kl800.com省心范文网

PVC型材配方设计


PVC型材配方设计原理

概述
?

配方设计实质是聚合物与助剂的混合 和通过助剂的改性研究,通过加入不同 的助剂达到改善聚合物的不同性能。因 此必须是从助剂本身的功能和聚合物的 基本性能两方面来考虑,也要从聚合物 的性能改变量与所付出的价值来考虑。

一 配方设计依据
?

?

在设计配方时,主要应对树脂和助剂有充分的认 识和了解,树脂决定了该塑料品种的基本性能, 而助剂对塑料制品的性能也有很大影响,不同助 剂可以制造用途不同的塑料制品,如弹性材料、 导电材料、透明材料、耐磨材料等。 例如聚氯乙烯塑料是多组分组成的,各个组 分的作用是相互关联的,配方设计应考虑制品的 性能和使用方向,原材料的来源、性能、价格以 及成型工艺的要求。

(一)对制品性能要求的了解
? ?

?

?

1)充分了解制品规定的各项性能指标。 2)了解制品使用环境、使用方法以及使 用中可能了解市场信息,消费者的兴趣、爱好 及销售趋势。 聚氯乙烯制品的应用范围十分广泛,由于 使用的场合、条件、环境的差异,对制品的性 能也就提出了不同的要求,如无毒、耐磨、耐 热、电绝缘、耐化学腐蚀、耐大气老化等等, 根据产品的出现的问题。 3)使用要求,选择树脂和助剂,进行合 理设计。

二)对原材料的了解
? ?

?
?

?

1)原材料的作用和性质。 原材料配合时的相互影响,发挥原 材料间的协同作用,获得最佳效果。 2)原材料的质量及其检验。 原材料的用量与制品性能、成型工 艺的联系。 3)原材料的价格,在不影响产品质 量的前提下,降低成本。

(三)成型设备和生产条件的认识
?

?
?

1)物料在成型设备中的受热过程和受热 行为。物料在成型设备中的受力方式、 受力过程和受力行为。 2)物料在成型设备中停滞时间。 3)机头、模具的结构特点与物料流变 行为的关系。

最佳的配方
?

一个好的配方应该是充分发挥本厂 生产设备的最佳能力,同时它是型材良 好的质量和最佳的经济效益的三结合。

具体配方设计实例
PVC型材配方设计 与型材的质量的影响因素

一. PVC型材配方体系
? ? ? ? ?

?

1. 2. 3. 4. 5. 6.

PVC树脂 热稳定体系 润滑体系 改性体系 填充体系 着色体系

聚氯乙烯树脂(PVC)
?

聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的 聚合物,产量仅次于PE,居四大通用塑 料(PE、PVC、PP、PS)的第二位。

PVC树脂的种类
? ? ?

?
? ? ? ?

根据不同的生产方法有三种产品: SPVC悬浮法聚合树脂,MPVC本体聚合 树脂和乳液聚合的树脂。三者之间的 不同之处为;本体聚合法生产的PVC树 脂具有晶体状结构,透明性很好, 可以生产UPVC透明管,但加工难度较大。 SPVC悬浮法聚合树脂是通常生产管材, 型材使用的树脂;乳液聚合的树脂主要用于人造革。

悬浮法通用型聚氯乙烯树脂
? ?

悬浮法PVC从颗粒状态上又分为: 疏松型 (XS)和紧密型 (XJ)两种。
从卫生级别上可分为: 普 通 级 ( 有 毒 PVC) 和 卫 生 级 ( 无 毒 PVC) 。

? ?

悬浮法通用型聚氯乙烯树脂
? ?

PVC分为PVC-SG1 到PVC-SG8八种树脂 (数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,
但熔融流动越困难,加工也越困难。)

?

?

做软制品时,一般使用 PVC-SG1、PVC-SG2、 PVC-SG3型,(需要加入大量增塑剂)。加工硬制品 时,(一般不加或很少量加入增塑剂,)用PVC-SG4、 PVC-SG5、PVC-SG6。 PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用 SG-5树脂,硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发 泡型材使用SG-7、SG-8树脂

聚合度
?

一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合 度分类,如山东齐鲁石化总厂生产的PVC 树脂,出厂的产品为SK-700;SK-800; SK-1000;SK-1100;SK-1200等。其SG-5 树脂对应的聚合度为1000-1100。

?

(1) 聚氯乙烯的分子结构特征
? ?

?

?

PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物 PVC分子链中含有强极性的氯原子,分子间力 大,这使PVC制品的刚性、硬度、力学高,优 异的难燃性能. 但分子中含有聚合反应中残留的少量双键、及 引发剂残基,加上两相邻碳原子之间含有氯原 子和氢原子,易脱氯化氢,PVC在热作用下易 发生降解反应。 PVC分子链上的氯、氢原子空间排练基本 无序,所以其制品的结晶度低,一般只有 5 %~15%。

聚氯乙烯的分子结构特征
? ?

?

?

1. PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物。 2.由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的 性能。 3. PVC 分子内含有氯的基团,阻燃,但受热容易 导致PVC脱HCl反应,从而引起 PVC 降解反应。 4. PVC的非结晶、极性的高分子可以加入各种助 剂进行改性。

2.聚氯乙烯加工特性
?

?

?

①PVC树脂以粉末状态存在,容易与各种助剂 混合。 ②PVC的加工热稳定性不好,熔融温度160℃ 高于分解温度 120℃。 必须加入热稳定剂, 加工时间要尽可能短。 ③PVC熔体的流动特性不好,熔体强度低,易 产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象;尤其 PVC硬制品,必须加入加工助剂,最常用的为 ACR。

2.聚氯乙烯加工特性
?

?

④PVC熔体粘附金属倾向大,熔体之间以 及熔体与加工设备之间摩擦力大,需加 人润滑剂以克服摩擦阻力。 ⑤PVC的熔体属非牛顿流体,熔体粘度对 剪切速率敏感;对热敏性.

2.聚氯乙烯加工特性
?

?

?

⑥ PVC配方中的组分十分多,要充分混合均匀。 一要注意加料顺序,二要控制好混合温度,一 般在110℃左右。 ⑦ PVC遇金属离子会加速降解,设备不应有 铁锈。 ⑧ PVC配方中各种改性剂对制品性能影响很大。 例如增塑剂对维卡软化温度,每加1份增塑剂。 制品维卡软化温度降低大约2 ℃

3.聚氯乙烯树脂质量对制品性能的影响
? ?

? ?

1.聚合度 聚合度越大,分子量也越大,强度越高, 但熔融流动越困难,加工也越困难。生 产PVC型材使用SG-5树脂对应的聚合度为 1000-1100 、粘数为 107-118。 2.水分(可挥发物)<0.5% 3.杂质(鱼眼、筛余物)

聚氯乙烯树脂聚合度对强度的影响
?

SG-2树脂加入SG-8树脂
试样平均冲击强度/KJ×M-2
试样平均拉伸强度/Mpa 46

44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 0

42.74 40.99 39.91 38.03 41.51

44 42

43.8

43.41 42.01 39.84 37.22 试样平均拉伸强度 /Mpa

试样平均冲击强度 40 /KJ×M-2 38
36 34 32

1

2 配方号

3

4

0

1

2 配方号

3

4

2.热稳定体系
?

纯的PVC树脂对热极为敏感,当加热达到 90℃以上,就会发生轻微的热分解反应, 当升到120℃后分解加剧,在150℃,10 分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为 黄色-红色-棕色-黑色。PVC树脂分解过 程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反 应,最后导致大分子链断裂。

防止 PVC 热分解的热稳定机理
?

(1)捕捉 PVC热分解产生的 HCl,铅类稳 定剂主要按此机理作用 。
(2)置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类

?

?

(3)与自由基反应,终止自由基的反应。 有机锡类。

防止 PVC 热分解的热稳定机理
?

(4)与共扼双键加成作用,抑制共扼链的 增长。有机锡类按此机理作用。

?

(5)分解过氧化物,有机锡按此机理作用。

?

(6)钝化有催化脱 HCl作用的金属离子。

铅盐类稳定剂
?

铅盐类是 PVC 最常用的热稳定剂,也是十分 有效的热稳定剂. 铅盐类的优点 : 热稳定性优良,电气绝缘性 能优良,耐候性好,价格低。 铅盐类的缺点 :分散性差、毒性大、有初期着 色性,缺乏润滑性,易产生硫污染。

?

?

常用的铅盐类稳定剂有:
? ?

?

⑴ 三盐基硫酸铅 分子式为 3PbO.PbSO.H2O,简称三盐, 白色粉末,密度 6.4g/cm3。 一般与二盐亚磷酸铅一起并用,因无润 滑性而需配入润滑剂。主要用于 PVC 硬 质不透明制品中,用量一般2~7份。

常用的铅盐类稳定剂有:
? ?

?

⑵二盐基亚磷酸铅 分子式为 2PbO.PbHPO3.H2O,简称二盐, 白色粉末,密度为 6.1g/cm3。 二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐 基硫酸铅,但耐候性能好于三盐基硫酸 铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅 并用,用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。

常用的铅盐类稳定剂有:
? ?

⑶二盐基硬脂酸铅 不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常 用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二 盐基亚磷酸铅并用,用量为 0.5~1.5份

金属皂类
?

?

? ?

这是用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂,其 热稳定性虽不如铅盐类,但兼有润滑性。 金属皂类可以是脂肪酸 其中以硬脂酸盐最为 常用,其活泼性大小顺序为: Zn盐?Cd盐?Pb盐?Ca盐?Ba盐。 金属皂类一般不单独使用,常常为金属皂类之 间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无 毒,除Pb、Ca外都透明,无硫化污染。

常用的金属盐类稳定剂有:
?

?

⑴.硬脂酸锌 (ZnSt),无毒且透明,用 量大后,易引起“锌烧”制品变黑,常 与Ba、Ca皂并用。 ⑵.硬脂酸镉 (CdSt),为一重要的透明 稳定剂品种,毒性较大,不耐硫化污染, 抑制初期变色能力大,常与 Ba皂并用。

常用的金属盐类稳定剂有
?

?

⑶.硬脂酸铅 (PbSt),热稳定性好,可 兼做润滑剂。缺点为易析出,透明差, 有毒且硫化污染严重,常与 Ba、Cd皂并 用。 ⑷.硬脂酸钙 (CaSt),加工性能好,热 稳定能力较低,无硫化污染,无毒,常 与Zn皂并用。

常用的金属盐类稳定剂有
?

?

⑸.硬脂酸钡 (BaSt),无毒,长期热稳 定性好,抗硫化污染,透明,常与 Pb、 Ca皂并用。 复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、 Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd (有毒、透 明) 及 Ba/Cd/Zn。

金属盐类稳定剂配方

有机锡类
?

?

?

有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透 明和无毒制品中应用最广泛的一类, 优点为:热稳定性好,透明性好,大多数 无毒。 缺点为:价格高,无润滑性。

有机锡类热稳定剂主要有含硫有机锡 和有机锡羧酸盐两类。
? ?

?

⑴含硫有机锡类: ①. 二 巯 基 乙 酸 异 辛 酯 二 正 辛 基 锡 (DOTTG),外观为淡黄色液体,热稳定性 及透明性极好,无毒,加入量低于 2份。 ②.二甲基二巯基乙酸异辛酯锡 (DMTTG),外观为淡黄澄清液体,为无毒、 高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透 明膜中。

⑵有机锡羧酸盐:
?

?

?

①.二月桂酸二正丁基锡(DBTL) 淡黄色液体 或半固体,润滑性优良,透明性好,但有毒, 常与Cd皂并用,用量 1~2份; ②.二月桂酸二正辛基锡 (DOTL),有毒且价 高,润滑性优良,常用于硬PVC中,用量小于 1.5份。 ③.马来酸二正丁基锡 (DBTM),白色粉末,有 毒,无润滑性,常与月桂酸锡并用,

.稀土稳定剂
?

稀土稳定剂是由我国开发的独特稳定剂, 稀土热稳定剂的选材多为稀土氧化物和 稀土氯化物为主,其氧化和氯化物多为 镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体 或混合体。

优良的稀土稳定剂应具有以下功能:
? ?

⑴. 热稳定性能

?

协同效果
环氧大豆油的含量对体系热稳定时间的影响 环氧大豆油的添加量(份) 稳定时间(min) 0 6 2 12.2 4 15.1 6 16,8 8 17.9 10 20.4

从表 3-3 实验结果表明:有机稀土与环氧大豆油的有很好的协同效应。随着环氧大豆油的含量增 体系的热稳定时间明显增加。但要注意随着环氧大豆油的含量增加,制品的维卡软化点是降低的

⑵.偶联作用
?

用稀土稳定剂加工的PVC型材的焊角强度 比铅盐稳定剂的PVC型材焊角强度要高
有机稀土稳定剂含量对PVC制品力 学 性 能 的 影 响 断裂伸长率% 拉伸强度 Mpa 31.35 44.13 42.04 41.01 43.16 冲击强度(缺口)KJ/m 3.32 3.99 4.59 3.65 3.76
2

有机稀土 含量(份) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 104.67 142.80 150.40 155.40 169.00

图 3-1 稀土 0 份 碳酸钙 15 份 1000 倍) 图 3-2 稀土 0.4 份 碳酸钙 15 份 (1000 倍)

图 3-3 稀土 0 份 碳酸钙 15 份 500 倍)

图 3-4 稀土 0.5 份 碳酸钙 15 份(500 倍)

⑶.增韧作用
?

稀土稳定剂与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相 容性以及与CaCO3 的偶联作用,生产的型材具 有较好的耐冲击性能。

?

?

稀土稳定剂无润滑作用,应与润滑剂一起加入, 目前我国生产的稀土复合稳定剂是将稀土、热 稳定剂和润滑剂复配而成的,加入量一般为 4-6份。 稀土稳定剂与环氧类辅助稳定剂有协同作用。

复合铅盐稳定剂
?

复合铅盐稳定剂采用了共生反应技术将 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, 由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,避免 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

优点:
?
? ? ? ?

①比表面积大,热稳定效果好。 ②加入量相对小,一般为4份左右。 ③加工性好,适于复杂模具的使用。 ④耐侯性好,适于户外门窗使用。 ⑤卫生性好,可适当改善工作环境。 .

复合热稳定剂用量
?

复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅 的含量,铅的活性。目前所生产的 复合铅盐稳定剂含铅量从20%-60%; 在PVC塑料门窗型材生产上的用量为 3.5-6份。

PVC型材生产用的复合铅盐稳定剂的牌号和用量

?

牌号名称

铅含量

添加量(份)
4.0-4.5 4.5-5.5 4.5-5.5 4.5-6.0 3.0-4.0 4.0-5.0

? ? ? ? ? ?

BAEROPAN R5341 57 BAEROPAN SMS RL25 40 AKROPAN 7133GX 50 HJ-301 56 HJ-303 51 ALMSTAB PR 137 37

其他辅助热稳定剂品种
?

?

?

⑴.亚磷酸酯类,这是一类重要的辅助热稳定 剂,,主要用于软质 PVC透明配方中,用量为 0.1-l份。 ⑵.环氧化合物类,它与金属皂类有协同作用, 与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为 2-5份, ⑶.多元醇类, 它可与 Ca/Zn复合稳定剂并 用 。

稳定剂的选择原则
?

?

?

①依加工设备不同选取。如单螺杆挤出机要求稳定 剂的效果要好,加入量要大.模具流道复杂的稳定 剂加入量要大. ②依增韧剂品种不同选取。以CPE为增韧剂时,常 选铅盐类及金属皂类;以ACR为增韧剂时,常选有 机锡类。 ③依加工条件不同选取。加工温度越高及加工中剪 切作用和压缩比越大,要求稳定剂的效果要好,加 人量要大.

热稳定剂对产品的影响
? ? ? ? ?

1.颜色 2.加工工艺 3.力学性能 4.焊角强度 5.成本

2).润滑体系
?

润滑剂的作用是:降低物料之间及物料 和加工设备表面的摩擦力,从而降低熔 体的流动阻力,提高熔体的流动性,避 免熔体与设备的粘附,提高制品表面的 光洁度等。

润滑剂的分类:
? ?

?

(1)按润滑剂成份分类, (2)按润滑剂的作用分类,分为内,外润 滑剂。 其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降 低分子间的作用力 ;外润滑剂与树脂的 亲和力小,其作用是降低树脂与金属表 面之间的摩擦。

饱和烃类
?

?

?

?

饱和烃类按极性可分为非极性烃 (如聚 乙烯蜡和聚丙烯蜡)、 极性烃(如氯化石蜡、氧化聚乙烯等)。 饱和烃类按分子量大小可分为;液体石蜡 (C16-C21)、固体石蜡 (C26-C32 )微晶 石蜡(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子 量 1000~10000)等, 主要用于 PVC 无毒外润滑剂 。

金属皂类
?

即是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂, 其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重 稍有不同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸 铅为最好。

脂肪酸类
?

硬脂酸,是广泛应用的润滑剂,可用 于PVC,用量少时,起内润滑作用;用量 大时,起外润滑作用。硬脂酸的加入量 低于 0.5份。

脂肪酸酯类
?

?

?

a.硬脂酸丁酯,,在PVC中以内润滑为主 兼具外润滑作用,用量 0.5-1.5份。 b.单硬脂酸甘油酯,为PVC优良内润滑剂, 对透明性影响小,加入量低于1.5份,可 与硬脂酸并用。 c.酯蜡和皂化蜡 , 皂化蜡有 0 蜡和 OP 蜡。主要用于HPVC,用量 0.1-0.3份。

润滑剂对加工和产品的影响
? ? ? ? ?

1.塑化质量 2.加工效率 3.合模质量 4.表面质量 5.焊接强度

润滑剂的选择原则
?

?

1)配方中含有增韧剂时,增大了粘附金属的倾 向,润滑剂应多加。对于CPE增韧体系,石蜡 易溶于其中,降低增韧效果,一般不选石蜡做 润滑剂。 2)视不同加工设备而定, 加工设备螺杆 直径较大者,多加入润滑剂。加工设备使用时 间较短或新设备者,多加入润滑剂。双螺杆挤 出机多加,单螺杆挤出机少加,

润滑剂的选择原则
?

?

? ?

3)考虑润滑剂的平衡, 在具体配方设计中, 内外润滑要平衡,前期、中期和后期润滑要平 衡。 4)型材采用挤出成型,粘附金属倾向比压延小, 以内润滑为主。 在铅盐稳定体系中,外润滑 剂少加. 5) 视加工条件而定, 加工温度高者,润滑剂 多加。 6)视制品形状而定, 制品形状复杂者,润滑 剂多加。

改性体系
? ?

1.加工助剂的作用原理 由于PVC 熔体延展性差,易导致熔体破 碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗 糙,PVC加工时往往需要加入加工助剂, 以改善其熔体上述缺陷。

加工助剂的作用

1.缩短塑化时间,促进PVC的塑化, 2.提高熔体塑化的均匀性, 3.降低塑化温度。

ACR
?

?

ACR 为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯 乙烯等单体的共聚物。 可用做加工助剂外,还可用做冲击改性 剂。我国的ACR 可分为 ACR201、ACR301 和ACR401、ACR402 几种,国外的牌号有: K120N、K125、K175、P530、P501、P551、 P700、PA100等。

ú ? ? ? ? ? ACR? ? ? ? ? ? ? ? ? ¤ú ? ? ? ? Rohm? ? ú × ? ? Haas ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? é ? ×? K120 K125 K175 é ? ×? MMA-EA MMA-BA MMA-BA-ST PA20 PA50 PA-100 P530 PA-551 P-700 201 301 401 Kanegafuchi Metco ? ? ? ? ? ? ? °

ACR加工改性剂改性PVC的效果 塑化时间 ACR用量 S 无ACR 1.5%201 1.5%301 1.5%401 97 62 63 89 N.m 20.3 22.0 23.0 20.5 ℃ 180 178 179 180 N.m 16.5 17.0 17.2 16.5 ℃ 194 196 196 194 塑化扭距 塑化温度 平衡扭距 平衡温度

冲击改性剂
?

?

PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,分子之 间有较强的作用力,是一个坚硬而脆的材料, 当受到冲击时,抗冲击强度较低。 加入冲击改性剂后,冲击改性剂的弹性体粒子 可以降低总的银纹引发应力,并利用粒子自身 的变形和剪切带,阻止银纹扩大和增长,吸收 掉传入材料体内的冲击能,从而达到抗冲击的 目的。

有机抗冲击改性剂的分子内部结构,可将其分为 如下几类
?

1)预定弹性体(PDE)型冲击改性剂, 它属于核一壳结构的聚合物,其核为软 状弹性体,赋予制品较高的抗冲击性能, 壳为具有高玻璃化温度的聚合物,此类 结构的改性剂有:MBS、ACR、MABS和 MACR等,它们都是优良的冲击改性剂。

?

(2)非预定弹性体型(NPDE)冲击改性 剂,它属于网状聚合物,其改性机理是 以溶剂化作用(增塑作用)机理对塑料 进行改性。形成一个包覆树脂的网状结 构,它与树脂不是十分好的相容体。此 类结构的改性剂有:CPE、EVA。

a.氯化聚乙烯(CPE)
?

?

做为增韧剂而使用的CPE,含Cl量一般为 25-45%。 CPE来源广,价格低,除具有增韧作用外, 尤其在PVC管材和型材生产中,大多数工 厂使用CPE。加入量一般为 5-15份。CPE 可以同其它增韧剂协同使用,如橡胶类、 EVA 等,效果更好,但橡胶类的助剂不 耐老化。

ACR
?

?

为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物, ACR 为近年来开发的最好的冲击改性剂,它可 使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR冲击改 性剂尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲 击改性, 在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与 其它改性剂相比具有加工性能好,表面光洁, 耐老化好,焊角强度高的特点,但价格比CPE 高1/3左右。国外常用的牌号如K-355,一般用 量6~10份。

MBS
?

是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三 种单体的共聚物。它的最大特点是:加 入PVC后可以制成透明的产品。 一般在 PVC中加入10-17份,可将PVC 的冲击强 度提高 6-15倍,MBS耐热性不好, 耐候 性差,不适于做户外长期使用制品,一 般不用做塑料门窗型材生产的冲击改性 剂使用。

EVA
?

是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物,当醋酸 乙烯酯含量40-50%用做PVC冲击改性剂。 单独使用 EVA作抗冲击剂有许多缺点:拉 伸强度下降,热变形温度变低,因此, 常将EVA与其他抗冲击树脂并用。EVA添 加量为10份以下。

几种冲击改性剂改性PVC性能比较
? ? ?

?
? ? ?

改性剂 CPE 耐腐性 优 耐候性 好-优 低温韧性 好 缺口敏感性 好 透明性 差 拉伸强度 好

EVA 好 好-优 中 中 差 差

MBS ACR 好 好 差 好-优 好-优 中 好-优 中 好-优 差 中 优

ACR与CPE

加工温度对CPE和ACR改性

冲击改性剂的注意事项
?

? ?

?

1)按对加工的依赖性分类 增韧效果不依赖加工 条件的有:ACR、MBS;增韧效果依赖加工条件的有: CPE、EVA。 2)按耐侯性好坏分类 耐侯性好的有:ACR、CPE、 EVA;耐侯性不好的有:MBS。 3)按在PVC中的分散形式分类 增韧剂以网络形式 分散的有:CPE,EVA,这类分散形式依赖加工条件; 增韧剂以粒子形式分散的有:ACR、MBS,这类分散 形式不依赖 加工条件 4)与所加入的稳定体系的种类有关. ACR在不同稳定 体系中的增韧效果大小次序如下:有机锡系>稀土 系>金属皂系>铅盐系

填充体系
?

?

填料的种类很多,使用填料的主要目的 是占据空间以降低成本,当然,一些填 料也赋予材料一些特殊的性能,如阻燃、 导电、导热、刚性等。 填料的主要指标为:白度、粒径、颗粒 形状和颗粒表面活性。

填料的主要品种有:
?

?

?

(1) 碳酸盐类 主要为重质碳酸钙、轻质碳酸 钙和活性碳酸钙。一般在PVC塑料型材使用的 是活性轻质碳酸钙,粒径为300目~ 700目。 (2) 炭黑 主要作橡胶的补强用,用于导电 和防静电高分子材料制品中。 (3) 硫酸盐类 有硫酸钡、硫酸钙、锌钡白 (立德粉)等,主要作填充剂,也有着色作用,

填料
?

?

?

(4)金属氧化物 如氧化铝、氧化铁、氧化锰、 氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铁、磁粉等, 作填充剂和着色剂。 (5)金属粉 如铝、青铜、锌、铜、铅等粉 末,作装饰用。也可改善导热性。在塑料型材 生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的型材。 (6)含硅化合物 陶土中最常使用的为高岭 土,作填充剂。硬质陶土有补强作用。滑石粉 作填充剂,

?

填料的选择
? ?

(1)粒度要细 不同粒度的CaCO3,对型材的性能影响不同。加入 10份不同粒度的CaCO3 ,对型材的冲击强度影响如下:
CaCO3的粒度为 5-10um时,冲击强度降低0-5%。 CaCO3的粒度为 30-40um时,冲击强度降低10-25% 。 CaCO3的粒度为 80-100um时冲击强度降低25-50% 。

? ? ? ?

2)表面要进行处理
?

?

?

用钛铝酸酯偶联剂处理,与不处理相比冲击 强度提高 38%。 用PVC—MAH相容剂处理,与不处理相比冲击强 度提高 42%。 用钛铝酸酯偶联剂和PVC—MAH相容剂协同处理, 与不处理相比冲击强度提高 45%。

焊角强度改善体系
?

?

?

?

国标规定的型材焊角强度平均值大于3000N, 在实际执行中,一般要求60框大于5000N,80 框大于6000N。 在具体配方设计时,提高焊角强度的方法 有添加焊角强度改性剂。 焊角强度改性剂为一种专用于改善焊角强度 的助剂,其改性原理为: 增粘作用——增大型材焊接面之间粘合 性.起到类似胶粘剂的作用.

光稳定剂
? ? ?

光稳定剂大体可以分为四类: 1.光屏蔽剂,如钛白和碳黑 2.紫外线吸收剂,它可以强烈吸收280400nm的紫外线,转换成可见光或热量。 常用的有UV-531、UV-327、UV-326、UVP等产品,用量一般为0.1-0.5%。

光稳定剂
?

?

3.淬灭剂,它主要是消灭受激发的聚合物分子 的能量,使之回到基态。品种有光稳定剂2002、 光稳定剂1084等。用量0.1-0.5%。 自由基捕捉剂,它捕捉光降解分解出的自由基, 终止降解反应的进行。一般使用在LDPE农膜中。 它的品种主要有:光稳定剂GW-540、GW-544、 GW-310、744、622、944等,用量0.02-0.5%

着色剂
?

?

?

①着色剂和聚氯乙烯的“相容性”耐酸 性差的着色剂分解变色 . ②一些着色剂中的金属离子会促进聚氯 乙烯的热分解 . ③在使用着色剂时必须了解着色剂的耐 晒能力,

几种常用的塑料门窗着色剂和常用量
着色剂名称
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

耐晒级别

常用量 / %
0.5~1 0.5~-1 0.3~0.7 0.02~0.05 0.01~0.05 0.06~0.3 0.1~0.5 0.1~0.5 0.1~0.3 0.3~0.7 0.01~0.05 0.01~0.05

中铬黄 5-6 钼铬红 5 镉红 5-6 酞青蓝B 7-8 酞青绿G 8 永固黄HR 7-8 塑料红B 7-8 永固棕5R 7-8 联苯胺黄G 5-6 耐晒红BBS 5-6 荧光增白剂OB 荧光增白剂ZB-127

4-9 6-7

二. PVC型材的配方设计
? ? ?

? ?

1.PVC塑料型材配方设计原则 ⑴.树脂 应选择PVC-SG5树脂或PVC-SG4树脂,也就是聚 合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。 注意质量。 ⑵.热稳定体系, 热稳定体系根据生产实际要求选择不同体系的 热稳定体系,并注意热稳定剂之间的协同效应 和对抗效应。

不同热稳定体系的特点:
? ? ? ? ? ? ? ?

卫生性: 稀土稳定剂=有机锡稳定剂>复合铅盐稳定剂>铅盐稳定剂 焊角强度: 有机锡稳定剂=稀土稳定剂>铅盐稳定剂=复合铅盐稳定剂 操作性; 复合铅盐稳定剂=稀土稳定剂>铅盐稳定剂>有机锡稳定剂 经济性: 铅盐稳定剂>复合铅盐稳定剂>稀土稳定剂>有机锡稳定剂

PVC塑料型材配方设计原则
? ?

?

?

⑶.冲击改性剂, 可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配 方中其它组成以及挤出机塑化能力,加 入量在8-12份。CPE 价格较低,来源 广泛;ACR 耐老化能力、焊角强度高 ⑷.适量加入润滑系统, 润滑系统可以降低加工机械负荷,使产 品光滑,但过量会造成焊角强度下降。

PVC塑料型材配方设计原则
? ?

?
?

⑸.加入加工改性剂 可以提高塑化质量,改善制品外观。一 般加入ACR加工改性剂,加入量1-2份。 ⑹.加入填料 可以降低成本,增加型材的刚性但对低 温冲击强度影响较大,应选择细度较高 的活性轻质碳酸钙加入,加入量在5-20 份。

PVC塑料型材配方设计原则
? ?

?

?

⑺.必须加入一定量的钛白 以起到屏蔽紫外线的作用,钛白应选择 金红石型,加入量在4-6份。必要时可以 加入紫外线吸收剂UV-531、UV327等以增 加型材的耐老化能力。 ⑻.适量加入兰色和荧光增白剂,可以明 显改善型材的色泽。 (9).加入焊角强度改性剂,提高焊角强度.

PVC塑料型材配方设计原则
? ?

(10).在设计配方中应尽量简化 尽量不加入液体助剂,并且根据混合工 序要求分批按加料顺序把配方分为 Ⅰ号 料、Ⅱ号料、Ⅲ号料分别包装。

2.PVC型材配方设计应考虑
? ? ?

1.高速混合设备混合能力 2.双螺杆挤出机塑化能力 3.模具结构

各类配方实例及特点
?
? ? ? ? ? ?

⑴.有机锡稳定剂配方
PVCSG-5 100 份 硫醇锡(京锡8113) 2-3 份 硬脂酸钙 1-2 份 ACR401 1-2 份 CPE (35%) 8-10份 活性轻钙 6-18 份 钛白(金红石型) 4-6 份 PE蜡 0.5-1份 该配方特点:无毒,粉尘污染小,型材焊接强度高。 缺点:价格高,生产时有味,不能与使用铅盐稳定剂 的PVC物料混合使用。

?
? ?

⑵.稀土稳定剂配方
? ? ? ? ? ? ?

PVC-SG5 稀土复合稳定剂 ACR401 CPE (35%) 活性轻钙 钛白(金红石型) PE蜡

100 份 4-6 份 1-2 份 8-10份 6-20 份 4-6 份 0.2-0.5份

?

该配方特点:无毒,型材焊接强度较高。 缺点:价格较高。

⑶.复合铅盐稳定剂配方1
? ? ? ? ?

?

PVC(K66-68) 复合铅SMS50011FP Baerorapid 10F Baerodur EST-3 活性轻钙 钛白(金红石型)

100 5 1 8 10 5

份 份 份 份 份 份

⑶.复合铅盐稳定剂配方2
? ? ? ? ? ? ?

PVC-SG5 复合铅(HJ-301) 硬脂酸 ACR401 CPE (35%) 活性轻钙 钛白(金红石型)

100 5
0.3 2 10 6-20 4

份 份
份 份 份 份 份

?

该配方特点:生产中铅污染小,加工流 动性好,操作简便,价格适中。

⑷.铅盐稳定剂配方
?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

PVC-SG5 三盐 二盐 硬脂酸钙 硬脂酸钡 硬脂酸铅 硬脂酸 ACR401 CPE (35%) 活性轻钙 钛白(金红石型) 氧化PE蜡 石蜡

100
3 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2 10 8-15 4 0.3


份 份 份 份 份 份 份 份 份 份 份

0.3



?

该配方特点:成本低,稳定性好。缺点:生产中铅污

⑸.ACR冲击改性剂配方
?
? ?

?
? ?

?
? ?

PVC(K65) 硫醇锡(京锡8113) 硬脂酸 ACR K125P ACR K175 ACRKM355P 活性轻钙 钛白(金红石型) PE蜡 份

100 份 2-3 份 0.5 份 0.8 份 0.5 份 6 份 6 份 4 份 0.2

玻璃纤维增强PVC窗框材料

三.PVC型材质量分析
?

PVC型材常见质量问题: 1.外观(变色) 2.低温冲击不合格 3.焊角强度不高

1.外观
?

影响型材的外观质量主要有:划痕、收 缩痕、麻点、杂质,变色。

变色
?

产生的原因: 加工中变色 使用中变色

加工原因:
? ? ? ?

1.配方: 热稳定体系问题-(量和质) 树脂问题 -(聚合度,杂质,水分) 其它助剂对树脂的影响-(金属离子)

加工条件
? ? ?

1.温度控制 2.速度控制 3.物料温度与停留时间

3.挤出模具
? ? ? ?

①模具的光洁度和清理 ②死角 ③减少析出物粘在模具中

使用中变色
?
?

主要是配方的原因
各种助剂对型材变色的影响
无 CPE 85 56 无 ACR 85 54 无 钛白 74 40 无 Caco3 86 58 无 无 增白剂 群青 81 53 84 53 改变 稳定剂 83 53

缺少某种助剂的实验样条在紫外照射前后白度的变化结果 配方号 基本 配方

紫外照射前 85 白度 紫 外 照 射 55 200 小时后 白度 白度差 30

29

31

34

28

28

31

30

由表 6 可以看出钛白的缺少对型材的白度和耐紫外线能力影响最大;荧光增白剂对型材的初始白度影

照射前后样条的拉伸强度变化不大 从电镜扫描的三维图

图2

渝钛白
90.0 75.0
白度值

60.0 45.0 30.0 15.0 0.0 0 50 100 150 200 250
照射时间/小时 图3不同钛白对白度持久能力的比较

镇江钛白 北京(试 剂级) 杜邦R- 930

100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0 100 200

白度值

4份钛白 8份钛白

300 照射时间/小时

图4 钛白粉用量对白度持久能力的影响

100.0 80.0 白度值 60.0 40.0

标准配方 ZnO

光吸收剂

光稳定剂 抗氧剂
0 50 100 150 200

20.0 0.0

250 照射时间/小时 5 图 其他助剂对白度持久能力的影响

2.低温冲击不合格
?

?

?

?

应从三个方面来分析解决型材低温冲击 强度, 一、原料和各种助剂质量波动造成低温 冲击强度的下降; 二、生产加工工艺控制的变化造成低温 冲击强度的下降; 三、生产配方的不合理造成低温冲击强 度的下降。

原料和各种助剂质量波动
? ?

? ?

1. PVC树脂 主要因素是粘数 即聚合度的大小、挥发 物(包括水)含量、杂质粒子数。 2.各种助剂 包括热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、 冲击改性剂、填充剂、

生产加工工艺控制
?

? ? ? ? ?

配料、高混和挤出成型三个工段对型材质量特 别是对低温冲击性能影响较大。 1.检查配料 是否按照配方要求对各助剂按配比用量。 2.高混是否按工艺要求。 3.高速混合设备出料温度 不准确和高速捏合机的桨叶由于长期使用 (1~2年)磨损,达不到混合质量的要求。

挤出成型工艺
?

? ?

物料的塑化质量主要是由温度控制,挤出机转 速和喂料螺杆转速比、挤出机扭矩由机头压力 来决定的 。 不同温度下加工PVC/CPE物料体系, 物料温度在155℃加工后制品缺口冲击强度仅 为6kPa,在165℃为9kPa,180℃为11kPa, 185℃为8kPa,195℃为6kPa。由此可见 PVC/CPE改性体系最佳加工温度应在180℃。

冷却定型
? ?

?

冷却定型速度: 冷却速度过慢,有利于大分子的舒展, 减少内应力的产生。但不利于高速挤出 的要求。如果冷却效果不好,型材进入 牵引机时容易变形。 冷却速度过快容易产生内应力,不利于 耐冲击性能的提高。型材的冷却速度一 定要与挤出速度匹配,

模具
1.分流结构 3.合流结构 2.压力 4.口模
B 倒角后

A 5 : 1

A

配方
?

(1).配方的问题主要集中在冲击改性 剂CPE和填料碳酸钙的加入量

CPE和ACR对PVC抗冲击性能的影响

(2 ).碳酸钙
?

?

碳酸钙作为配方中的填料加入到型材中, 可以提高型材的刚性,更主要的目的是为 了降低成本。 提高碳酸钙的加入量,型材的冲击性能明 显降低。采用加入表面活化的碳酸钙和超 细度的活化碳酸钙

加工工艺对CPE的效用

CPE的最佳加工温度175-185 ℃

(3).润滑剂
?

润滑剂的过量加入会导致物料熔体通过 分流锥后合模困难,使型材的合模缝强 度不高也是导致耐冲击性能下降的原因

3.焊角强度不高
?

? ?

影响焊角强度的因素不止是焊接工艺,它和焊 接、实验的环境、型材加工工艺和配方都有直 接的关系。 实验中焊角断裂时可以大体分为两种情况, 一是断裂在焊接缝上,二是断裂在焊接逢以外。 很明显在焊缝上的断裂与焊接工艺有关,也和 型材的融合能力有关。断裂在焊缝以外应主要 反映了型材的物理力学性能和焊接工艺及环境 所造成焊缝附近的材质强度不高。

影响焊角强度的主要四个因素。
? ? ? ?

测试焊角强度的实验条件、 焊角的焊接工艺条件、 型材加工工艺、 型材配方

试验条件对型材的角强度影响
?

? ? ?

?

1.焊接后,必须在18-28℃的环境中放置 16h后再进行试验, 2.实验温度,负荷速度(50士5)mm/mim 3..试验时,试件受力均匀, 4.焊接试角必须是90°士1° 5.焊瘤清除

加工工艺条件
? ? ?

1. 型材断面 2. 混合温度:一般为120-125℃ 3. 加料顺序

加工工艺条件
? ?

4.混合设备:混合能力 5.挤出设备: 塑化能力,压力大小

加工工艺条件
? ?

6.挤出工艺: 工艺设定的是否适当、合理。例如:温 度的高低、主机螺杆与加料螺杆的配比, 真空排气真空度等,

组装问题
? ? ?

1.焊机精度 2.下料尺寸、角度、垂直等精度。 3.焊接温度、熔融时间、焊接时间、焊 接压力

配方中组分对型材的角强度影响
?

⑴PVC树脂 –质量(分子量大小、分子量的分
布情况、残留单体含量、杂质含量、水分含量)

?

⑵稳定剂 –用量、种类(有机锡稳定剂好于稀
土稳定剂,好于铅盐稳定剂和复合铅盐稳定剂 )

?

⑶冲击改性剂-质量、种类(ACR冲击改性剂
6份的PVC混合料生产的型材的焊接强度比加入8份CPE 冲击改性剂所生产的型材焊角强度高10~30%。)

? ?

⑷填料 -过多 、质量 ⑸润滑剂 -过多

配方设计相关的问题
? ? ? ?

设备条件 模具条件 操作条件 使用条件

结论:
?

综上所述,型材的性能不好是综合因素 所造成的,解决时也应逐一分析,应首 先从原料、助剂的质量;配料;混料工 艺设备;挤出工艺条件和设备找到问题 所在加以解决。最后才应调整配方。也 可以利用综合的方法解决。总之,最佳 的工艺、配方是在结合本生产设备,在 实践中产生的。


?

谢谢

? ? ? ? ? ? ?

高分子材料进展课堂练习2 姓名: 学号: 2005.11.8 PVC配方体系是由:热稳定体系() 耐热体系() 耐老化体系 () 增塑体系() 润滑体系() 填充体系() 改性体系() 着色体系() 防 毒体系() 共混体系()组成。 2. PVC塑料门窗型材配方可以设计成:PVC SG-5 100 () 复合稳定剂 5 () 活性碳酸钙 15() ACR 2 () CPE 8 () DOP 10 () 钛白 4 () 3. PVC塑料门窗的焊接强度主要是由:配方 () 焊接工艺 () 挤出工艺 () 混合工艺() 加工设备() 加工模具() 综合因素 影响的。


PVC型材配方设计_图文.ppt

PVC型材配方设计 - PVC型材配方设计原理 概述 ? 配方设计实质是聚合物与

聚氯乙烯PVC型材配方设计和加工工艺.ppt

聚氯乙烯PVC型材配方设计和加工工艺 - 第一章 概述 聚氯乙烯(PVC)是上世

(新)PVC型材配方设计与加工工艺_.doc

(新)PVC型材配方设计与加工工艺_ - PVC 型材配方设计与加工工艺 PVC

PVC型材配方设计_图文.pdf

PVC型材配方设计 - ...... PVC型材配方设计_材料科学_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档PVC型材配方设计_材料科学_工程科技_专业资料。 ...

耐低温PVC型材配方设计与制造.doc

耐低温PVC型材配方设计与制造 - 耐低温 PVC 型材配方设计 [摘要]重点分析了耐低温 PVC 型材配方设计的影响因素。 并结合实际 给出了耐低温 PVC 的配方。 [关键...

PVC配方设计方法.doc

PVC配方设计方法 - PVC 配方设计方法 PVC 配方设计知识 纯的聚氯乙烯(PVC)树脂属于一类强极性聚合物,其分子间作用力较大,从而导致了 PVC 软化温 度和熔融温度较...

聚氯乙烯(PVC)型材配方设计与加工工艺_图文.ppt

聚氯乙烯(PVC)型材配方设计与加工工艺 - 聚氯乙烯(PVC)型材配 方设计和加工工艺 湖南师范大学高分子材料研究所 第一章 概述 聚氯乙烯(PVC)是上世纪三十年代初...

塑料型材配方设计_图文.pdf

要求从室温加热到100℃时, 3普通HPVC型材配方设计普通Pvc型材是指用单一

PVC型材配方和工艺.doc

PVC型材配方和工艺 - PVC 型材配方和工艺 PVC 型材配方和工艺 PVC

PVC配方的计算与设计.doc

PVC配方的计算与设计 - PVC 配方计算与设计 傅松平 前言; PVC 是塑料家族是的一个重要的一员,它的用途十分广泛,其生 产可逆性特别好, PVC 不仅能作用硬...

PVC型材配方设计原理与加工工艺.doc

PVC型材配方设计原理与加工工艺 - PVC 型材配方设计原理与加工工艺 相关专

聚氯乙烯(PVC)型材配方设计和加工工艺.ppt

聚氯乙烯(PVC)型材配方设计和加工工艺 - 聚氯乙烯(PVC)型材配 方设计和加工工艺 湖南师范大学高分子材料研究所 第一章 概述 聚氯乙烯(PVC)是上世纪三十年代初...

PVC配方设计.doc

PVC配方设计_能源/化工_工程科技_专业资料。PVC 塑料配方的设计 纯的聚氯乙烯(...型材 SG6 一级 A 唱片、透明片 一级 B、二级 硬板、焊条、纤维 SGG7 一...

PVC塑料异型材的配方设计_图文.pdf

PVC塑料异型材配方设计 - ’ 总第 !# 期 $$% 年第 # 期 安 徽 化 工 ’() 塑料异型材配方设计 张兴智 杨建军 吴明元 吴庆云 张建安 (安徽大学高...

PVC塑料型材配方.doc

PVC 塑料型材配方、热稳定剂、种类及其用途介绍 2009/05/22 下午 03:30 PVC 塑料型材配方设计原理 PVC 塑料型材配方主要由 PVC 树脂和助剂组成的,其中助剂按...

PVC型材配方设计与加工工艺.doc

PVC型材配方设计与加工工艺 - 网络文档便捷服务、脚本、软件定制,提供各类文档

PVC塑料门窗异型材的配方设计_图文.pdf

PVC塑料门窗异型材配方设计 - 2003 年第 2 期 ( 总第 38 期) 塑料助剂 37 讲 座 PVC 塑料门窗异型材配方设计 王佩璋 ( 北京工商大学 , 北京 , 10....

PVC塑料门窗异型材的配方设计(续)(精).doc

PVC塑料门窗异型材配方设计(续)(精) - 30 2. 2 润滑剂 2. 2

PVC塑料门窗异型材的配方设计_续_..doc

PVC塑料门窗异型材配方设计_续_. - 2.2 润滑剂 2.2.1 润滑剂的

PVC型材配方设计与加工工艺.doc

PVC型材配方设计与加工工艺 - PVC 型材配方设计与加工工艺 PVC 塑料型