聚氯乙烯樹(shù)脂及各種助劑的選擇

發(fā)布時(shí)間:2012-03-13 來(lái)源: 環(huán)球塑化網(wǎng) 專(zhuān)題: 材料研發(fā) 打印

    1、聚氯乙烯樹(shù)脂

  樹(shù)脂的聚合度對(duì)塑料的性能影響很大,一般聚合度愈高,則其物理機(jī)械性能及耐熱性愈好。但給成型加工帶來(lái)很大的困難,特別是硬質(zhì)聚氯乙烯塑料,加工的范圍很狹,需特殊的增塑劑、穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑。近年來(lái),由于硬聚氯乙烯塑料管道對(duì)于耐熱性及耐腐蝕性的要求日益提高,因此要求配方中盡量不加或少加增塑劑,這樣一來(lái),就提高了對(duì)樹(shù)脂的要求。為了有利于加工工藝的控制,常選用聚合度較低的IV型樹(shù)脂做硬質(zhì)制品,樹(shù)脂粘度1.6~1.7為宜。同時(shí)為了改進(jìn)其塑化情況,特別在注射成型中,常選用棉花球樹(shù)脂。因?yàn)樽⑸溥^(guò)程是要求熔融塑料在高速度、高壓下注入冷模直接定型,所以對(duì)塑料的流動(dòng)性要求特別高。采用棉花球樹(shù)脂后,可以達(dá)到這個(gè)目的,以避免制品產(chǎn)生裂口。

  在擠壓成型中采用棉花球樹(shù)脂,可以增加硬質(zhì)聚氯乙烯塑料在擠壓過(guò)程中的摩擦熱,以達(dá)到塑化均勻、提高制品質(zhì)量的目的。

  在擠壓或注射成型的樹(shù)脂中水分及低揮發(fā)物含量也要嚴(yán)格控制,因?yàn)樵跀D壓或注射過(guò)程中基本上是密閉操作,如果有水分及低揮發(fā)物存在,就很難排除,勢(shì)必使制品中有氣泡存在,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

  2、增塑劑

  從提高產(chǎn)品質(zhì)量的要求來(lái)看,硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的配方中最好是不加增塑劑。加了增塑劑后,耐熱性降低,耐腐蝕性能也惡化。一般增加一份增塑劑,其馬丁氏耐熱度降低2~3°C。如果加入10份增塑劑,則馬丁氏耐熱度只有50°C左右,其耐硝酸及耐鹽酸的穩(wěn)定性也要大大降低。因此,一般擠壓及壓制成型過(guò)程中的配方設(shè)計(jì)都不加增塑劑。在注射成型中,有時(shí)僅僅為了操作方便,配方中加人少量增塑劑。

  通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以知道加10份增塑劑時(shí)其沖擊強(qiáng)度顯著降低,加12份時(shí)脆性很大,如果再多加增塑劑,則其規(guī)律卻又符合一般增塑原理。而加3~5份增塑劑時(shí),其拉伸強(qiáng)度非但不降低,而且有所增加。加5份時(shí)其拉伸強(qiáng)度最高,如果再增加增塑劑份數(shù)時(shí),則拉伸強(qiáng)度又顯著下降。目前,為了適應(yīng)各種不同的操作熟練程度,在注射成型的配方中,仍加入少量的增塑劑。但必須注意其性能的變化,以滿足一定的使用要求。

  3、穩(wěn)定劑

  由于硬聚氯乙烯塑料具有流動(dòng)性差,加工溫度與分解溫度接近的特點(diǎn),因此成型配方中,穩(wěn)定劑的合理添加就顯得很重要。粒料的穩(wěn)定性能好壞,很大程度上決定于穩(wěn)定劑的數(shù)量及搭配。穩(wěn)定劑不能加得太多,否則會(huì)影響塑化性能及惡化操作條件。但要使粒料具有一定的穩(wěn)定性能,以保證在嚴(yán)格的加工條件下,不致引起聚氯乙烯分解或變質(zhì)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明,如果粒料的分解溫度高于220℃,熱穩(wěn)定時(shí)間(190℃)保持120分鐘以上,就能滿足生產(chǎn)要求了。

  硬質(zhì)氯乙烯塑料配方中,多采用鉛系穩(wěn)定劑。但是,加入量有一定限制,過(guò)多時(shí)要提高操作溫度。因此常采用復(fù)合穩(wěn)定劑系統(tǒng),以達(dá)到相輔相成的作用。

  二鹽基性亞磷酸鉛在注射成型過(guò)程中,對(duì)改善收縮有一定效果。耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛,能在適當(dāng)范圍內(nèi)降低加工溫度。

  二鹽基性硬脂酸鉛能在較長(zhǎng)的受熱歷程中保持一定的潤(rùn)滑性,它與硬脂酸鉛等量并用,具有較高的沖擊強(qiáng)度及良好的表面光潔度。但加得過(guò)多會(huì)使塑化困難,以致惡化操作條件。

  其它,如硬脂酸鈣及硬脂酸鋇等也常在硬質(zhì)聚氯乙烯的配方中被采用,它們與鉛系穩(wěn)定劑混合使用,可有較好的熱穩(wěn)定性。但要注意它們的比例關(guān)系,否則,擠壓工藝條件很難掌握。如果需要生產(chǎn)透明的擠壓制品,則在配方中還可以加有機(jī)錫類(lèi)穩(wěn)定劑,硬質(zhì)聚氯乙烯擠壓制品要求選用耐熱性高的有機(jī)錫類(lèi)。有時(shí)為了改善其表面光沾度及流動(dòng)性,注射成型時(shí),也加人少量有機(jī)錫,但要注意與其它穩(wěn)定劑,特別是三鹽基性硫酸鉛的搭配,否則會(huì)惡化操作條件。

  4、潤(rùn)滑劑

  在硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的配方中,潤(rùn)滑劑的加入量會(huì)嚴(yán)重影響到工藝控制。例如在擠壓成型的配方中,不能多加潤(rùn)滑劑,一般硬脂酸及石蠟的用量不超過(guò)一份(以100份樹(shù)脂為準(zhǔn)),否則很容易使螺桿與機(jī)筒打滑,以致出料速度大大減慢。同時(shí)潤(rùn)滑劑加多了,析出比較厲害,破壞正常操作,并影響制品質(zhì)量。在注射成型中,潤(rùn)滑劑的配比也具有特別重要的意義,它不僅影響到工藝操作,而且對(duì)制品質(zhì)量也有很大影響。例如硬脂酸及石蠟等潤(rùn)滑劑不能加得太多(約0.5~1份),否則,不僅會(huì)破壞正常操作,而且制品會(huì)產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象,特別在制品的澆口附近,會(huì)有剝層現(xiàn)象。因此,在直接進(jìn)料的制品配方中,潤(rùn)滑劑用量要嚴(yán)格控制。要檢定配方中潤(rùn)滑劑是否過(guò)量,只要將制品放在140℃的烘箱中,保持30分鐘,沒(méi)有起泡及脫層等現(xiàn)象(制品允許有微小變形),就說(shuō)明配方中潤(rùn)滑劑是適量的。

  5、填充劑

  在硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的配方中常加入適當(dāng)?shù)奶畛鋭@不僅為了降低成本,同時(shí)也為了成型方便。例如在擠壓過(guò)程中,填充劑的加入能增加硬度,定型方便,有利于擠壓工藝的掌握。

  注射成型的硬質(zhì)聚氯乙烯塑料零件,其收縮率的大小嚴(yán)重影響著零件的裝配。如果采用收縮率過(guò)大的配方,在制品較厚的平面處,就容易產(chǎn)生凹陷,使平面不平,收縮率過(guò)大時(shí)甚至連嵌件也卸不出。當(dāng)然,收縮率的大小與工藝控制及冷卻條件有關(guān)系,但在最好的工藝條件下,收縮率大小與配方中填充劑多少關(guān)系也很密一切,填充劑越多,收縮率越小,流動(dòng)性也降低。一般用于注射成型的硬質(zhì)聚氯乙烯塑料配方中,都必須加入一定數(shù)量的填充劑(1~10份),以使嵌件能方便地取出。當(dāng)然如果填充劑的品種及使用量選得不當(dāng)時(shí),會(huì)使物理機(jī)械性能變壞,例如使沖擊強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度降低等。

  作為硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的填充劑,常用的有碳酸鈣、鈦白粉及硫酸鋇等。試驗(yàn)證明,在配方中加入10份時(shí),對(duì)制品性能影響不大。用硫酸鋇作填充劑時(shí)的韌性及流動(dòng)性沒(méi)有鈦白粉好,但用鈦白粉作填充劑時(shí),容易粘口模,而且價(jià)格也較高。因此,一般在擠壓成型時(shí)選用硫酸鋇及碳酸鈣作為硬管之填充劑。如果生產(chǎn)白色制品或要求韌性較高的產(chǎn)品時(shí),也可選用鈦白粉作為填充劑。在注射成型時(shí),要求較高的流動(dòng)性及沖擊強(qiáng)度(以彌補(bǔ)加增塑劑后沖擊強(qiáng)度的降低),常選用充模性能理想的鈦白粉。但鈦白粉價(jià)格較高,也可根據(jù)原料的來(lái)源選用其它填充劑,如碳酸鈣,但表面光潔度稍差一些。

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