩定劑的成效要好,參與量要大,詳細可參見配方9和10所示。配方9為雙螺桿擠出機,有機錫參與1.5份;而配方10為單螺桿擠出機,有機錫參與2份。
依韌劑品種不同選取。以CPE為韌劑時,常選鉛鹽類及金屬皂類;以ACR為韌劑時,常選有機錫類。
鉛鹽類熱穩定體系的詳細品種有:三鹽基硫酸鉛(三鹽)、二鹽基亞磷酸酯(二鹽)、二鹽基硬脂酸鉛(二硬鉛)等。其中,三鹽的熱穩定成效好于二鹽,但二鹽的耐侯性好于三鹽,兩者一般協同參與,常用的協同比例為三鹽/二鹽為2:1~3:2.鉛鹽類熱穩定體系常用于CPE韌體系中,參與量為3~5份。
鉛鹽類熱穩定劑的自身光滑性小,因而常與具有光滑性的金屬皂類穩定劑并用。如常用的并用體系為:在詳細使用鉛鹽時要留神,它不能與硫化物,如含硫有機錫并用,否則生成PbS,使PVC塑料變黑。
由于鉛鹽穩定劑的粒度小,在混合過程中易引起塵土飛揚,工作環境極差。近年來開發出復合鉛鹽穩定體系,它由鉛鹽類熱穩定劑/內外光滑劑/抗老化劑三部分組成,外觀為粒狀或片狀。與單一鉛鹽相比,復合鉛鹽的長處如下:比外表積大,熱穩定成效好;參與量相對小,一般為4份左右;加工性好,適于復雜模具的使用;耐侯性好,適于戶外門窗使用;衛生性好,可適當改善工作環境;可適當進步焊角強度。
目前,復合鉛穩定體系正在逐步擴充應用范圍,其國產價格為13000元/噸,進口價格稍高。主要有:德國漢高公司、德國熊牌公司、日本水澤公司、江蘇江都星火公司、浙江溫州助劑廠、江蘇鎮江泰立公司等。
3.2.2有機錫熱穩定體系有機錫熱穩定體系的熱穩定成效最好,但因價格高(比鉛鹽高4倍左右)在我國除臺灣地域外應用較少,而歐美等興隆國家應用較多。有機錫熱穩定體系的品種很多,用于HPVC型材的主要以硫醇丁基錫為主,常輔以金屬皂類穩定劑如CdSt等,組成協同體系。
留神,硫醇類有機錫不能與PbCd鹽并用,否則會產生PbS、CdS污染。有機錫穩定體系常用于ACR韌體系中,參與量為0.5~2份。由于有機錫穩定體系本石蠟,氧化聚乙烯蠟等,一般不必硬脂酸,以防影響制品的白度。下面比較鉛鹽和有機錫不同穩定體系的加工條件與制品性能。11 0.6石蠟卜1.2CdSt0.40.6氧化聚乙烯蠟0.卜合格配方2合格型材性能:拉伸強度(MPa):維卡軟化點(°C):落球沖擊(一10°c):上下溫尺寸變遷率原料本錢(p)加工條件:料筒溫度(°c)螺桿溫度(°c)機頭溫度(°c)螺桿轉速(Zmin):扭矩:牽引速度(nmin):型材性能:拉伸強度(MPa):維卡軟化點(°C):落球沖擊(一3.2.3金屬皂類熱穩定體系金屬皂類熱穩定體系的熱穩定成效一般,因而很少獨自使用,常與鉛鹽類、有機錫類和稀土類復合使用,或不同金屬皂類之間協同使用。常用的金屬皂類復合準則為不同熱穩定機理的金屬皂類之間協同成效好,如Cd、Zn金屬皂類和Ba、Ca金屬皂類之間復合有協同作用:詳細如C/Zn.B/Cd.Ba/ZnBa/CZn、Ba/d/Pb等。金屬皂類的參與量為3份左右。
金屬皂類熱穩定體系自身兼有光滑作用,配方中只加少許光滑劑即可。
上下溫尺寸變遷率用金屬皂類熱穩定體系的型材配方如配方3、配方4和配方5所示:配方亞磷酸酯羥基硬脂酸環氧大豆油光滑劑配方亞磷酸酯內外光滑劑環氧酯配方亞磷酸酯內外光滑劑外光滑劑八妒石蠟、聚乙烯蠟化聚脂酸7石蠟聚乙烯蠟等//ww.cnki.net穩定劑,于20世紀90年代開端批量消費,并逐步取得推廣應用。稀土類熱穩定劑因無毒又稱為綠色穩定劑。
主要產地有:北京、山東淄博、江蘇華陽、河北邯鄲等。
稀土類熱穩定劑是稀土的氧化物、氫氧化物和有機弱酸鹽,其中以稀土的氫氧化物熱穩定成效最好。有機弱酸鹽的品種有:硬脂酸稀土、脂肪酸稀土、水揚酸稀土、擰檬酸稀土、酒石酸稀土、蘋果酸稀土、棕櫚酸稀土、肉豆蔻酸稀土、月桂酸稀土、癸酸稀土、辛酸稀土等。
稀土類熱穩定劑的熱穩定性極好,可與有機錫類相媲美,比鉛鹽類大3倍,比金屬皂類大4倍。它具有無毒和透明的長處,目前只是價格稍高,介于鉛鹽和有機錫之間,在配方中的參與份數為3份左右。
稀土類熱穩定體系可與有機錫類熱穩定劑并用,以降低有機錫的本錢。
由于稀土類熱穩定體系無光滑作用,應與光滑劑協同參與。下面是詳細配方。
配方6卜1. ESO(環氧大豆油)卜2最近,又開發出稀土類復合穩定體系,其組成同鉛鹽復合體系類似,價格為17000 ~18000元/噸,有北京華通發公司和廣東廣陽公司等。
3.3光滑體系光滑劑可分為內光滑劑和外光滑劑兩種,兩者的作用不盡雷同,一般要搭配使用。
內光滑劑在常溫下與樹脂有一定的相容性,在高溫下相容性大,從而產生內塑作用,削弱分子間作用力,減小內摩擦,降低熔體粘度,防止熔體缺陷和熔體破裂,進步活動性,進步制品的產量。HPVC配方常用的內光滑劑有硬脂酸丁酯、聚乙烯蠟、硬脂酸鉛等。
外光滑劑與樹脂的相容性小,在加工中析出到熔體外表,降低熔體與接觸金屬之間的摩擦力,防止熔體粘附模具,改善制品的外觀質量。HPVC配方中常用的乙烯蠟等。
市場上供應光滑劑方式為:單品種供應、夾在復合穩定劑中供應、活性CaC3中含有2%~3%的HSt,在詳細使用時要引起留神。
在HPVC型材加工中,光滑劑起到重要的作用。
它主要影響下列狀況:模具、料筒、螺桿的使用壽命;擠出機的消費才干;消費過程中的能耗;制品外表的光潔度;型材的焊角強度及低溫沖擊性能。
在詳細配方設計中,要想精確地確定光滑劑的品種和用量,是一項非常復雜的工作,須要思考的因素很多。其中一個很主要的準則為:盡可能少參與,控制在最低參與量上,使之抵達臨界光滑狀態即可。參與太多,會影響制品的塑化度。一般狀況下,光滑劑參與1 ~2份左右。光滑劑的參與量對加工性能影響較大,往往0.2份參與量的變遷,就能起到很大作用。
在詳細設計HPVC型材配方中光滑體系的品種和參與量時,須要思考的其它因素:視配方中其它助劑而定。配方中填料參與量大時,要多加光滑劑,并以多加內光滑劑為主;不同穩定體系內,光滑劑的參與量不同,穩定劑品種自身光滑作用大時,可少加光滑劑;反之則多加。
常用穩定劑按其自光滑作用排列如下:金屬皂類>復合金屬皂鉛鹽月桂酸馬來酸錫>硫醇錫>稀土類。
見實例配方7和配方8,其中配方7以有機錫為穩定劑,自身光滑作用小,光滑劑參與1~1.5份;配方8中以鉛鹽為穩定劑,自身具有一定的光滑作用,光滑劑參與0.5~1份。
配方7配方8有機錫復合鉛鹽光滑劑卜1.加工助劑不同穩定體系內,光滑劑的參與品種不同。
在鉛鹽穩定體系中,選用硬脂酸、硬脂酸丁酯、Pb-St、CaSt、聚乙烯蠟等。
在金屬皂類和稀土類穩定體系中,選用硬脂酸、硬在有機錫類穩定體系中,常用CaS/石蠟光滑體系。
配方中含有加工助劑時,它自身含有一定的光滑性,光滑劑可少加。
配方中含有韌劑時,大了粘附金屬的傾向,光滑劑應多加。關于CPE韌體系,石蠟易溶于其中,降低韌成效,一般不選石蠟做光滑劑。
視不同加工設施而定。加工設施螺桿直徑較大者,多參與光滑劑。加工設施使用工夫較短或新設施者,多參與光滑劑。雙螺桿擠出機多加,單螺桿擠出機少加,詳細參見配方9和配方10所示,雙螺桿擠出機加1. 2份,單螺桿擠出機加1.0份。
配方9(雙螺桿)配方10(單螺桿)ACR韌劑ACR加工助劑有機錫思考光滑劑的平衡。在詳細配方設計中,內外光滑要平衡,前期、中期和后期光滑要平衡。如只滿足前期光滑,然后期光滑缺乏,就會招致螺桿均化段、壓縮段及口模光滑缺乏,物料剪切激烈,招致分解,溫度回升。
型材采納擠出成型,粘附金屬傾向比壓延小,以內光滑為主。
在鉛鹽穩定體系中,外光滑劑少加。
石蠟/硬脂酸配合使用,外光滑成效好。
(4)視加工條件而定。加工溫度高者,光滑劑多加。
3.4增韌體系HPVC型材屬硬制品,其中不含塑劑,因而沖擊強度不好。純HPVC型材的簡支梁沖擊強度值僅為3~5k/m2,尤其低溫沖擊強度更低,并且對缺口敏感性大。國標8814―98中規定簡支梁沖擊強度在常溫下戶造型要抵達40k/m2,戶內型要抵達321kKm2,兩者可用于HPVC沖擊改性的韌材料有:CPE、ACR、MBS及EVA等,這幾種韌材料的性能比較如表5所示。
改性成效極好好中耐侯性極好好不好好加工依賴性不依賴不依賴本錢上下上下按不同的分類辦法,可將HPVC用韌材料分成如下幾類:按對加工的依賴性分類。韌成效不依賴加工條件的有:ACR、MBS;韌成效依賴加工條件的有:CPE、EVA.按耐侯性好壞分類。耐侯性好的有:ACR、CPE、EVA耐侯性不好的有:MBS.按在PVC中的分散模式分類。韌劑以網絡模式分散的有:CPE、EVA,這類分散模式依賴加工條件;韌劑以粒子模式分散的有:ACR、MBS,這類分散模式不依賴加工條件。
以上兩種不同分散模式的韌劑之間共用有協調目前幾種韌材料的應用比例不同,由于EVA的加工溫度范圍窄,并能顯著降低產品的軟化溫度,如今己很少用;MBS因價格高,主要用于透明制品,應用也不寬泛;在美國,CPE、ACR、EVA三種韌材料的應用狀況如表6所示。
表6ACR、CPE、EVA在美國的應用狀況年份無增韌劑有1定的差別,:因而須要停止增韌改性ElecfroWcPublishin!地哪消費水平下降4CR則逐年加fci尤其在興隆從表6中能夠推測出,目前在世界范圍內,HPVC型材用韌劑主要用CPE和ACR兩種,在不同地域和國家的應用比例不同。以中國市場為例,1999年CPE用量占80%ACR和MBS各占10%;歐洲曾以CPE為主,目前有以ACR為主的趨勢;總之,世界各國家更是如此。
由于ACR和CPE兩種材料最常用,現將其比較如下:(1)價格方面。CPE目前的價格比ACR低30%左右,故我國主要使用CPE;隨著ACR國產化逐步成熟,其價格也一直降低,現己抵達16000元/噸。
⑵改性成效。除ACR的沖擊改性成效明顯好于CPE外,其它性能也都好于CPE,詳細如表7所示。在低參與份數時,ACR的改性成效高于CPE的幅度較大;隨參與量的大,兩者相差幅度縮小。但尺寸變遷率與之相反,隨參與量大,其相差的幅度越來越大。
表7不同參與量時ACR改性成效高于CPE的百分比參與份沖擊強度彎曲模量軟化點拉伸強度彎曲強度尺寸變遷加工性能。ACR的加工性能好、塑化工夫短、塑化溫度低、熔體強度高,并可進步熔體的流變性能,熱穩定性好于CPE兼有加工助劑的部分功能,能夠減少加工助劑用量。韌成效對加工條件不敏感詳細如表8所示。
CPE的韌改性成效對加工條件的依賴性大,詳細如表8所示:CPE兼有部分光滑作用。
表8加工溫度對CPE和ACR沖擊改性成效的影響加工溫度(°c)沖擊強度(km2)ACR和CPE韌體系的加工條件如表9所示。
表9ACR和CPE增韌體系的加工條件加工條件料筒溫度(°C)連貫體溫度(C)螺桿溫度(°c)冷卻水溫(t)塑化工夫平衡扭矩(Nm)最小最大平衡的耐侯性為5級,而CPE的耐侯性僅為3級。
ACR是PVC韌成效最好的抗沖擊改性劑,PVC/ACR改性體系消費的型材各項性能指示均好于PVC/PE改性體系。目前只是ACR的價格較高(國產為16000~17000元/噸,進口為23000元/噸),在國內未獲大規模應用。隨其價格逐步降低,ACR的使用量會逐步加。在不久的未來,ACR必將部分或全副取代CPE,成為HPVC型材用韌劑的絕對主流。
ACR韌劑與ACR加工助劑的構造不同,它為一種核-殼構造聚合物,由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯四種單體共聚而成,其核為一類低度交聯的丙烯酸酯類橡膠聚合物,殼為甲基丙烯酸甲酯接枝聚合物。
ACR的韌成效雖與加工條件關系不大,但與穩定體系的品種有關。ACR在不同穩定體系中的韌成效大小次序如下:有機錫稀土金屬皂鉛鹽系其中ACR在有機錫系和鉛鹽系中參與不同份數的韌成效如表10所示。從表10中能夠看出,ACR參與7份時,在有機錫系中的沖擊強度比在鉛鹽中大50%左右。
表10ACR在鉛。錫不同穩定體系中的增韌成效穩定體參與份數缺口沖擊強度(km2)彎曲模量(MPa)系鉛系錫系1(4)耐侯性4aCR的耐侯性,明顯好于tCPEACR―gHo丨我國的主要消費企業有丨:丨安利化工廠威海金目前我國用于抗沖擊制品的ACR大都以進口為主,國產ACR的性能與國夕卜還有差距。國外的主要供應商有美國羅門哈斯的KM系列如KM334、323B、355,美國ATOCHEM的D200、D201,英國的ICI,德國的BASF,日本鐘淵的FM21,新加坡吳羽的KM334、355、355P,法國阿托公司的D200等我國以進口美國羅門哈斯、日本鐘淵、新加坡吳羽的產品為主。
弘化工原料廠、江蘇東臺林業化工廠、上海珊瑚化工廠、山西化工鉆研院的BKM系列、溫州助劑塑料廠、無錫天狗化工集團、海城三和公司、山東益元公司、黑龍江安達新龍化廠、撫順化工廠、吉化公司、齊魯石化鉆研院等。
在我國,CPE為最常用的HPVC型材用韌材料,在參與7~10份時韌成效非常顯著;同時又具有價格低、耐侯性好、來源寬泛等長處。但CPE韌體系的毛病為在韌同時,會使拉伸強度、彎曲強度、維卡軟化點等性能下降灑低溫沖擊性能一般;韌成效受加工溫度影響大,加工溫度范圍窄。CPE在歐美等興隆國家的應用量逐年減少,而在我國也有用ACR取代的趨勢。
%~36%要求游離氯的含量要盡可能低,否則會招致耐老化性能差,光曬后制品易發黃,并對缺口敏感性大。
在詳細應用CPE時,一般要留神如下幾點:CPE的改性成效強烈地依賴于加工條件,只要在適宜的工藝條件下,CPE的韌作用才可發揮。工藝條件的調整以保障塑化度為60%左右時,型材的沖擊強度最高。加工溫度對型材沖擊強度的詳細影響可參見表8所示,加工溫度只相差10°Q左右,沖擊強度有時可相差一倍以上。這使PVC/CPE體系的加工溫度范圍比較窄,加工比較難以控制。
PVC/CPE韌體系的加工溫度一般采納反向設置,即從加料段到均化段逐步降低。
體系在不同的穩定體系中,韌成效不同。詳細韌成效如下:鉛鹽系>稀土系>有機錫系表11列出了PWCPE在鉛鹽系和有機錫系中的不同韌成效。
表11PVC/CPE在鉛鹽系和有機錫系中的增韌成效穩定體系參與量(份)缺口沖擊強度(m2)彎曲強度鉛鹽系有機錫系從表11中能夠看出,同樣10份的CPE,在鉛鹽穩定體系中的韌成效比在有機錫系中大60%左右。
(5)CPE與其它韌材料復合使用,具有不同水平的協同成效。常用的復合體系有:PVC/PE/ACR或MBS體系。CPE屬網絡分散韌劑,與ACR、MBS等粒子分散類韌劑復合參與,兩者有協同作用。一般CPE/ACR(MBS)復合體系中CPE的含量為60 %~80%時協同成效最明顯,此時比單用等量CPE的韌成效高12%左右。
PVC/PE-g-VC/PE體系。CPE-g-VC與PVC的相容性比CPE大,因而CPE-VC即可作為CPE/PVC體系的相容劑,又可獨自使用。以CPE-g-VC/CPE復合參與8份為例,比單加CPE的缺口沖擊強度大170%,并且剛性損失也減小。
PVC/PE/剛性有機粒子體系。在PVC/CPE韌體系中參與剛性有機粒子,兩者有協同作用,并且剛性、韌性同時進步。常用的剛性有機粒子有:PP、PS、PMMA、AS、SAN.以PS為例,PVC/PE/S(100/0/3)體系的韌成效可比PVC/CPE體系大300%左右。
PVC/無機剛性粒子體系。剛性無機粒子的粒度要細,一般在0.1ium以下。隨剛性無機粒子參與量的大,沖擊強度呈拋物線變遷,即存在一個最佳臨界值;剛性無機粒子的粒度越細,臨界值越大。
PVC型材常用的剛性無機粒子為碳酸I鈣有時使用滑石粉、云母、硅灰石等。
在我國,HPVC型材用韌劑除少數幾家進口設施的型材廠如大連實德和蕪湖海螺等采納ACR外,其它大都采納CPECPE以國產為主,價格低,其性能與進口雷同,目前國產CPE價格11500我國CPE產量根本可滿足國內須要,1999年消費才干達6萬噸,實際需求量為4萬噸。主要消費廠有:山東濰坊亞星化工公司(2 5萬噸)、湖北雙環化工集團(0.6萬噸)、遼陽化纖公司(0. 6萬噸)、安徽蕪湖化工廠(0.6萬噸)、江蘇東臺林業化工廠(0. 3萬噸)、威海化工原料總廠(0.3萬噸)、溫州華塑集團(0. 25萬噸)、江蘇新沂電化廠(0.15萬噸)、江西星火化工廠(0.1萬噸)、上海南匯特種橡膠廠(0.1萬噸)、張家口樹脂廠(0.1萬噸)等。
1在不定體系中的參與也:同lishin遇體I系中丨1由于h有機錫自身無光穩定作用1鈦白粉須要復合鉛鹽穩定劑4~ 5此配方的詳細性能如下::42.1斷裂伸長率:144―10°C落球沖擊/個簡支梁沖擊強度23C:―1.5上下溫尺寸變遷率:―0.13.5加工助劑HPVC的熔體特性不好,詳細熔體缺陷如熔體易破碎、制品外表粗糙、無光澤及鯊魚皮等。因而,HPVC型材在加工時必需參與加工改性劑,以扭轉熔體的上述缺陷,進步塑化速度、大熔體強度,改善制品的外觀質量。
HPVC常用的加工助劑為ACR,用于加工的ACR與韌用ACR的構造不同,它為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸酯的共聚物,非核-殼型構造。國產ACR加工助劑的性能己滿足須要,詳細消費廠家同ACR韌劑消費廠家。
ACR加工助劑的參與量一般為2~3份左右,在不同的韌體系和熱穩定體系中的參與量不同。
(1)在ACR韌體系中,ACR可不加或少加;而在CPE韌體系中,ACR必需參與2 ~3份,詳細如配方12、13所示。配方12為ACR韌體系,ACR加工助劑只需參與0.5~1份;配方13為CPE韌體系,ACR加工助劑需參與2份。
配方12配方13 ACR韌劑有機錫光滑劑ACR加工助劑詳細可參見配方7和配方8.配方7為有機錫穩定體系,有機錫穩定劑的加工性能不好,需參與多量的ACR加工助劑,一般參與量為0. 5~1;配方8為鉛鹽穩定體系,鉛鹽穩定劑的加工性能好,因而,參與少量的ACR加工助劑即可,其量為0~0. 5份。
加工設施不同,ACR的參與量也不雷同,詳細可參見配方9和配方10所示。配方10為單螺桿擠出機用配方,ACR的參與量大,一般為3 ~3.5份;配方9為雙螺桿擠出機用配方,ACR的參與量小,一般為1.5~2份。
3.6抗老化體系HPVC型材制成門窗后,需長期在陽光下曝曬,并經寒冬酷夏、風吹雨淋,這勢必會引起不同水平的老化,從而使型材產生變色、龜裂、脫粉等現象,并招致型材的使用性能下降或丟失使用價值。要堅持HPVC型材可使用50年,必需在配方中參與抗老化劑。
HPVC所用的抗老化劑有紫外光穩定劑和抗氧劑兩類,并以紫外光穩定劑為主。
3.6.1紫外光屏蔽劑這是配方必需參與的重要抗老化劑,參與紫外光屏蔽劑的宗旨為防止紫外線進入制品中。紫外光屏蔽劑有炭黑、鈦白粉等,由于塑材顏色的須要,只能選用鈦白粉,它還兼有著色作用。鈦白粉有銳鈦型和金紅石型兩種,金紅石型鈦白粉的紫外光屏蔽成效好,是HPVC型材的首選紫外光屏蔽劑。目前國產金紅石型鈦白粉的耐侯性能遠遠不迭進口金紅石型鈦白粉,因而型材消費商大都選進口牌號。市場上通用的進口牌號有美國DuPant公司的902和105、德國Kronos公司的2220,價格一般為22000 ~23000元/噸;國產牌號以甘肅405廠的性能最好,價格為16000在詳細使用鈦白粉時,首先必需正確選擇適宜品種,應選擇耐侯性好的,倡議盡可能選用進口品牌。其次,金紅石型鈦白粉在配方中的參與量太少,只要抵達4份以上才可滿足抗紫外線老化的宗旨;卩入量太少,在使用過程中,隨工夫推移型材的顏色會逐步變粉紅甚至變紅。
鈦白粉的參與量與下列因素有關:(1)在不同的穩定體系中,鈦白粉的參與量不同。
在鉛鹽穩定體系中,由于二鹽自身是有一定的光穩定性,鈦白粉可少加,一般參與4 ~6份即可;在有機錫穩多加,一般需參與10份以上。
在不同的抗老化體系中,鈦白粉的參與量不同。如配方中除鈦白粉外,還有其它紫外光穩定劑,鈦白粉的參與量可少;反之,則須要多加。
3.6.2紫外光吸收劑紫外光吸收劑參與的宗旨為吸收因紫外光屏蔽劑未能完全屏蔽而進入型材內的少量紫外光,以抵達抗老化的宗旨。常用的紫外光吸收劑有:UV-531、UV-9等,參與量為0.5份。
3.6.3抗氧劑抗氧劑參與的宗旨為防止在受熱狀態下,發作熱氧化降解。常用的抗氧劑有抗氧劑1010、雙酚A等,參與量為0.5份。
3.7填充體系填充體系的作用有兩個:一是降低型材的本錢;二是進步型材的性能,如剛性、耐熱性、尺寸穩定性等。從某種水平上說,為保障型材具有一定的硬度和剛性,填料也是必需參與的助劑品種之一。
在HPVC型材配方中,最常用的填料為輕質Ca-CO3,為保障型材的性能平衡,對CaC3的要求如下:粒度要細。不同粒度的CaC3,對型材的性能影響不同。例如,在PWCPE韌配方中,參與5份不同粒度的CaC3,對型材的沖擊強度影響如下:再如,不同粒度的CaC3對型材的焊角強度影響如表12所示。
表12不同粒度的CaC3對型材的焊角強度影響類別超細活性CaC3參與份數焊角強度(N)―10沖擊破裂數外觀較好一般較好的相容性不好,往往會形成型材某些性能的下降。解決辦法可用偶聯劑或相容劑解決。下面以PVC/aC3(100/0)為例,介紹用鈦鋁酸酯偶聯劑和PVC-g-MAH相容劑解決的成效。
用鈦鋁酸酯偶聯劑解決,與不解決相比沖擊強度進步38%.用PVC-MAH相容劑解決,與不解決相比沖擊強度進步42%.用鈦鋁酸酯偶聯劑和PVC-MAH相容劑協同解決,與不解決相比沖擊強度進步45%. 3.8焊角強度改善體系國標規定的型材焊角強度均勻值大于3000N,在實際執行中,一般要求60框大于5000N,80框大于在詳細配方設計時,進步焊角強度的辦法有添加焊角強度改性劑、適量韌劑、經外表解決的填料。
3.8.1添加焊角強度改性劑焊角強度改性劑為一種專用于改善焊角強度的助劑,其改性原理為:粘作用――大型材焊接面之間粘合性,起到類似粘合劑的作用。
擴散作用――促進型材焊接面之間分子互相擴散和環繞糾纏,以大焊接強度。
焊角強度改性劑的參與量不宜太大,否則會影響型材的沖擊強度。下面介紹焊角強度改性劑A和B的詳細改性成效,如表13所示。
表13焊角強度改性劑A和B的改性成效焊角強參與量度改性焊角強度(N)劑A -10.落球沖擊破裂數焊角強參與量度改性焊角強度(N)劑B -10.落球沖擊破裂數3.8.2添加適量增韌劑在配方中參與適量的韌材料,可進步型材的焊角強度,其中ACR的進步幅度大于CPE.以CPE為例,其參與量與焊角強度的關系見表14所示。
表14CPE的參與量與焊角強度的關系CPE參與量(份)焊角強度(N)3.8.3填充適量外表解決的填料在HPVC型材中填加適量經外表解決的填料,不但不會引起焊角強度的下降,還會適當進步焊角強度,如表11所示。
3.9著色體系用于戶外的HPVC型材要求著色劑的耐侯性好,在使用中不褪色。
不同顏色型材參與不同的著色劑,詳細如下:乳白色參與金紅石型鈦白粉;瓷白色――在參與金紅石型鈦白粉的根底上,再參與適量群青或白劑;木紋料參與木紋專用著色母料,韓國LG化學公司和北京天潮色母料公司可提供。
彩色料――參與相應的著色劑。
4低發泡HPVC型材配方設計HPVC低發泡型材是指相對密度在0.8左右的一類微孔塑料制品。它屬于構造泡沫塑料類別,其制品的芯部發泡,而表層厚度為0.3~1mm左右,不發泡,以保障構造強度。
由于低發泡型材在外觀、性能及二次加工上與天然木材有許多類似之處,故素有合成木材'之稱。
與普通型材相比,低發泡型材具有如下長處:⑴其密度比普通型材低40%左右,出材率高;制品的內應力小到簡直為零,型材的尺寸穩定性好、收縮小、彎曲小;優良的隔音、隔熱成效;接近木材的二次加工性能,可鋸、刨、釘。
在國外,HPVC低發泡型材的應用比例很大,而在我國則剛剛興起,尚未形成規模化消費。
用于發泡的PVC樹脂K值的大小要適當,這樣樹脂塑化時熔領會產生一定的強度和粘彈性,可使發泡氣體溶于熔體中而不至于逸出。詳細來說,K值太大,樹脂粘度大,塑化艱難,要求料筒溫度高,螺桿轉速大,從而使發泡過程難以控制;K值太小,雖發泡容易,但制品強度低。合理的K值一般為56 ~62.均勻聚合PVC樹脂的形態對發泡的影響也很大。懸浮法疏松型樹脂發泡制品的外觀質量一般,發泡均勻性差;乳液法樹脂的泡孔均勻性雖好,外表光潔,但尺寸難以控制。合理的選擇為懸浮法和乳液法混合使用,一般比例為懸浮法/浮液法為8C/20~20/0之間。
4.2發泡劑HPVC的加工溫度范圍比較窄,一般在170 180°Q之間;要求發泡劑的分解溫度要與之相配合,以保障發泡劑在樹脂熔融時分解。
HPVC最常用的發泡劑為AC(偶氮二甲酰胺),在詳細使用時應留神如下幾點:°Q高于HPVC的加工溫度,必需用適當的助劑停止調整,使其分解溫度下降到PVC加工溫度范圍內。一般常用的調解劑為穩定劑,不同穩定劑對AC分解溫度的調解幅度如下:三鹽>二鹽>PbSOBaSOCaSt穩定劑的濃度不同,AC的溫度下降幅度也不同,詳細如表14所示。
表14穩定劑的濃度與AC的分解溫度發泡體系三鹽(1,分解溫度(Q)(2)AC發泡劑分解產生的殘留物具有酸性,可形成模具細微的腐蝕。為此,控制發泡劑的參與量,可減少腐蝕性。一般AC的參與量控制在0.2~0.65份之間,如須要再大發泡倍率,可參與適量的NaHC3無機發泡劑輔助之。
4.3發泡助劑HPVC發泡用發泡助劑包括發泡活化劑、泡孔調理劑和成核劑等。
1發泡活化劑發泡活化劑主要為鉛鹽、金屬皂類和氧化鋅等。它一方面可降低AC的分解溫度,另一方面可大AC的發氣量。因為鉛鹽和金屬皂類屬PVC加工的穩定劑和光滑劑,HPVC原配方中己有時,一般不另外參與。
2泡孔調理劑主要作用為促進PVC塑化、熔融,控制PVC熔體強度在適中水平。HPVC發泡配方中使用的泡孔調理劑為ACR加工助劑,參與量為4 3成核劑主要作用為使泡孔細小并均勻,常用的有Ti2,起到成核劑的作用。
4.4穩定體系常用鉛鹽類和金屬皂類,有三鹽、二鹽、PbSt、BaSt、CaSt等,它的長處為兼有發泡活化劑和穩定劑的雙重作用。而有機錫類或稀土類只要穩定作用,還需協同參與金屬皂類,以加發泡活化劑的作用。在HPVC發泡型材配方中,由于AC耗費部分穩定劑,所以穩定劑的參與量應比普通型材偏大一些,以補償用于AC發泡活化劑耗費部分。一般鉛鹽的參與量為4~6份,金屬皂類的參與量為1. 5~2.5份,兩者合計為6~8份湎在普通型材配方中,穩定劑一般只參與3 4.5光滑劑HPVC發泡型材的內光滑選用金屬皂類光滑劑,參與量為3~5份,比普通型材配方偏大。外光滑選用硬脂酸、石蠟或PE蠟等,用量為1份以下。
4.6沖擊改性劑常用ACR和MBS,其長處為在改善沖擊性的同時,兼有發泡調理劑作用。ACR―般參與5~8份,而MBS―般參與8份。
普通型材中常用的CPE沖擊改性劑,其自身熔融粘度大,與發泡后粘度較低的PVC融體分散不均勻,會形成制品外表粗糙無光,重大者甚至會有氣泡產生。
另外,CPE還會使發泡體變脆性并發作破裂。所以,CPE在發泡型材中一般不采納。
4.7填料填料的作用為降低本錢、改善融體活動性、大制品的剛性等,同時兼有泡抹成核劑的作用。
常用的填料為超細活性碳酸鈣,參與量為10份以下。
4.8增塑劑塑劑參與的宗旨為進步泡孔壁的柔軟性和熔體的粘彈性。常用1~3份環氧酯,并兼有輔助穩定的作用。
下面介紹幾例發泡配方:配方14三鹽二鹽配方雙螺桿單螺桿有機錫石臘PE蠟此配方的性能:相對密度為0. 85,拉伸強度為18MPa斷裂伸長率為20%.配方PVC(懸浮/乳液)三鹽PE蠟卜2配方雙螺桿單螺桿三鹽二鹽液體石蠟上接第20頁的FMR值大小,選定合理拉伸倍數,保障產品的理化性能指標合乎標準要求,再依據薄膜在電熱板的拉伸縮徑比例精確選定膜切條寬度。拉伸溫度和拉伸倍數是纖維寬的主要影響因素留神配合調理。
3.6原材料與拉伸倍數由于經過工藝合理改進后消費PP膨松撕裂纖維產品在原材料方面,對MFR值適用范圍更廣,但為了保障產品質量合乎要求。在投料選擇時,主要原料PP應為拉絲級,MFR值為2.;PP回收料以原消費PP編織袋或PP吹膜的邊角料回收造粒為隹其MFR值為3;摻用LDPE原料會改善產品的柔軟度,減少起毛便于工藝操作,用量10份~15份為宜;LDPE應為吹膜級,MFR值為2~4g/10min;LDPE回收料的MFR值應為3~5g/0min.一般狀況下,選用原輔材料的MFR值為3 ~45g/0min范圍,其加工工藝容易控制,質量穩定,若MFR值偏小,其加工溫度應適當調高,其拉伸強度好,產量低。若MFR值偏大,會呈現薄膜泡管下墜,重大時無法正常消費,所以加工溫度應控制較低,加冷卻風量,且適當加拉伸倍數,確保拉伸強度。總之,該工藝的拉伸倍數應依據不同原料的MFR值合理控制在45~7倍范圍。其拉伸倍數過低會呈現無拉伸化,纖維偏寬偏厚,強度差,膨松柔軟性差等不良現象,拉伸倍數過高會呈現纖維化起邊毛重大,纖維偏窄等缺陷。
4結論經過抵消費設施和加工技術工藝等方面鉆研設計改進后,抵達了預期的成效。它不但開發消費出pp膨松撕裂纖維新品種,新特征更合乎廣闊客戶的使用適用性。而且在原料方面大大加了pp回收料的摻配量,有利于變廢為室,節約資源,減少污染公害,開拓廢次料回收新門路,降低消費本錢。有效進步產品在市場上的競爭才干,加企業和社會的經濟效益。