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pvc配方的設計原理和各類配方的特點資料 2010-05-17 11:22:57 閱讀241 評論0 字號：大中小訂閱 作者：徐軍（整理）發(fā)布時間：2008-02-19配方的設計原理和各類配方的特點 pvc塑料型材配方主要由pvc樹脂和助劑組成的，其中助劑按功能又分為：熱穩(wěn)定劑、潤滑，劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑、著色劑等。在設計pvc配方之前，首先應了解pvc樹脂和各種助劑的性能。原料與助劑pvc樹脂生產pvc塑料型材的樹脂是聚氯乙烯樹脂(pvc)，聚氯乙烯是由氯乙烯單體聚合而成的聚合物，產量僅次于pe，居第二位。pvc樹脂由于聚合中的分散劑的不同可分為疏松型(xs)和緊密型(?)兩種。疏松型粒徑為0102mm，表面不規(guī)則，多孔，呈棉花球狀，易吸收增塑劑，緊密型粒徑為01mm以下，表面規(guī)則，實心，呈乒乓球狀，不易吸收增塑劑，目前使用疏松型的較多。pvc又可分為普通級(有毒pvc)和衛(wèi)生級(無毒pvc)。衛(wèi)生級要求氯乙烯(vc)含量低于loxl0-6，可用于食品及醫(yī)學。合成工藝不同，pvc又可分為懸浮法pvc和乳液法pvc。根據國家標準gbt5761-93懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂檢驗標準規(guī)定，懸浮法pvc分為pvc-sgl到pvc-sg8jk種樹脂，其中數(shù)字越小，聚合度越大，分子量也越大，強度越高，但熔融流動越困難，加工也越困難。具體選擇時，做軟制品時，一般使用pvc-sgl、pvc-sg2、pvc-sg3型，需要加人大量增塑劑。例如聚氯乙烯膜使用sg-2樹脂，加入5080份的增塑劑。而加工硬制品時，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用pvc-sg4、vc-sg5、pvc-sg6、pvc-sg7、pvc-sg8型。如pvc硬管材使用sg-4樹脂、塑料門窗型材使用sg-5樹脂，硬質透明片使用sg-6樹脂、硬質發(fā)泡型材使用sg-7、sg-8樹脂。而乳液法pvc糊主要用于人造革、壁紙及地板革和蘸塑制品等。一些pvc樹脂廠家出廠的pvc樹脂按聚合度(聚合度是單元鏈節(jié)的個數(shù)，聚合度乘以鏈節(jié)分子量等于聚合物分子量)分類，如山東齊魯石化總廠生產的pvc樹脂，出廠的產品為sk-700；sk-800；sk1000；sk1100；sk-1200等。其sg-5樹脂對應的聚合度為10001100。pvc樹脂的物化性能見第四篇。pvc粉末為一種白色粉末，密度在135145gcm3之間，表觀密度在04-05gcm3。視增塑劑含量大小可為軟、硬制品，一般增塑劑含量0-5份為硬制品，5-25份為半硬制品，大于25份為軟制品。pvc是一種非結晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純pvc一般須在160210c時才可塑化加工，由于大分子之間的極性鍵使pvc顯示出硬而脆的性能。而且，pvc分子內含有氯的基團，當溫度達到120c時，純pvc即開始出現(xiàn)脫hcl反應，會導致pvc熱降解。因此，在加工時須加入各種助劑對pvc進行加工改性和沖擊改性，使之可以加工成為有用的產品。pvc樹脂主要用于生產各類薄膜(如日用印花膜、工業(yè)包裝膜、農用大棚膜及熱收縮膜等)、各類板、片材(其片材可用于吸塑制品)，各類管材(如無毒上水管、建筑穿線管、透明軟管等)、各類異型材(如門、窗、裝飾板)，中空吹瓶(用于化妝品及飲料)，電纜、各類注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。穩(wěn)定劑純的pvc樹脂對熱極為敏感，當加熱溫度達到90y：以上時，就會發(fā)生輕微的熱分解反應，當溫度升到120c后分解反應加劇，在150c，10分鐘，pvc樹脂就由原來的白色逐步變?yōu)辄S色紅色棕色黑色。pvc樹脂分解過程是由于脫hcl反應引起的一系列連鎖反應，最后導致大分子鏈斷裂。防止pvc熱分解的熱穩(wěn)定機理是通過如下幾方面來實現(xiàn)的。通過捕捉pvc熱分解產生的hcl，防止hcl的催化降解作用。鉛鹽類主要按此機理作用，此外還有金屬皂類、有機錫類、亞磷酸脂類及環(huán)氧類等。.置換活潑的烯丙基氯原子。金屬皂類、亞磷酸脂類和有機錫類可按此機理作用。.與自由基反應，終止自由基的反應。有機錫類和亞磷酸脂按此機理作用。.與共扼雙鍵加成作用，抑制共扼鏈的增長。有機錫類與環(huán)氧類按此機理作用。.分解過氧化物，減少自由基的數(shù)目。有機錫和亞磷酸脂按此機理作用。.鈍化有催化脫hcl作用的金屬離子。同一種穩(wěn)定劑可按幾種不同的機理實現(xiàn)熱穩(wěn)定目的。常用穩(wěn)定劑品種：1、鉛鹽類鉛鹽類是pvc最常用的熱穩(wěn)定劑，也是十分有效的熱穩(wěn)定劑，其用量可占pvc熱穩(wěn)定劑的70以上。鉛鹽類穩(wěn)定劑的優(yōu)點：熱穩(wěn)定性優(yōu)良，具有長期熱穩(wěn)定性，電氣絕緣性能優(yōu)良，耐候性好，價格低。鉛鹽類穩(wěn)定劑的缺點：分散性差、毒性大、有初期著色性，難以得到透明制品，也難以得到鮮明色彩的制品，缺乏潤滑性，易產生硫污染。常用的鉛鹽類穩(wěn)定劑有：(1)三鹽基硫酸鉛分子式為3pbopbsoh20，代號為tls，簡稱三鹽，白色粉末，密度64gcm。三鹽基硫酸鉛是最常用的穩(wěn)定劑品種，一般與二鹽亞磷酸鉛一起并用，因無潤滑性而需配人潤滑劑。主要用于pvc硬質不透明制品中，用量一般27份。(2)二鹽基亞磷酸鉛分子式為2pbopbhpo3.h2o，代號為dl，簡稱二鹽，白色粉末，密度為61gcm3。二鹽基亞磷酸鉛的熱穩(wěn)定性稍低于三鹽基硫酸鉛，但耐候性能好于三鹽基硫酸鉛。二鹽基亞磷酸鉛常與三鹽基硫酸鉛并用，用量一般為三鹽基硫酸鉛的12。(3)二鹽基硬脂酸鉛代號為dls，不如三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛常用，具有潤滑性。常與三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛并用，用量為0515份。2、金屬皂類為用量僅次于鉛鹽的第二大類主穩(wěn)定劑，其熱穩(wěn)定性雖不如鉛鹽類，但兼具潤滑性。金屬皂類可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、環(huán)烷酸等)的金屬(鉛、鋇、鎘、鋅、鈣等)鹽，其中以硬脂酸鹽最為常用，其活潑性大小順序為：zn鹽?cd鹽?pb鹽?ca鹽7ba鹽。金屬皂類一般不單獨使用，常常為金屬皂類之間或與鉛鹽及有機錫等并用。除gd、pb外都無毒，除pb、ca外都透明，無硫化污染，因而廣泛用于軟質pvc中，如無毒類、透明類制品等。常用的金屬鹽類穩(wěn)定劑有：(1)硬脂酸鋅(znst)，無毒且透明，用量大后，易引起“鋅燒”制品變黑，常與ba、ca皂并用。(2)硬脂酸鎘(cdst)，為一重要的透明穩(wěn)定劑品種，毒性較大，不耐硫化污染，抑制初期變色能力大，常與ba皂并用。(3)硬脂酸鉛(pbst)，熱穩(wěn)定性好，可兼做潤滑劑。缺點為易析出，透明差，有毒且硫化污染嚴重，常與ba、cd皂并用。(4)硬脂酸鈣(cast)，加工性能好、熱穩(wěn)定能力較低，無硫化污染，無毒，常與zn皂并用。(5)硬脂酸鋇(bast)，無毒，長期熱穩(wěn)定性好，抗硫化污染，透明，常與pb、ca皂并用。復合品種常用的有：cazn(無毒、透明)、bazn(無毒、透明)、bacd(有毒、透明)及bacdzn。3、有機錫類有機錫類為熱穩(wěn)定劑中最有效的，在透明和無毒制品中應用最廣泛的一類，其突出優(yōu)點為：熱穩(wěn)定性好，透明性好，大多數(shù)無毒。缺點為價格高，無潤滑性。有機錫類大部分為液體，只有少數(shù)為固體?？梢詥为毷褂?，也常與金屬皂類并用。有機錫類熱穩(wěn)定劑主要包括含硫有機錫和有機錫羧酸鹽兩類。(1)含硫有機錫類：主要為硫醇有機錫和有機錫硫化物類穩(wěn)定劑，與pb、cd皂并用會產生硫污。含硫有機錫類透明性好。主要品種有：a、二巰基乙酸異辛酯二正辛基錫(dottg)，外觀為淡黃色液體，熱穩(wěn)定性及透明性極好，無毒，加入量低于2份。b、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫(dmtfg)，外觀為淡黃澄清液體，為無毒、高效、透明穩(wěn)定劑，常用于扭結膜及透明膜中。(2)有機錫羧酸鹽：穩(wěn)定性不如含硫有機錫，但無硫污染，主要包括脂肪酸錫鹽和馬來酸錫鹽。主要品種有：a、二月桂酸二正丁基錫(dbtl)淡黃色液體或半固體，潤滑性優(yōu)良，透明性好，但有毒，常與cd皂并用，用量1-2份；與馬來酸錫及硫醇錫并用，用量0。51份。b、二月桂酸二正辛基錫(dotl)，有毒且價高，潤滑性優(yōu)良，常用于硬pvc中，用量小于15份。c、馬來酸二正丁基錫(dbtm)，白色粉末，有毒，無潤滑性，常與月桂酸錫并用，不可與金屬皂類并用于透明制品中。4、有機銻類具有優(yōu)秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量時，熱穩(wěn)定性優(yōu)于有機錫類，特別適于用雙螺桿擠出機的pvc配方使用。有機銻類主要包括硫醇銻鹽類、巰基乙酸酯硫醇銻類、巰基羧酸酯銻類及羧酸酯銻類等。國內的銻穩(wěn)定劑主要以三巰基乙酸異辛酯銻(st)和以st為主要成分的復合穩(wěn)定劑sthi和sth-兩種為主。五硫醇銻為透明液體，可用作透明片、薄膜、透明粒料的熱穩(wěn)定劑。sth-i可以代替京錫c-102，可抑制pvc的初期著色，熱穩(wěn)定性好，制品透明，顏色鮮艷，sth無毒，主要用于pvc水管等。5、稀土穩(wěn)定劑選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主，其氧化物和氯化物多為鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土元素的單一體或混合體。稀土元素有著相似且異?；顫姷幕瘜W性質，有著眾多的軌道可作為中心離子接受配位體的孤對電子，同時稀土金屬離子有較大的離子半徑，與無機或有機配位體主要通過靜電引力形成離子配鍵，作為絡合物的中心原子，常以d2sp3、d4dp3、f3d5ssp3等多種雜化形式形成配位數(shù)為612的絡合物。稀土元素優(yōu)良的力學性能及其分組原理都與稀土元素的幾何性質有關。因為原子和離子的半徑是決定晶體的構型、硬度、密度和熔點等物理性質的重要因素，在常溫、常壓條件下，稀土金屬鑭、鐠、釹呈雙六方晶體結構，而鈰呈立方晶體密集(面心)結構，當溫度、壓力變化時，多數(shù)稀土金屬發(fā)生晶型轉變。由于鑭系收縮，鑭系元素的原子半徑、原子體積隨原子序數(shù)增加而減小，密度隨原子序數(shù)增加而增加，但鈰與鑭、鐠、釹相比，有異常現(xiàn)象。在鑭、鈰、鐠、釹中，鑭的化學性質是最活潑，但三價鑭與c1只能生成recl正絡合物，而且此絡合物不穩(wěn)定，而鈰、鐠這些高價的稀土離子與cl生成絡合物的能力比三價的鑭要強，它們與cl配體能生成穩(wěn)定的負絡離子，因此，在稀土熱穩(wěn)定劑的選材上要綜合鑭、鈰、鐠、釹的各自優(yōu)點，在不同的應用范圍，用其高純單一體、混合體或合理搭配。稀土離子為典型的硬陽離子，即不易極化變形的離子，它們與金屬硬堿的配位原子，如氧的絡合能力很強。稀土化合物對cac03的偶聯(lián)作用，由于稀土離子和pvc鏈的氯離子之間存在強配位相互作用，有利于剪切力的傳遞從而使稀土化合物能有效地加速pvc的凝膠化，即可促進pvc塑化，又可起到加工助劑acr的作用。同時，稀土金屬離子與cpe中的c1配位，可使cpe更加發(fā)揮其增韌改性的作用。這些效能發(fā)揮的充分與否、平衡與否，與稀土復合物中的復配助劑有著相當大的關系，復合物中的潤滑體系、加工改性體系都至關重要，因此復配工藝的好壞直接影響著稀土多功能復合穩(wěn)定劑的效能。性能優(yōu)良的稀土穩(wěn)定劑應具有以下功能：(1)優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能靜態(tài)動態(tài)熱穩(wěn)定性，均與京錫8831相當，好于鉛鹽及金屬皂類，是鉛鹽的三倍及bazn復合穩(wěn)定劑的4倍?？蓮团涑蔀闊o毒、透明的，還可部分代替有機錫類穩(wěn)定劑而廣泛應用。稀土穩(wěn)定劑的作用機理為捕捉hcl和置換烯丙基氯原子，與環(huán)氧類的輔助穩(wěn)定劑具有較好的協(xié)同作用。(2)偶聯(lián)作用具有優(yōu)良的偶聯(lián)作用，與鉛鹽相比，與pvc有很好的相容作用，對于pvc-caco，體系偶聯(lián)作用較好，有利于pvc塑料門窗異型材強度的提高。用稀土穩(wěn)定劑加工的pvc型材的焊角強度比鉛鹽穩(wěn)定劑的pvc型材焊角強度要高，原料價格也高一些。(3)增韌作用與pvc樹脂和增韌劑cpe的良好的相容性以及與caco3，的偶聯(lián)作用，使pvc樹脂在加工中塑化均勻，塑化溫度低，型材的耐沖擊性能較好。稀土穩(wěn)定劑無潤滑作用，應與潤滑劑一起加入，目前我國生產的稀土復合穩(wěn)定劑是將稀土、熱穩(wěn)定劑和潤滑劑復配而成的，加入量一般為4-6份。6、復合鉛鹽穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑價格低廉，熱穩(wěn)定性好，一直被廣泛使用，但鉛鹽的粉末細小，配料和混合中，其粉塵被人吸入會造成鉛中毒，為此，科技人員又研究出一種新型的復合鉛鹽熱穩(wěn)定劑。這種復合助劑采用了共生反應技術將三鹽、二鹽和金屬皂在反應體系內以初生態(tài)的晶粒尺寸和各種潤滑劑進行混合，以保證熱穩(wěn)定劑在pvc體系中的充分分散，同時由于與潤滑劑共熔融形成顆粒狀，也避免了因鉛粉塵造成的中毒。復合鉛鹽穩(wěn)定劑包容了加工所需要的熱穩(wěn)定劑組份和潤滑劑組份，被稱作為全包裝熱穩(wěn)定劑。它具有以下的優(yōu)點：(1)復合熱穩(wěn)定劑的各種組份在其生產過程中可得到充分混合，大幅度改善了與樹脂混合分散的均勻性。(2)配方混合時，簡化了計量次數(shù)，減少了計量差錯的概率及由此所帶來的損失。(3)簡便了輔料的供應和貯備，有利于生產、質量管理。(4)提供了無塵生產產品的可能性，改善了生產條件。總之，復合熱穩(wěn)定劑有利于規(guī)模生產，為鉛鹽熱穩(wěn)定劑的發(fā)展提供了新的方向。復合鉛鹽穩(wěn)定劑一個重要指標是鉛的含量，目前所生產的復合鉛鹽穩(wěn)定劑含鉛量一般為20-60；在pvc塑料門窗型材生產上的用量為356份。表2是一些pvc型材生產用的復合鉛鹽穩(wěn)定劑的牌號和用量。7、鈣鋅復合穩(wěn)定劑鈣鋅類穩(wěn)定劑可作為無毒穩(wěn)定劑，用在食品包裝與醫(yī)療器械、藥品包裝，但傳統(tǒng)意義上的鈣鋅穩(wěn)定劑，即鈣皂鋅皂復配的穩(wěn)定劑其穩(wěn)定性相對較差，而且鈣皂用量大時透明度差，易噴霜。近年來，各生產廠家紛紛將納米水滑石和二酮鈣鋅穩(wěn)定劑體系，使鈣鋅體系的復合穩(wěn)定劑穩(wěn)定性能大大提高，但是由于這兩種物質價格均是非常昂貴的，從而復合鈣鋅價格仍然較高；同時，由于二酮與金屬離子的高絡合性，往往使pvc制品后期著色問題嚴重。鈣鋅穩(wěn)定劑的各項性能還有待進一步提高。肇慶市森德利化工有限公司通過多年的研究，開發(fā)出了新一代復合鈣鋅穩(wěn)定劑，并通過省級技術鑒定，本技術是選取適合的鎂鋁鋅輕金屬鹽經催化反應復配制備，取代傳統(tǒng)的鉛鹽等有毒穩(wěn)定劑，是國內領先，達到國際先進水平的技術。其技術要點是：7.1利用鎂、鋁、鋅等無毒輕金屬，結合中藥配伍原理，通過計算機配方優(yōu)選，合成出穩(wěn)定性優(yōu)異的新一代pvc用無毒環(huán)保型穩(wěn)定劑。其穩(wěn)定性能優(yōu)于普遍鉛鹽及鈣鋅系列穩(wěn)定劑，環(huán)保性能達到歐盟rohs標準。7.2利用結構化學理論，利用微波能，將價廉的無機材料合成為具有籠式主體結構的化合物，可以充分吸收pvc分解而產生的游離hcl分子，從而達到阻止pvc繼續(xù)分解的功能，穩(wěn)定效果優(yōu)異。7.3利用高分子復合酯為載體，配以抗氧劑、螯合劑實現(xiàn)延緩“鋅燒”，增加初期白度。7.4適當配以潤滑劑、抗氧劑等輔助成份，形成“一包化”的復合型pvc熱穩(wěn)定劑。減輕下游企業(yè)工作量，提高工作效率。森德利利用該技術生產的的czx系列無毒穩(wěn)定劑，己被廣大客戶所認可，在廣東聯(lián)塑科技有限公司、順德遠東窗藝有限公司、香港必達線纜公司、通盈塑膠（深圳）有限公司等等軟硬制品企業(yè)所廣泛使用。8、主要的輔助熱穩(wěn)定劑品種輔助墊穩(wěn)定劑本身不具有熱穩(wěn)定作用，只有與主穩(wěn)定劑一起并用，才會產生熱穩(wěn)定效果，并促進主穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果。輔助熱穩(wěn)定劑一般不含金屬，因此也稱為非金屬熱穩(wěn)定劑。輔助熱穩(wěn)定劑的主要品種有：(1)亞磷酸酯類。是一重要的輔助熱穩(wěn)定劑，與bacd、bazn復合穩(wěn)定劑及cazn復合穩(wěn)定劑等有協(xié)同作用，主要用于軟質pvc透明配方中，用量為011份。(2)環(huán)氧化合物類，與金屬皂類有協(xié)同作用，與有機錫類稀土穩(wěn)定劑并用效果好，用量為2-5份，常用的品種為環(huán)氧大豆油、環(huán)氧脂。(3)多元醇類，主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等，可與cazn復合穩(wěn)定劑并用。潤滑劑潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動性，避免熔體與設備的粘附，提高制品表面的光潔度等。根據不同成型方法，其潤滑作用側重不同：壓延成型，防止熔料粘輥；注射成型，提高流動，提高脫模性；擠出成型，提高流動，提高口模分離性；壓制及層壓成型，利于壓板與制品分離。潤滑劑的分類：.按潤滑劑成份分類，主要有飽和烴和鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酯類、脂肪族酯胺類、金屬皂類、脂肪醇和多元醇類等。.按潤滑劑的作用分類，分為內，外潤滑劑。其主要區(qū)分是依其與樹脂的相容性大小。內潤滑劑與樹脂親和力大，其作用是降低分子間的作用力；外潤滑劑與樹脂的親和力小，其作用是降低樹脂與金屬表面之間的摩擦。內外潤滑劑之分只是相對而言，并無嚴格劃分標準。在極性不同的樹脂中，內、外潤滑劑的作用有可能發(fā)生變化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸單甘油酯對極性樹脂(如pvc及pa)而言，起內潤滑作用；但對于非極性樹脂(如pe、pp)，則顯示外潤滑作用。相反，高分子石蠟等與極性樹脂相容性差，如在極性pvc中用做外潤滑劑，而在pe、pp等非極性樹脂中則為內潤滑劑。在不同加工溫度下，內、外潤滑劑的作用也會發(fā)生變化，如硬脂酸和硬脂醇用于pvc壓延成型初期，由于加工溫度低，與pvc相容性差，主要起外潤滑作用；當溫度升高后，與pvc相容性增大，則轉起內潤滑劑作用。按潤滑劑的組成可分為：飽和烴類、金屬皂類、脂肪族酰胺、脂肪酸類、脂肪酸酯類及脂肪醇類。1、飽和烴類飽和烴類按極性可分為非極性烴(如聚乙烯蠟和聚丙烯蠟)、極性烴(如氯化石蠟、氧化聚乙烯等)。飽和烴類按分子量大小可分為；液體石蠟(c16-c21)、固體石蠟(c26-c32)微晶石蠟(c32-c70)及低分子量聚乙烯(分子量100010000)等，主要用于pvc無毒外潤滑劑。(1)液體石蠟：俗稱白油，為無色透明液體，可用作pvc的透明性外潤滑劑，用量為05份左右，用量大會嚴重影響焊角強度。(2)固體石蠟，又稱為天然石蠟，白色固體，可用作pvc的外潤滑劑，用量為0110份，用量太大會影響透明度。(3)微晶石蠟，又稱為高熔點石蠟，外觀為白色或淡黃色固體，因結晶微細而稱為微晶石蠟。潤滑效果和熱穩(wěn)定性好于其他石蠟。在pvc中用量較小，一般為01-03份。(4)低分子量聚乙烯，又稱聚乙烯蠟，外觀為白色或淡黃色固體粉末，透明性差，可用于pvc擠出和壓延加工外潤滑劑，用量一般為05份以下。(5)氧化聚乙烯蠟，為聚乙烯蠟部分氧化產物，外觀為白色粉末。有優(yōu)良的內、外潤滑作用，透明性好，價格低，用量在02-10份。(6)氯化石蠟，與pvc相容性好，透明性差，與其他潤滑劑并用效果好，用量05份以下為宜。2、金屬皂類既是優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑，又是一種潤滑劑，其內、外潤滑作用兼有，不同品種側重稍有不同，潤滑性以硬脂酸鈣、硬脂酸鉛為最好。3、脂肪族酸胺包括單脂肪酸酰胺和雙脂肪酰胺兩大類，單脂肪酸胺主要呈內潤滑作用，主要品種包括乙基雙硬脂酰胺、n，n.亞乙基雙蓖麻醇酸酰胺等。4、脂肪酸類如硬脂酸，是僅次于金屬皂類而廣泛應用的潤滑劑，可用于pvc，用量少時，起內潤滑作用；用量大時，起外潤滑作用。硬脂酸的加入量低于05份。5、脂肪酸酯類(1)硬脂酸丁酯，外觀為無色或淡黃色油狀液體，在pvc中以內潤滑為主兼具外潤滑作用，用量0515份。(2)單硬脂酸甘油酯，代號gms，外觀為白色蠟狀固體，為pvc優(yōu)良內潤滑劑，對透明性影響小，加入量低于15份，可與硬脂酸并用。(3)酯蠟和皂化蠟，主要指以褐煤蠟為主要原料、經漂白等工序制成的后序產品。漂白蠟有s蠟和l蠟，皂化蠟有0蠟和op蠟。主要用于hpvc，用量01-03份。6、脂肪醇類硬脂醇，外觀為白色細珠狀物，起內潤滑作用，透明好，在pvc中用量02-05份。還可用于ps中。如季戊四醇，作為pvc高溫潤滑劑，用量02-05份。加工改性助劑1、加工助劑的作用原理由于pvc熔體延展性差，易導致熔體破碎；pvc熔體松弛慢，易導致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。因此，pvc加工時往往需要加人加工助劑，以改善其熔體上述缺陷。加工助劑為可以改善樹脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進樹脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤滑功能。.促進樹脂熔融：pvc樹脂在加熱的狀態(tài)下，在一定的剪切力作用下熔化時，加工改性劑首先熔融并粘附在pvc樹脂微粒表面，它與樹脂的相容性和它的高分子量，使pvc粘度及摩擦增加，從而有效地將剪切應力和熱傳遞給整個pvc樹脂，加速pvc熔融。.改善熔體流變性能：pvc熔體具有強度差、延展性差及熔體破裂等缺點，而加工改性劑可改善熔體上述流變性。其作用機理為：增加pvc熔體的粘彈性，從而改善離模膨脹和提高熔體強度等。.賦予潤滑性：加工改性劑與pvc相容部分首先熔融，起到促進熔融作用；而與pvc不相容部分則向熔融樹脂體系外遷移，從而改善脫模性。2、常用加工改性劑一acracr為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等單體的共聚物。除可用做加工助劑外，還可用做沖擊改性劑。我國的acr可分為acr201、acr301和acr401、acr402幾種，國外的牌號有：k120n、k125、k175、p530、p501、p551、p700、pal00等。表21-3是國內外acr加工助劑牌號對照。表3國內外acr加工助劑牌號對照。acr加工改性劑的重要作用是促進pvc的塑化，縮短塑化時間，提高熔體塑化的均勻性，降低塑花溫度。表4是用blanbende塑度儀測得的acr對塑化時間、溫度等的影響情況。在pvc塑料門窗型材中一般使用acr201或acr401，用量為15-3份。沖擊改性劑高分子材料改性的一個重要內容是改善其耐沖擊性能，pvc樹脂是一個極性非結晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；抗沖擊強度較低。加人沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)應力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴大和增長，吸收掉傳人材料體內的沖擊能，從而達到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小，以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強了分散應力的能力。目前應用比較廣泛的為有機抗沖擊改性劑。按有機抗沖擊改性劑的分子內部結構，可將其分為如下幾類。1、預定彈性體(pde)型沖擊改性劑，它屬于核一殼結構的聚合物，其核為軟狀彈性體，賦予制品較高的抗沖擊性能，殼為具有高玻璃化溫度的聚合物，主要功能是使改性劑微粒子之間相互隔離，形成可以自由流動的組分顆粒，促進其在聚合物中均勻分散，增強改性劑與聚合物之間相互作用和相容性。此類結構的改性劑有：mbs、acr、mabs和macr等，這些都是優(yōu)良的沖擊改性劑。2、非預定彈性體型(npde)沖擊改性劑，它屬于網狀聚合物，其改性機理是以溶劑化作用(增塑作用)機理對塑料進行改性。因此，npde必須形成一個包覆樹脂的網狀結構，它與樹脂不是十分好的相容體。此類結構的改性劑有：cpe、eva。3、過度型沖擊改性劑，其結構介于兩種結構之間，如abs。用于pvc樹脂的具體品種有：(1)氯化聚乙烯(cpe)是利用hdpe在水相中進行懸浮氯化的粉狀產物，隨著氯化程度的增加使原來結晶的hdpe逐漸成為非結晶的彈性體。作為增韌劑使用的c?e，含c1量一般為25-45。cpe來源廣，價格低，除具有增韌作用外，還具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化學藥品性。目前在我國cpe是占主導地位的沖擊改性劑，尤其在pvc管材和型材生產中，大多數(shù)工廠使用cpe。加入量一般為515份。cpe可以同其它增韌劑協(xié)同使用，如橡膠類、eva等，效果更好，但橡膠類的助劑不耐老化。(2)acr為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等單體的共聚物，acr為近年來開發(fā)的最好的沖擊改性劑，它可使材料的抗沖擊強度增大幾十倍。acr屬于核殼結構的沖擊改性劑，甲基丙烯酸甲酯丙烯酸乙酯高聚物組成的外殼，以丙烯酸丁酯類交聯(lián)形成的橡膠彈性體為核的鏈段分布于顆粒內層。尤其適用于戶外使用的pvc塑料制品的沖擊改性，在pvc塑料門窗型材使用acr作為沖擊改性劑與其它改性劑相比具有加工性能好，表面光潔，耐老化好，焊角強度高的特點，但價格比cpe，高13左右。國外常用的牌號如k-355，一般用量610份。目前國內生產acr沖擊改性劑的廠家較少，使用廠家也較少。(3)mbs是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三種單體的共聚物。mbs的溶度參數(shù)為94-95之間，與pvc的溶度參數(shù)接近，因此同pvc時相容性較好，它的最大特點是：加入pvc后可以制成透明的產品。一般在pvc中加人10-17份，可將pvc的沖擊強度提高615倍，但mbs的加入量大于30份時，pvc沖擊強度反而下降。mbs本身具有良好的沖擊性能，透明性好，透光率可達90以上，且在改善沖擊性同時，對樹脂的其他性能，如拉伸強度、斷裂伸長率等影響很小。mbs價格較高，常同其他沖擊改性劑，如eav、cpe、sbs等并用。mbs耐熱性不好，耐候性差，不適于做戶外長期使用制品，一般不用做塑料門窗型材生產的沖擊改性劑使用。(4)sbs為苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物，也稱為熱塑性丁苯橡膠，屬于熱塑性彈性體，其結構可分為星型和線型兩種。sbs中苯乙烯與丁二烯的比例主要為3070、4060、2872、4852幾種。主要用做hdpe、pp、ps的沖擊改性劑，其加入量515份。sbs主要作用是改善其低溫耐沖擊性。sbs耐候性差，不適于做戶外長期使用制品。(5)abs為苯乙烯(40-50)、丁二烯(2530)、丙烯腈(25-30)三元共聚物，主要用做工程塑料，也用做pvc沖擊改性，對低溫沖擊改性效果也很好。abs加入量達到50份時，pvc的沖擊強度可與純abs相當。abs的加入量一般為520份，abs的耐候性差，不適于長期戶外使用制品，一般不用做塑料門窗型材生產的沖擊改性劑使用。（6）eva是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物，醋酸乙烯酯的引入改變了聚乙烯的結晶性，醋酸乙烯酯含量大量差，而且eva與pvc折光率不同，難以得到透明制品，因此，常將eva與其它抗沖擊樹脂并用。eva添加量為10份以下。上述幾種沖擊改性劑改性pvc性能比較見表5所示。4、橡膠類抗沖擊改性劑是性能優(yōu)良的增韌劑，主要品種有：乙丙橡膠(epr)、三元乙丙橡膠(epdm)、丁腈橡膠(nbr)及丁苯橡膠、天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、聚異丁烯、丁二烯橡膠等，其中epr、epdm、nbr三種最常用，其是改善低溫耐沖擊性優(yōu)越，但都不耐老化，塑料門窗型材一般不使用這類沖擊改性劑。常用的其它助劑1、光穩(wěn)定劑pvc制品多數(shù)暴露在陽光和其它各種光線下，根據制品應用環(huán)境添加一定量的光穩(wěn)定劑可防止和延緩其分解和老化，延制品使用壽命。光穩(wěn)定劑大體可以分為四類：(1)光屏蔽劑。如鈦白和碳黑，可以阻擋紫外線進入型材的內部，以阻止聚合物的光降解進行。如加入2的碳黑的ldpe片材其耐老化程度比不加碳黑的ldpe片材提高20倍。鈦白對型材的耐老化程度有較大的提高，鈦白應使用金紅石型的，在pvc塑料門窗型材中的使用量在3-6份。(2)紫外線吸收劑。可以強烈吸收280-400nm的紫外線，轉換成可見光或熱量。常用的有uv531、uv-327、uv-326、uv-p等產品，用量一般為01-05。但價格較高。(3)淬滅劑。主要是消滅受激發(fā)的聚合物分子的能量，使之回到基態(tài)。具體品種為鎳、鈷絡合物，品種有光穩(wěn)定劑2002、光穩(wěn)定劑1084等。一般與其它光穩(wěn)定劑配合使用，用量01-05。(4)自由基捕捉劑。是一種高效的光穩(wěn)定劑，它捕捉光降解分解出的自由基，終止降解反應的進行。一般使用在ldpe農膜中。品種主要有：光穩(wěn)定劑gw-540、gw544、cw-310、bw10ld、光穩(wěn)定劑744、光穩(wěn)定劑622、光穩(wěn)定劑944等，用量002-05。2、填料使用填料的主要目的是占據空間以降低成本，當然，一些填料也賦予材料一些特殊的性能，如阻燃、導電、導熱、剛性等。填料的主要指標為：白度、粒徑、顆粒形狀和顆粒表面活性。其主要品種有：(1)碳酸鹽類主要為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和活性碳酸鈣。一般在pvc塑料型材使用的是活性輕質碳酸鈣，粒徑為300目700目。(2)炭黑如天然氣槽黑、混氣槽黑、高耐磨爐黑、熱裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡膠的補強，有些品種亦作填充劑，如用于導電和防靜電高分子材料制品中。(3)硫酸鹽類有硫酸鋇、硫酸鈣、鋅鋇白(立德粉)等，主要作填充劑，也有著色作用，硫酸鋇可減少x光透過度。(4)金屬氧化物如氧化鋁、氧化鐵、氧化錳、氧化鋅、氧化銻、氧化鎂、氧化鐵、磁粉等，作填充劑和著色劑。(5)金屬粉如鋁、青銅、鋅、銅、鉛等粉末，作裝飾用和改善導熱性。在塑料型材生產中有時用銅粉、鋁粉生產仿鋁窗的型材。(6)含硅化合物陶土中最常使用的為高嶺土，作填充劑。硬質陶土有補強作用?；圩魈畛鋭?7)纖維類如玻璃纖維、硼纖維、碳纖維等，作增強劑。型材的配方設計pvc塑料型材配方設計原則1、樹脂應選擇pvc-sc5樹脂或pvc-sg4樹脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯樹脂。2、須加入熱穩(wěn)定體系。根據生產實際要求選擇，注意熱穩(wěn)定劑之間的協(xié)同效應和對抗效應。不同熱穩(wěn)定體系的特點如上表所述：3、須加入沖擊改性劑?？梢赃x擇cpe和acr沖擊改性劑。根據配方中其它組成以及擠出機塑化能力，加入量在812份。cpe價格較低，來源廣泛；acr耐老化能力、焊角強度高。4、適量加入潤滑系統(tǒng)。潤滑系統(tǒng)可以降低加工機械負荷，使產品光滑，但過量會造成焊角強度下降。5、加入加工改性劑可以提高塑化質量，改善制品外觀。一般加入acr加工改性劑，加入量1-2份。6、加入填料可以降低成本，增加型材的剛性但對低溫沖擊強度影響較大，應選擇細度較高的活性輕質碳酸鈣加人，加入量在5-15份。7、必須加入一定量的鈦白以起到屏蔽紫外線的作用。鈦白應選擇金紅石型，加入量在4-6份。必要時可以加入紫外線吸收劑uv-531、uv327等以增加型材的耐老化能力。8、適量加入蘭色和熒光增白劑，可以明顯改善型材的色澤。9、在設計配方中應盡量簡化，盡量不加入液體助劑，并且根據混合工序要求(見混合問題)分批按加料順序把配方分為i號料、號料、號料分別包裝。各類配方實例及特點從使用的熱穩(wěn)定劑分類：1、有機錫穩(wěn)定劑配方pvcsg-5100份硫醇錫(京錫8113)2-3份硬脂酸鈣1-2份acr4011-2份cpe(35)8-10份活性輕鈣6-8份鈦白(金紅石型)4-6份pe蠟05-1份該配方特點：無毒，粉塵污染小，型材焊接強度高。缺點：價格高，生產時有味，不能與使用鉛鹽穩(wěn)定劑的pvc物料混合使用。2、稀土穩(wěn)定劑配方pvc-sg5100份稀土復合穩(wěn)定劑4-6份acr4011-2份cpe(35)8-10份活性輕鈣6-8份鈦白(金紅石型)4-6份pe蠟02-05份該配方特點：無毒，型材焊接強度較高。缺點：價格較高。3、復合鉛鹽穩(wěn)定劑配方1pvc(k66-68)100份復合鉛sms50011fp5份baerorapid10f1份baerodurest-38份活性輕鈣5份鈦白(金紅石型)5份4、復合鉛鹽穩(wěn)定劑配方2pvc-sg5100份復合鉛(hj-301)5份硬脂酸03份acr4012份cpe(35)10份活性輕鈣6份鈦白(金紅石型)4份該配方特點：生產中鉛污染小，加工流動性好，操作簡便，價格適中。5、鉛鹽穩(wěn)定劑配方pvc-sg5100份三鹽3份二鹽15份硬脂酸鈣05份硬脂酸鋇05份硬脂酸鉛05份硬脂酸05份acr4012份cpe(35)10份活性輕鈣8份鈦白(金紅石型)4份氧化pe蠟03份石蠟03份該配方特點：成本低，穩(wěn)定性好。缺點：生產中易發(fā)生鉛污染，配料操作麻煩。使用的沖擊改性劑有cpe和acr兩種，以上列舉的均為cpe的配方，我國有許多工廠生產cpe，價格較低。而acr沖擊改性劑在國外使用較多，特點是加工性能好，型材焊接性能好，耐老化好，價格比cpe稍高一些。下面一例為使用acr沖擊改性劑的配方：6、acr沖擊改性劑配方pvc(k65)100份二鹽3份硬脂酸鈣05份硬脂酸鋇05份硬脂酸鉛05份硬脂酸05份acrk125p08份acrk17505份acrkm355p6份活性輕鈣6份鈦白(金紅石型)4份pe蠟02份7、鈣鋅配方黑色電線料配方1：pvc100dinp60大豆油d813.2czx-6825cc-r30h250030sa18010.2pe-wax0.4黑漿8無毒電線基礎配方2:pvc(5型)100dinp42大豆油4czx-6824.5pe蠟1重鈣(1000目)25輕鈣(活性1250目)25過電線電纜ul105測試實用配方pvc100totm60鈣鋅czx-6815caco350抗氧劑0.5三氧化二銻3hst0.2pe-wax0.445p(85a)pvc插頭料pvc（k=58-60）100增塑劑dop/didp/totm45環(huán)氧大豆油（epoxy）3cac0340-60安定劑czx-6814-6內潤滑劑lb-8160.6外潤滑劑lb-7100.2外潤滑劑pe蠟0.2upvc給水管基準配方pvc100tio23acr2cpe8caco32030czx-1184pe-wax0.8群青適量不規(guī)則型材配方pvc100caco350hst0.518醇0.5wax0.6czx-2284.2acr5cpe3群青、增白劑適量tio22.5上列配方僅供參考，企業(yè)在確定自己生產配方時還要根據企業(yè)的設備能力，各種助劑的來源以及質量穩(wěn)定情況和價格成本來確定。一旦配方確定后，不要經常改變配方，以穩(wěn)定生產。配方的改變往往造成物料流動性能的變化，影響模具和擠出工藝控制。塑料門窗型材加工工藝部分在塑料門窗型材生產中，往往因為型材的外觀出現(xiàn)一些問題造成產品質量不合格，不能正常生產，例如：型材的外觀質量不好、型材的截面尺寸超差、型材彎曲度大、經?？ㄔ诙ㄐ湍＞咧谢驍D出型坯邊部流速過快，造成波浪邊等問題。雖然這些并不是大問題，在實際生產中經常出現(xiàn)，但對于生手，如解決不當，就會嚴重影響生產的正常進行。遇到這些問題應認真地分析一下毛病出在那里，找到了毛病所在，問題也就迎刃而解了。但情況往往是錯綜復雜、是多方面的，要逐一排除。型材外觀質量問題經常出現(xiàn)的影響型材的外觀質量主要有：劃痕、收縮痕、麻點、雜質。劃痕擠出生產中型材表面出現(xiàn)連續(xù)的劃痕一般是擠出模具和定型模具所造成的。首先分析確定劃痕是由那個部位造成的，簡單方法是在擠出生產中將定型模與機頭模具分開距離，觀察物料從擠出模具擠出后的型材是否有劃痕。如果沒有，那肯定是通過定型模具產生的劃痕。打開定型模具找到劃痕產生的地方，問題往往出現(xiàn)在定型模具真空縫中，由于塑化的物料存在塑化不均勻的部分或分散不均勻的助劑等，在擠出中會從塑化的型坯中分離出來，被吸附在真空縫上，造成對所通過的型坯的劃傷。對于這種情況，只要將夾在真空縫中的雜質清理干凈，劃傷也就解決了。有時因雜質堅硬會造成定型模具中定型面的損傷，應該用很細的砂紙（目以上）將損傷的表面磨平。千萬不能魯莽行事，否則會造成模具的根本性損壞。如果發(fā)現(xiàn)劃痕產生在擠出模具中，一般都是因物料中的雜質卡在機頭模具中造成的。不要急于拆卸模具，應先在擠出生產中試試是否可以將雜質清除。一般最容易造成劃痕的位置在口模出口處，因為口模處縫隙小，最容易卡住雜質。還有當物料進入口模時壓力升高，物料中的各種助劑與樹脂相容性隨壓力升高而變好。當物料流出口模時壓力迅速下降為零，少量的助劑就會從物料里析出到型材的表面，物料在出口模時會出現(xiàn)高分子材料特有的熔體出口膨脹現(xiàn)象，型材表面的析出物被刮在接近口模出口處，造成口模出口處光潔度下降，嚴重時就會劃傷型材型坯。對于這種情況，可以采用厚銅質小片小心地插入到口模內將吸附物刮掉。如果多次處理仍無效，可能吸附物的位置靠里面難以清除或者是雜質卡在口模進口處，只能通過拆模清理雜質。在正常生產操作中，模具的光潔度是影響型材表面質量的關鍵因素。在維修中應特別注意，嚴防劃傷模具內部、定型模具的表面，尤其是口模平直段。如需要打磨，必須用很細的砂紙（如用目以上的砂紙）打磨，打磨后還應拋光處理。析出物質多且常被吸附在模具表面的原因，一是模具不夠光滑，尤其是口模平直段應達到鏡面的光潔度，口模出口處應有一個的圓弧角以減少因直角對物料的阻力。二是配方中潤滑劑以及在加工中熔化的助劑與樹脂相容性較差，易析出。析出時將粉狀助劑如填料、鈦白粉等帶出。其中具有外潤滑作用的助劑和樹脂相容性較差，析出情況最嚴重。降低這些助劑的用量可相應減少析出。但應在不影響擠出加工正常進行為前提。一般生產中物料或多或少都有析出，如果模具內部光滑，少量的析出并不影響正常生產。如果模具內部粗糙，析出物的積累就多，型材外觀質量也就難以保證。往往新的模具更容易造成劃痕，這是因為模具的光潔度還不夠高，使用中，物料的擠出流動過程也是對模具的拋光過程，模具的光潔度高了，劃痕就相對少了。收縮痕收縮痕不同于劃痕，它在型材表面呈光滑的凹痕。有時用手摸不到但在光線下可以看到。產生原因主要是型材內腔室中的內筋在冷卻收縮時拉動了外表面。內筋對于型材的物理、力學性能和塑料門窗的使用性能起著非常重要的作用。內筋的冷卻定型是靠外壁冷卻定型的間接定型，在內筋相連外壁表面在冷卻定型后出現(xiàn)凹痕，原因有兩個：一是內筋壁過厚，一般內筋的壁厚應是型材外壁厚度的，壁厚收縮力大；二是外壁冷卻真空定型吸附力小。為了避免內腔室筋收縮造成表面的凹陷，可減薄筋的厚度以減少其收縮力。加大表面的真空冷卻時真空度和冷卻速度，也可以避免出現(xiàn)外壁被內筋拉出的凹痕。此外，加工工藝條件，特別是口模的溫度、擠出速度、牽引定型速度、真空度都是影響型材正常定型的因素，例如：擠出速度與牽引速度的協(xié)調，牽引速度低，型材壁厚，出口膨脹大，貼定型模具力也大，有利于型材的定型。相反，型材出口尺寸小，靠真空力也難以正常貼在定型模具上定型?？谀囟雀?，物料粘度低，容易被真空吸附冷卻定型。但物料溫度高，收縮也大，出口膨脹小，也是不利的因素。內筋的正常冷卻定型不能看成是小事，內筋彎曲不直不僅影響型材外觀質量，也影響型材內在質量，往往會因冷卻不均勻，產生內應力。內應力的存在會造成型材的物理力學性能如低溫沖擊性能的不合格或造成型材的彎曲變形。內筋彎曲的主要成因是模具中內筋部位出料速度快于周圍外壁的擠出速度；內筋壁薄甚至破裂的成因則是內筋出料速度低于周圍外壁的擠出速度被外壁拉薄或拉裂。內筋斜的成因有工藝上操作的問題如冷卻定型時口模出口的型坯與定型模具不在同一軸線上，冷卻速度不均勻（有水的問題也有模具的問題）等，也有模具中物料流動分配狀況的問題，總之要綜合分析解決。麻點和雜質麻點和雜質是由物料中的揮發(fā)物（多為水分）和不熔化的雜質造成的。這些雜質和揮發(fā)物來自兩個途徑，一從原料來，樹脂、穩(wěn)定劑、改性劑、填料等。樹脂中的雜質和揮發(fā)物在國家標準中有明文規(guī)定，進廠時應檢驗是否合格，特別應嚴格控制樹脂的含水量、黑、黃點和晶點數(shù)。各種助劑的質量也是麻點和雜質的主要來源。一個企業(yè)應建立起嚴格的質量管理體系，從進廠的原料檢驗開始。否則出現(xiàn)事故，難以找出問題出在哪里，拖延了解決問題的時間，造成不應有的損失。除了原料帶來的麻點、雜質外，有時也因生產操作不當造成麻點、雜質增多，如配料、混料、運輸時混進其它雜質。在摻入回收料時應特別注意不得將已分解變色或污染的回收料加入，生產中這種因小失大的現(xiàn)象經常出現(xiàn)。此外，在混合物料后應將物料過篩，除去大顆粒物質。同時注意在整個生產過程中防塵、防水，保持生產環(huán)境的整潔和對廢品的及時回收處理。杜絕和減少由各個生產環(huán)節(jié)帶進雜質。再就是在高速捏合物料時，水分揮發(fā)后未及時排出卻被冷凝在鍋蓋上，高速捏合中微細粉末如鈦白、碳酸鈣遇到后被吸附，混合干燥結成顆粒。它們是不熔化的無機物質，混入