PVC型材配方设计原理与加工工艺4524.docx
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1、PVC型型材配方方设计原原理与加加工工艺艺PVC型型材配方方设计原原理与加加工工艺艺配方的设设计原理理和各类类配方的的特点PVC塑塑料型材材配方主主要由ppvc树树脂和助助剂组成成的,其其中助剂剂按功能能又分为为:热稳稳定剂、润润滑,剂剂、加工工改性剂剂、冲击击改性剂剂、填充充剂、耐耐老化剂剂、着色色剂等。在在设计PPVC配配方之前前,首先先应了解解PVCC树脂和和各种助助剂的性性能。原料与助助剂PVC树树脂生产PVVC塑料料型材的的树脂是是聚氯乙乙烯树脂脂(PVVC),聚聚氯乙烯烯是由氯氯乙烯单单体聚合合而成的的聚合物物,产量量仅次于于PE,居居第二位位。PVC树树脂由于于聚合中中的分散散剂
2、的不不同可分分为疏松松型(XXS)和和紧密型型()两种。疏疏松型粒粒径为00.10.22mm,表表面不规规则,多多孔,呈呈棉花球球状,易易吸收增增塑剂,紧紧密型粒粒径为00.1mmm以下下,表面面规则,实实心,呈呈乒乓球球状,不不易吸收收增塑剂剂,目前前使用疏疏松型的的较多。PVC又又可分为为普通级级(有毒毒PVCC)和卫卫生级 (无无毒PVVC)。卫卫生级要要求氯乙乙烯(VVC)含含量低于于lOXXl0-6,可可用于食食品及医医学。合合成工艺艺不同,PPVC又又可分为为悬浮法法PVCC和乳液液法PVVC。根根据国家家标准GGB/TT57661-993悬悬浮法通通用型聚聚氯乙烯烯树脂检检验标准
3、准规定定,悬浮浮法PVVC分为为PVCC-SGGl到PPVC-SG88Jk种种树脂,其其中数字字越小,聚聚合度越越大,分分子量也也越大,强强度越高高,但熔熔融流动动越困难难,加工工也越困困难。具具体选择择时,做做软制品品时,一一般使用用PVCC-SGGl、PPVC-SG22、PVVC-SSG3型型,需要要加人大大量增塑塑剂。例例如聚氯氯乙烯膜膜使用SSG-22树脂,加加入500800份的增增塑剂。而而加工硬硬制品时时,一般般不加或或很少量量加入增增塑剂,所所以用PPVC-SG44、VCC-SGG5、PPVC-SG66、PVVC-SSG7、PPVC-SG88型。如如PVCC硬管材材使用SSG-4
4、4树脂、塑塑料门窗窗型材使使用SGG-5树树脂,硬硬质透明明片使用用SG-6树脂脂、硬质质发泡型型材使用用SG-7、SSG-88树脂。而而乳液法法PVCC糊主要要用于人人造革、壁壁纸及地地板革和和蘸塑制制品等。一一些PVVC树脂脂厂家出出厂的PPVC树树脂按聚聚合度(聚合度度是单元元链节的的个数,聚聚合度乘乘以链节节分子量量等于聚聚合物分分子量)分类,如如山东齐齐鲁石化化总厂生生产的PPVC树树脂,出出厂的产产品为SSK-7700;SK-8000;SKK10000;SK11000;SSK-112000等。其其SG-5树脂脂对应的的聚合度度为1000011000。PPVC树树脂的物物化性能能见第
5、四四篇。pvc粉粉末为一一种白色色粉末,密密度在11.3551.45gg/cmm3之间间,表观观密度在在0.44-0.5g/cm33。视增增塑剂含含量大小小可为软软、硬制制品,一一般增塑塑剂含量量0-55份为硬硬制品,55-255份为半半硬制品品,大于于25份份为软制制品。PVC是是一种非非结晶、极极性的高高分子聚聚合物,软软化温度度和熔融融温度较较高,纯纯PVCC一般须须在16602210C时才才可塑化化加工,由由于大分分子之间间的极性性键使PPVC显显示出硬硬而脆的性性能。而而且,PPVC分分子内含含有氯的的基团,当当温度达达到1220CC时,纯纯PVCC即开始始出现脱脱HCll反应,会会
6、导致PPVC热热降解。因因此,在在加工时时须加入入各种助助剂对PPVC进进行加工工改性和和冲击改改性,使使之可以以加工成成为有用用的产品品。PVC树树脂主要要用于生生产各类类薄膜(如日用用印花膜膜、工业业包装膜膜、农用用大棚膜膜及热收收缩膜等等)、各各类板、片片材(其其片材可可用于吸吸塑制品品),各各类管材材(如无无毒上水水管、建建筑穿线线管、透透明软管管等)、各各类异型型材(如如门、窗窗、装饰饰板),中中空吹瓶瓶(用于于化妆品品及饮料料),电电缆、各各类注塑塑制品及及人造革革、地板板革、搪搪塑玩具具等。稳定剂纯的PVVC树脂脂对热极极为敏感感,当加加热温度度达到990Y:以上时时,就会会发生
7、轻轻微的热热分解反反应,当当温度升升到1220C后后分解反反应加剧剧,在1150CC,100分钟,PPVC树树脂就由由原来的的白色逐逐步变为为黄色红色棕色黑色。PPVC树树脂分解解过程是是由于脱脱HCLL反应引引起的一一系列连连锁反应应,最后后导致大大分子链链断裂。防防止PVVC热分分解的热热稳定机机理是通通过如下下几方面面来实现现的。通过捕捉捉PVCC热分解解产生的的HCll,防止止HCll的催化化降解作作用。铅盐类主主要按此此机理作作用 ,此此外还有有金属皂皂类、有有机锡类类、亚磷磷酸脂类类及环氧氧类等。置换活活泼的烯烯丙基氯氯原子。金金属皂类类、亚磷磷酸脂类类和有机机锡类可可按此机机理作
8、用用。与自由由基反应应,终止止自由基基的反应应。有机机锡类和和亚磷酸酸脂按此此机理作作用。与共扼扼双键加加成作用用,抑制制共扼链链的增长长。有机锡类类与环氧氧类按此此机理作作用。分解过过氧化物物,减少少自由基基的数目目。有机机锡和亚亚磷酸脂脂按此机机理作用用。钝化有有催化脱脱HCll作用的的金属离离子。同一种稳稳定剂可可按几种种不同的的机理实实现热稳稳定目的的。常用稳定定剂品种种:1、铅盐盐类铅盐类是是PVCC最常用用的热稳稳定剂,也也是十分分有效的的热稳定定剂,其其用量可可占PVVC热稳稳定剂的的70%以上。铅盐类稳稳定剂的的优点:热稳定定性优良良,具有有长期热热稳定性性,电气气绝缘性性能优
9、良良,耐候候性好,价价格低。铅盐类稳稳定剂的的缺点:分散性性差、毒毒性大、有有初期着着色性,难难以得到到透明制制品,也也难以得得到鲜明明色彩的的制品,缺缺乏润滑滑性,易易产生硫硫污染。常用的铅铅盐类稳稳定剂有有:(1)三三盐基硫硫酸铅分子式为为3PbbO.PPbSOO.H220,代代号为TTLS,简简称三盐盐,白色色粉末,密密度6.4g/cm。三盐盐基硫酸酸铅是最最常用的的稳定剂剂品种,一一般与二二盐亚磷磷酸铅一一起并用用,因无无润滑性性而需配配人润滑滑剂。主主要用于于PVCC硬质不不透明制制品中,用用量一般般277份。(2)二二盐基亚亚磷酸铅铅分子式为为2PbbO.PPbHPPO3.H2OO
10、,代号号为DLL,简称称二盐,白白色粉末末,密度度为6.1g/cm33。二盐盐基亚磷磷酸铅的的热稳定定性稍低低于三盐盐基硫酸酸铅,但但耐候性性能好于于三盐基基硫酸铅铅。二盐盐基亚磷磷酸铅常常与三盐盐基硫酸酸铅并用用,用量量一般为为三盐基基硫酸铅铅的1/2。(3)二二盐基硬硬脂酸铅铅代号为DDLS,不不如三盐盐基硫酸酸铅、二二盐基亚亚磷酸铅铅常用,具具有润滑滑性。常常与三盐盐基硫酸酸铅、二二盐基亚亚磷酸铅铅并用,用用量为00.51.55份。2、金属属皂类为用量仅仅次于铅铅盐的第第二大类类主稳定定剂,其其热稳定定性虽不不如铅盐盐类,但但兼具润润滑性。金金属皂类类可以是是脂肪酸酸(月桂桂酸、硬硬脂酸
11、、环环烷酸等等)的金金属(铅铅、钡、镉镉、锌、钙钙等)盐盐,其中中以硬脂脂酸盐最最为常用用,其活活泼性大大小顺序序为:ZZn盐?Cd盐盐?Pbb盐?Caa盐7.Ba盐盐。金属属皂类一一般不单单独使用用,常常常为金属属皂类之之间或与与铅盐及及有机锡锡等并用用。除GGd、Pb外都都无毒,除除Pb、Ca外都都透明,无无硫化污污染,因因而广泛泛用于软软质PVVC中,如如无毒类类、透明明类制品品等。常用的金金属盐类类稳定剂剂有:(1)硬硬脂酸锌锌(ZnnSt),无毒毒且透明明,用量量大后,易易引起“锌锌烧”制制品变黑黑,常与与Ba、Ca皂并用。(2)硬硬脂酸镉镉(CddSt),为一一重要的的透明稳稳定剂
12、品品种,毒毒性较大大,不耐耐硫化污污染,抑抑制初期期变色能能力大,常常与Baa皂并用。(3)硬硬脂酸铅铅(PbbSt),热稳稳定性好好,可兼兼做润滑滑剂。缺缺点为易易析出,透透明差,有有毒且硫硫化污染染严重,常常与Baa、Cdd皂并用。(4)硬硬脂酸钙钙(CaaSt),加工工性能好好、热稳稳定能力力较低,无无硫化污污染,无无毒,常常与Znn皂并用。(5)硬硬脂酸钡钡(BaaSt),无毒毒,长期期热稳定定性好,抗抗硫化污污染,透透明,常常与Pbb、Ca皂并用。复复合品种种常用的的有:CCa/ZZn(无无毒、透透明)、BBa/ZZn(无无毒、透透明)、BBa/CCd(有有毒、透透明)及及Ba/Cd
13、/Zn。3、有机机锡类有机锡类类为热稳稳定剂中中最有效效的,在在透明和和无毒制制品中应应用最广广泛的一一类,其其突出优优点为:热稳定定性好,透透明性好好,大多多数无毒毒。缺点点为价格格高,无无润滑性性。有机锡类类大部分分为液体体,只有有少数为为固体。可可以单独独使用,也也常与金金属皂类类并用。有机锡类类热稳定定剂主要要包括含含硫有机机锡和有有机锡羧羧酸盐两两类。(1)含含硫有机机锡类:主要为硫硫醇有机机锡和有有机锡硫硫化物类类稳定剂剂,与PPb、CCd皂并用会会产生硫硫污。含含硫有机机锡类透透明性好好。主要要品种有有:a、二巯巯基乙酸酸异辛酯酯二正辛辛基锡(DOTTTG),外观观为淡黄黄色液体
14、体,热稳稳定性及及透明性性极好,无无毒,加加入量低低于2份份。b、二甲甲基二巯巯基乙酸酸异辛酯酯锡(DDMTFFG),外外观为淡淡黄澄清清液体,为为无毒、高高效、透透明稳定定剂,常常用于扭扭结膜及及透明膜膜中。(2)有有机锡羧羧酸盐:稳定性不不如含硫硫有机锡锡,但无无硫污染染,主要要包括脂脂肪酸锡锡盐和马马来酸锡锡盐。主主要品种种有:a、二月月桂酸二二正丁基基锡(DDBTLL)淡黄黄色液体体或半固固体,润润滑性优优良,透透明性好好,但有有毒,常常与Cdd皂并用,用用量1-2份;与马来来酸锡及及硫醇锡锡并用,用用量0。551份份。b、二月月桂酸二二正辛基基锡(DDOTLL),有有毒且价价高,润润
15、滑性优优良,常常用于硬硬PVCC中,用用量小于于1.55份。cc、马来来酸二正正丁基锡锡(DBBTM),白色色粉末,有有毒,无无润滑性性,常与与月桂酸酸锡并用用,不可可与金属属皂类并并用于透透明制品品中。4、有机机锑类具有优秀秀的初期期色相和和色相保保持性,尤尤其是在在低用量量时,热热稳定性性优于有有机锡类类,特别别适于用用双螺杆杆挤出机机的PVVC配方方使用。有机锑类类主要包包括硫醇醇锑盐类、巯巯基乙酸酸酯硫醇锑锑类、巯巯基羧酸酸酯锑类类及羧酸酸酯锑类类等。国国内的锑锑稳定剂剂主要以以三巯基基乙酸异异辛酯锑锑(STT)和以以ST为为主要成成分的复复合稳定定剂STTHII和STTH-两种为为主
16、。五五硫醇锑锑为透明明液体,可可用作透透明片、薄膜、透明粒料的热稳定剂。STH-I可以代替京锡C-102,可抑制PVC的初期着色,热稳定性好,制品透明,颜色鲜艳,STH无毒,主要用于PVC水管等。5、稀土土稳定剂剂选材多为为稀土氧氧化物和和稀土氯氯化物为为主,其其氧化物物和氯化化物多为为镧、铈、镨、钕等轻轻稀土元元素的单单一体或或混合体体。稀土元素素有着相相似且异异常活泼泼的化学学性质,有有着众多多的轨道道可作为为中心离离子接受受配位体体的孤对对电子,同同时稀土土金属离离子有较较大的离离子半径径,与无无机或有有机配位位体主要要通过静静电引力力形成离离子配键键,作为为络合物物的中心心原子,常常以
17、d22SP33、d44dP33、f33d5SSsp33等多种种杂化形形式形成成配位数数为612的的络合物物。稀土元素素优良的的力学性性能及其其分组原原理都与与稀土元元素的几几何性质质有关。因因为原子子和离子子的半径径是决定定晶体的的构型、硬硬度、密密度和熔熔点等物物理性质质的重要要因素,在在常温、常常压条件件下,稀稀土金属属镧、镨、钕呈双双六方晶晶体结构构,而铈铈呈立方方晶体密密集(面面心)结结构,当当温度、压压力变化化时,多多数稀土土金属发发生晶型型转变。由由于镧系收缩缩,镧系系元素的的原子半半径、原原子体积积随原子子序数增增加而减减小,密密度随原原子序数数增加而而增加,但但铈与镧、镨、钕相
18、相比,有有异常现现象。在镧、铈铈、镨、钕中中,镧的化学学性质是是最活泼泼,但三三价镧与C11只能生生成REECl正正络合物物,而且且此络合合物不稳稳定,而而铈、镨这些高高价的稀稀土离子子与Cll生成络络合物的的能力比比三价的的镧要强,它它们与CCl配体体能生成成稳定的的负络离离子,因因此,在在稀土热热稳定剂剂的选材材上要综综合镧、铈、镨、钕的各各自优点点,在不不同的应应用范围围,用其其高纯单单一体、混混合体或或合理搭搭配。稀土离子子为典型型的硬阳阳离子,即即不易极极化变形形的离子子,它们们与金属属硬碱的的配位原原子,如如氧的络络合能力力很强。稀稀土化合合物对CCaC003的偶偶联作用用,由于于
19、稀土离离子和PPVC链链的氯离离子之间间存在强强配位相相互作用用,有利利于剪切切力的传传递从而而使稀土土化合物物能有效效地加速速PVCC的凝胶胶化,即即可促进进PVCC塑化,又又可起到到加工助助剂ACCR的作作用。同同时,稀稀土金属属离子与与CPEE中的CC1配位位,可使使CPEE更加发发挥其增增韧改性性的作用用。这些些效能发发挥的充充分与否否、平衡衡与否,与与稀土复复合物中中的复配配助剂有有着相当当大的关关系,复复合物中中的润滑滑体系、加加工改性性体系都都至关重重要,因因此复配配工艺的的好坏直直接影响响着稀土土多功能能复合稳稳定剂的的效能。性性能优良良的稀土土稳定剂剂应具有有以下功功能:(1
20、)优优异的热热稳定性性能静态动态态热稳定定性,均均与京锡锡88331相当当,好于于铅盐及及金属皂皂类,是是铅盐的的三倍及及Ba/Zn复复合稳定定剂的44倍。可可复配成成为无毒毒、透明明的,还还可部分分代替有有机锡类类稳定剂剂而广泛泛应用。稀稀土稳定定剂的作作用机理理为捕捉捉HCll和置换换烯丙基基氯原子子,与环环氧类的的辅助稳稳定剂具具有较好好的协同同作用。(2)偶偶联作用用具有优良良的偶联联作用,与与铅盐相相比,与与PVCC有很好好的相容容作用,对对于PVVC-CCaCOO,体系系偶联作作用较好好,有利利于PVVC塑料料门窗异异型材强强度的提提高。用用稀土稳稳定剂加加工的ppvc型型材的焊焊
21、角强度度比铅盐盐稳定剂剂的PVVC型材材焊角强强度要高高,原料料价格也也高一些些。(3)增增韧作用用与PVCC树脂和和增韧剂剂CPEE的良好好的相容容性以及及与CaaCO33,的偶偶联作用用,使PPVC树树脂在加加工中塑塑化均匀匀,塑化化温度低低,型材材的耐冲冲击性能能较好。稀土稳定定剂无润润滑作用用,应与与润滑剂剂一起加加入, 目前我我国生产产的稀土土复合稳稳定剂是是将稀土土、热稳稳定剂和和润滑剂剂复配而而成的,加加入量一一般为44-6份份。6、复合合铅盐稳稳定剂铅盐稳定定剂价格格低廉,热热稳定性性好,一一直被广广泛使用用,但铅铅盐的粉粉末细小小,配料料和混合合中,其其粉尘被被人吸入入会造成
22、成铅中毒毒,为此此,科技技人员又又研究出出一种新新型的复复合铅盐盐热稳定定剂。这这种复合合助剂采采用了共共生反应应技术将将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合,以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散,同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,也避免了因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份,被称作为全包装热稳定剂。它具有以下的优点:(1)复复合热稳稳定剂的的各种组组份在其其生产过过程中可可得到充充分混合合,大幅幅度改善善了与树树脂混合合分散的的均匀性性。(2)配配方混合合时,简简化了计计量次数数,减少少了计量量差错的的概率及及由此所所
23、带来的的损失。(3)简简便了辅辅料的供供应和贮贮备,有有利于生生产、质质量管理理。(4)提提供了无无尘生产产产品的可可能性,改改善了生生产条件件。总之,复复合热稳稳定剂有有利于规规模生产产,为铅铅盐热稳稳定剂的的发展提提供了新新的方向向。复合合铅盐稳稳定剂一一个重要要指标是是铅的含含量,目目前所生生产的复复合铅盐盐稳定剂剂含铅量量一般为为20%-600%;在在PVCC塑料门门窗型材材生产上上的用量量为3.566份。表表2是一一些PVVC型材材生产用用的复合合铅盐稳稳定剂的的牌号和和用量。7、主要要的辅助助热稳定定剂品种种辅助垫稳稳定剂本本身不具具有热稳稳定作用用,只有有与主稳稳定剂一一起并用用
24、,才会会产生热热稳定效效果,并并促进主主稳定剂剂的稳定定效果。辅辅助热稳稳定剂一一般不含含金属,因因此也称称为非金金属热稳稳定剂。辅助热稳稳定剂的的主要品品种有:(1)亚亚磷酸酯酯类。是是一重要要的辅助助热稳定定剂,与与Ba/Cd、BBa/ZZn复合合稳定剂剂及Caa/Znn复合稳稳定剂等等有协同同作用,主主要用于于软质PPVC透透明配方方中,用用量为00.11份。(2)环环氧化合合物类,与与金属皂皂类有协协同作用用,与有有机锡类类稀土稳稳定剂并并用效果果好,用用量为22-5份份,常用用的品种种为环氧氧大豆油油、环氧氧脂。(3)多多元醇类类,主要要有季戊戊四醇、木木糖醇、甘甘露醇等等,可与与C
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