擠出成型PVC低發(fā)泡制品的技術(shù)1

1、擠出成型 PVC低發(fā)泡制品的技術(shù)12007-12-15 11:251、前言擠出成型 PVC發(fā)泡制品，在上個(gè)世紀(jì)60 年代初國(guó)際上就已經(jīng)有了應(yīng)用，PVC發(fā)泡技術(shù)經(jīng)過(guò)近40 年的不斷研究開(kāi)發(fā)，在技術(shù)與應(yīng)用這兩方面都有了很大的發(fā)展，近幾年來(lái)發(fā)展的更加迅速，而且它的重要性還在不斷的提高，這是因?yàn)镻VC發(fā)泡制品具有很多優(yōu)異性能所決定的，特別是PVC低發(fā)泡制品它的綜合性能非常突出，和普通不發(fā)泡PVC制品相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）低導(dǎo)熱性，即隔熱保溫效果好；（ 2）優(yōu)異聲波阻尼性，即有良好的隔音效果；（ 3）二次成型加工性能好，類(lèi)似于木材，可鋸、可釘、可刨、可鉆，同時(shí)也可粘結(jié)；（ 4）高阻燃性，即防火性能好；

2、（ 5）化學(xué)性能穩(wěn)定，有優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性；（ 6）優(yōu)異的耐候性，同時(shí)有防蛀、防水等性能；（ 7）利用 PVC的發(fā)泡技術(shù)可有效地降低制品單位體積內(nèi)樹(shù)脂的含有量，從而降低制品的成本；（ 8）PVC低發(fā)泡制品對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，并可再生利用，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。（國(guó)外專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)證明，PVC對(duì)環(huán)境無(wú)害，歐洲PVC制品委員會(huì)本世紀(jì)初公布的一份研究報(bào)告顯示，PVC不易分解，在需要進(jìn)行深埋處理的垃圾中摻有PVC制品不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。從而否定了長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為PVC會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的推測(cè)，這項(xiàng)研究是由瑞典國(guó)家環(huán)保局以及三所瑞典和德國(guó)的大學(xué)聯(lián)合完成的。）由于 PVC低發(fā)泡制品有上述這些特點(diǎn)，而且這些特點(diǎn)和木材十分相似，因

3、此PVC低發(fā)泡制品又稱(chēng)為合成木材，其綜合物理性能要優(yōu)于天然木材，已能與天然木材相抗衡。我國(guó)PVC低發(fā)泡制品（有時(shí)也被稱(chēng)為PVC微發(fā)泡制品）在全國(guó)塑膠工業(yè)" 十五規(guī)劃和2015 規(guī)劃 " 中已確定，在建筑用塑膠方面將大力推行以塑代木，鼓勵(lì)研制和生產(chǎn)PVC低發(fā)泡型材與板材等仿木材料。上世紀(jì)90 年代末，國(guó)外有關(guān)資料論述，塑料仿木材料已經(jīng)被認(rèn)定是木材良好的替代品，在未來(lái) 50 年里沒(méi)有其它的類(lèi)似材料能代替。我國(guó)已把 PVC低發(fā)泡大型板材等定為國(guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)品，（高新技術(shù)產(chǎn)品目錄中代碼為）。近年來(lái)，我國(guó)已有 30 多家企業(yè)引進(jìn) 40 多條 PVC低發(fā)泡生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品用于家俱、裝修等

4、行業(yè)，取代各種木材，市場(chǎng)正在開(kāi)拓中。我國(guó)已獲得了 2008 年奧運(yùn)會(huì)主辦權(quán)，在奧運(yùn)場(chǎng)館等建設(shè)中，PVC低發(fā)泡產(chǎn)品是重點(diǎn)推廣采用的新型裝飾材料之一。大連實(shí)德集團(tuán)，目前已具備了年產(chǎn)12000 噸 PVC低發(fā)泡室內(nèi)裝飾板材的能力。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家近年來(lái)PVC低發(fā)泡材料發(fā)展也很快，所以PVC低發(fā)泡技術(shù)是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。目前世界上有許多擠出成型發(fā)泡制品的工藝方法，如（1）萊芬豪舍（Reifenhuser）工藝法；（2）塞路卡（ Celuka ）工藝法；（ 3）巴斯夫（ BASF）工藝法；（4）阿姆塞爾（ Armocel ）工藝法。以及上述方法的組合等。所有擠出成型發(fā)泡方法可分為自由發(fā)泡法和可控發(fā)泡法（

5、內(nèi)部發(fā)泡或結(jié)皮發(fā)泡）兩種基本方法。PVC低發(fā)泡擠出成型制品也離不開(kāi)上述兩個(gè)方法，根據(jù)筆者多年來(lái)研究、實(shí)踐認(rèn)為，PVC低發(fā)泡成型技術(shù)有自身的特殊性，主要有兩個(gè)方面：一方面，PVC低發(fā)泡制品的生產(chǎn)技術(shù)對(duì)原料、配方、設(shè)備、模具等生產(chǎn)工藝都有特殊要求，與不發(fā)泡制品有所不同；另一方面，由于影響發(fā)泡的因素較多，同時(shí)因發(fā)泡對(duì)工藝設(shè)備的影響也比較大，因此掌握這種生產(chǎn)技術(shù)的難度也就相應(yīng)較大。上述兩方面原因直接影響了PVC低發(fā)泡產(chǎn)品的生產(chǎn)，進(jìn)而影響該產(chǎn)品的市場(chǎng)開(kāi)拓。為此本文從理論與實(shí)踐兩個(gè)方面著手，對(duì)PVC低發(fā)泡技術(shù)作比較詳細(xì)的介紹。2、 PVC發(fā)泡制品對(duì)原料的要求由于 PVC發(fā)泡制品的原料包括PVC樹(shù)脂和各種助

6、劑，而發(fā)泡技術(shù)受原料的影響又較大，因此我們先從PVC樹(shù)脂本身的特性進(jìn)行分析。PVC 分子結(jié)構(gòu)的影響因素PVC是高分子聚合物，決定PVC分子量的是鏈增長(zhǎng)速率（Kp）和鏈自由基向單位轉(zhuǎn)移速率（Ktrm ）的比值，若以平均聚合度（P）表示，則有：P=Kp/Ktrm ； Kp 與 Ktrm 的值均隨著聚合溫度的升高而增大。由于鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的活化能更高些， 聚合溫度升高會(huì)使鏈轉(zhuǎn)移速度增加得更快。 因此，聚合溫度越高所得樹(shù)脂的平均分子量就越小。平均聚合度 P 和 K 值的關(guān)系如下：參照疏松型 PVC樹(shù)脂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如表 1。PVC表 1 ：SG1SG2SG3SG4SG5SG6SG7SG8平均聚合1350-125

7、01250-11501100-1000950-850850-750750-650度 P粘數(shù)77-7574-7372-7170-6968-6665-6362-6059-55K 值PVC 分子鏈上結(jié)構(gòu)單元的連接方式基本為" 頭 - 尾 " 結(jié)構(gòu)。將 PVC分子鏈人為地?cái)[放成平面鋸齒形后，相鄰 Cl 原子多位于平面的兩側(cè)。但是有連續(xù)8 個(gè)以上結(jié)構(gòu)單元連接的長(zhǎng)間同序列在整個(gè)分子鏈中占的比例并不大，在長(zhǎng)間同序之間常夾雜著短間同序列和無(wú)規(guī)序列。差不多每條PVC分子鏈的一端均為雙鍵：CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH=CHCl， 由于除了PVC鏈自由基向單體轉(zhuǎn)移的情況，還存在鏈自由

8、基內(nèi)轉(zhuǎn)移，故而差不多每條PVC分子鏈上都有少量支鏈。聚合溫度較高時(shí)得到的高型號(hào)樹(shù)脂，其分子量較小，端雙鍵和支鏈相對(duì)來(lái)說(shuō)要多一些。由于PVC的降解總是從穩(wěn)定性較差的端雙鍵和支化點(diǎn)附近開(kāi)始的，所以PVC高型號(hào)樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性要差些，這種現(xiàn)象已明顯地反映在成型加工過(guò)程中。另外，聚合溫度較低時(shí)， PVC鏈結(jié)構(gòu)更多取向" 頭- 尾 " 序列和間同立構(gòu)形式，所以聚合溫度越低，所得PVC分子的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性越高，結(jié)晶能力越強(qiáng)，結(jié)晶速度越快。常用PVC樹(shù)脂的結(jié)晶度介于510%， - 75下聚合得的PVC樹(shù)脂其結(jié)晶度可達(dá)25%左右。根據(jù)筆者的實(shí)踐，K 值在 55-68 的 PVC樹(shù)脂都可用來(lái)制

9、造硬質(zhì)發(fā)泡體即硬質(zhì)PVC低發(fā)泡制品，這和過(guò)去資料、書(shū)本上提供的K 值有差別。而K 值在 69-77 的 PVC樹(shù)脂被證明適用于制造軟發(fā)泡體。生產(chǎn)PVC樹(shù)脂的方法有很多種，懸浮法、乳液法和本體法聚合的PVC樹(shù)脂都是發(fā)泡制品可用的原料，通常以懸浮和本體聚合的 PVC樹(shù)脂為宜。 PVC共聚物和接枝聚合物（粒狀高聚物）也有良好的加工性，因?yàn)閮r(jià)格因素而很少使用。上述論述中反映PVC樹(shù)脂化學(xué)結(jié)構(gòu)有缺陷，而理想的PVC聚合物應(yīng)該是嚴(yán)格" 頭 - 尾 " 結(jié)構(gòu)。對(duì)于與PVC有相似結(jié)構(gòu)的低分子（2， 4- 二氯戊烷）模型化合物熱失重和其他熱性能研究發(fā)現(xiàn)，其熱分解溫度高達(dá)290- 320，而工

10、業(yè)PVC以明顯的速度分解時(shí)的溫度范圍為87- 127。原因是PVC分子鏈中存在支化、不飽和鍵、不穩(wěn)定氯、引發(fā)劑殘基、含氯基團(tuán)，頭- 頭結(jié)構(gòu)等化學(xué)缺陷結(jié)構(gòu)，這些缺陷結(jié)構(gòu)是發(fā)生降解、導(dǎo)致熱穩(wěn)定性下降的引發(fā)點(diǎn)。所以在PVC塑料加工成型的溫度條件下，PVC會(huì)因脫氯化氫作用，自動(dòng)氧化，以及大分子鏈?zhǔn)艿綑C(jī)械剪切而遭到破壞并引發(fā)降解作用。這些引發(fā)降解的因素往往是同時(shí)出現(xiàn)的，但在細(xì)節(jié)上還不十分清楚，對(duì)此已有許多資料關(guān)于這一問(wèn)題的研究論述。根據(jù) PVC熱降解的機(jī)理， 需要熱穩(wěn)定劑， 對(duì)作為熱穩(wěn)定劑物質(zhì)有下列要求：熱穩(wěn)定劑必須具有防止PVC分子鏈中脫除氯化氫的作用，或者至少能阻止這一反應(yīng)，終止降解作用，另外，穩(wěn)定

11、劑能阻止PVC分子鏈中多烯序列結(jié)構(gòu)的形成，并能破壞碳正離子鹽和鈍化金屬雜質(zhì)補(bǔ)救型作用。因此，可以將穩(wěn)定作用區(qū)分如下：一類(lèi)是終止降解型：(1)吸收氯化氫；（ 2）消除引發(fā)位；（ 3）防止自動(dòng)氧化。另一類(lèi)是補(bǔ)救型：（ 1）向多烯序列加成； （2）破壞碳正離子鹽； （3）鈍化降解副產(chǎn)物。商品化的熱穩(wěn)定劑已達(dá)數(shù)百種，常用的有堿式鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑，金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑，有機(jī)錫穩(wěn)定劑，復(fù)合穩(wěn)定劑等四大類(lèi)。此外稀土、一些環(huán)氧化合物，亞磷酸脂、多元醇和含氮類(lèi)有機(jī)物等輔助熱穩(wěn)定劑也得到應(yīng)用。選用PVC用穩(wěn)定劑主要考慮三個(gè)方面的因素，即穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定效果，穩(wěn)定劑的配混工藝性，以及穩(wěn)定劑對(duì)塑料材料或制品性能的影響。加工 PV

12、C低發(fā)泡制品穩(wěn)定劑的選擇常用于加工PVC低發(fā)泡干混料的穩(wěn)定劑有：（ 1）鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑； （2）有機(jī)錫類(lèi)穩(wěn)定劑； （ 3）金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑?？筛鶕?jù)制品，加工設(shè)備和應(yīng)用范圍來(lái)選擇穩(wěn)定劑。應(yīng)該優(yōu)先選擇使制品加工性能好，耐候性好，對(duì)人體無(wú)害的穩(wěn)定劑。目前鉛系穩(wěn)定劑占主要比例，因?yàn)樗麄儍r(jià)格低廉，易于加工，應(yīng)用范圍廣，適用于型材、板材、管材和片材等。當(dāng)溫度穩(wěn)定性和透明性要求很?chē)?yán)格時(shí)，采用有機(jī)錫穩(wěn)定劑。在確定配方時(shí)，應(yīng)注意到不同的穩(wěn)定系統(tǒng)，除了他們實(shí)際穩(wěn)定效果之外，還對(duì)發(fā)泡劑有活化效果。其它一些物質(zhì)也具有穩(wěn)定的效果，但只用于自身穩(wěn)定，所以分別叫做共穩(wěn)定劑螯合物，紫外線(xiàn)吸收劑和抗氧劑。其穩(wěn)定劑的主要代表是環(huán)氧化

13、合物。他們作高分子量化合物或低分子量化合物。其中對(duì)人體健康無(wú)害的典型代表是環(huán)氧大豆油。因?yàn)閹缀跛蟹€(wěn)定劑都含有金屬，環(huán)氧化合物與其發(fā)生協(xié)同作用，以提高光穩(wěn)定性。另外，環(huán)氧化合物還用作加工助劑來(lái)提高表面光潔度。烷基和腈基亞磷酸鹽用作螯合物，他們可降低由于 HCl 的脫出而產(chǎn)生的金屬氧化物的活性，從而提高光熱穩(wěn)定性。紫外線(xiàn)吸收劑能將對(duì)PVC有害的高能紫外線(xiàn)轉(zhuǎn)化為熱，從而提高制品的光穩(wěn)定性。苯酚和有機(jī)硫化物主要用作抗氧劑，它們通過(guò)吸收由于氧化而產(chǎn)生的射線(xiàn)，從而緩解 PVC的熱氧化分解。加工 PVC低發(fā)泡制品潤(rùn)滑劑的選擇為了改善 PVC熔體的流動(dòng)性和防止熔融混合物粘附在加工設(shè)備上而添加的助劑叫潤(rùn)滑劑。

14、聚合物加工中，在熔融及輸送過(guò)程中，由于剪切力的作用，聚合物分子間及聚合物與加工設(shè)備接觸面之間會(huì)有摩擦現(xiàn)象產(chǎn)生。適當(dāng)?shù)哪Σ磷饔媚芡ㄟ^(guò)產(chǎn)生摩擦熱，而改善 PVC配混物的混合和熔融效果，有利于提高熔融物的塑化質(zhì)量。但過(guò)大的摩擦能導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大，摩擦熱過(guò)高時(shí)，還會(huì)因過(guò)熱引起 PVC變色或分解。為減少過(guò)大的摩擦作用， 需加入潤(rùn)滑劑。 潤(rùn)滑劑常分為外潤(rùn)滑劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑兩種。 實(shí)踐證明含發(fā)泡劑的 PVC熔體，其粘度對(duì)剪切速率的敏感性比不含發(fā)泡劑的 PVC熔體大一些。在相同的溫度和剪切條件下，含有發(fā)泡劑的PVC熔體粘度比不含發(fā)泡劑的 PVC熔體小。分析其原因，可能是氣體分子在 PVC分子間起了隔離、潤(rùn)滑的作用

15、，因此PVC低發(fā)泡制品潤(rùn)滑和PVC不發(fā)泡制品有所不同。使用潤(rùn)滑劑的目的是使PVC的擠出過(guò)程簡(jiǎn)易。內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑在使用效果上的區(qū)別是：外潤(rùn)滑劑用來(lái)降低由于熔體與金屬部分（如：螺桿、機(jī)筒、模腔）接觸產(chǎn)生的摩擦；內(nèi)潤(rùn)滑劑通過(guò)改變分子間摩擦，而改變?nèi)垠w的流變行為和粘度，并具有改進(jìn)熔體流動(dòng)性與均勻性的功能。兩種潤(rùn)滑作用的區(qū)分，關(guān)鍵是聚合物與潤(rùn)滑劑之間的相容性。內(nèi)潤(rùn)滑劑具有較大的相容性，而外潤(rùn)滑劑則具有較小的相容性。但相容性往往隨著溫度和壓力的上升而改善，此時(shí)原為外潤(rùn)滑劑的又能成為內(nèi)潤(rùn)滑劑，所以?xún)烧咧g并無(wú)嚴(yán)格的界限。在許多的情況下，一種潤(rùn)滑劑往往同時(shí)起到內(nèi)外潤(rùn)滑的作用，但以某一種潤(rùn)滑作用為主。在 P

16、VC低發(fā)泡擠出成型過(guò)程中應(yīng)注意的一個(gè)因素是：熔體應(yīng)平滑地流過(guò)型腔，以形成光滑，不易破裂它的表面。潤(rùn)滑劑對(duì)型腔表面光潔度，發(fā)泡氣體的混合與分布都有影響，從而影響PVC發(fā)泡體的泡孔。通常在 PVC配方中使用幾種潤(rùn)滑劑。（ 1）金屬皂類(lèi)：硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鎘等；（ 2）飽和烴類(lèi)：白油（液體石蠟） 、石蠟、聚乙烯蠟等；（ 3）脂肪酸及其脂類(lèi)：高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪醇、多元醇脂、硬脂酸、硬脂醇等。在 PVC低發(fā)泡制品的擠出配方中，這三種潤(rùn)滑劑往往需要同時(shí)存在，筆者對(duì)此做了大量的試驗(yàn)。潤(rùn)滑即對(duì)擠出制品的質(zhì)量， 對(duì)擠出過(guò)程的能耗， 對(duì)模具清模周期的長(zhǎng)短等都有很大影響。 擠出相同質(zhì)量

17、的制品，能耗相差 30 100%，清模周期相差 15 倍。可見(jiàn)潤(rùn)滑劑在 PVC低發(fā)泡制品擠出過(guò)程中作用非常大。加工 PVC低發(fā)泡制品發(fā)泡劑的選擇發(fā)泡劑分為兩類(lèi)，化學(xué)發(fā)泡劑與物理發(fā)泡劑。化學(xué)發(fā)泡劑是在高溫下分解形成氣態(tài)分解物（N2、 CO2、NH3等）有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。這個(gè)分解過(guò)程通常是放熱和不可逆的。物理發(fā)泡劑可以是液體，也可以是在正常情況下已汽化的物質(zhì)。物理發(fā)泡劑包括脂肪族、碳?xì)浠衔?（戊烷、 己烷、癸烷等）。含氯碳?xì)浠衔?（一氯甲烷、二氯甲烷等） 。氯 - 氟碳化合物（三氯一氟甲烷、二氯二氟甲烷等）、 N2、 CO2稀有氣體和空氣。PVC低發(fā)泡制品擠出成型多采用化學(xué)發(fā)泡劑。發(fā)泡劑與PVC

18、樹(shù)脂混合均勻后，在樹(shù)脂熔融塑化的同時(shí)發(fā)泡劑分解放出氣體，并使制品成微孔結(jié)構(gòu)，從而可以制備具有不同性質(zhì)和用途的PVC低發(fā)泡制品。常用的化學(xué)發(fā)泡劑可分為有機(jī)發(fā)泡劑和無(wú)機(jī)發(fā)泡劑兩類(lèi)。常用化學(xué)發(fā)泡劑的品種和特性見(jiàn)表2。表 2類(lèi)別化學(xué)代號(hào)或分解溫氣體成分發(fā)氣量適應(yīng)性成孔名稱(chēng)化學(xué)式度ml/g特性AIBN空氣中：115偶氮而異丁腈N2130-155SPVC閉孔或 ABN樹(shù)脂中：90-115N2：65%AC或空氣中：195-200RPVC偶氮二甲酰胺CO2：32%250-300閉孔ADC樹(shù)脂中：160-200SPVCNH3：3%偶氮二碳酸空氣中：大于240RPVCDIPAN2、CO、CO2 170-235微孔

19、有機(jī)二異丙脂樹(shù)脂中：空氣中：100-165175-185N2、 COSPVCRPVC發(fā)泡 偶氮甲酰胺甲酸鉀AP400-430閉孔劑N，N 二甲硝基五DNPT樹(shù)脂中：空氣中：150-180190-205CO2、NH3SPVCRPVCN2260-270微孔次甲基四胺或 DPT樹(shù)脂中：130-190SPVC空氣中：100-160無(wú)鉛RPVC閉孔苯磺胺井BSHN2、 H2O120樹(shù)脂中：90-95PVC糊為主N，N 二甲基N，DTA空氣中：105N 二亞硝基對(duì)苯N2125厚型PVC制品 閉孔DNTA樹(shù)脂中：70-105二甲基酰胺于 DPT并用開(kāi)孔閉碳酸氫鈉NaHCO3100-140CO2、H2 O26

20、6SPVC孔無(wú)機(jī)于 DPT并用開(kāi)孔閉發(fā)泡 碳酸銨(NH4 ) 2CO330-60CO2、H2 O NH3 700-980SPVC孔劑于 DPT并用開(kāi)孔閉碳酸銨NH4HCO330-60CO2、H2 O NH3 700-850SPVC孔對(duì)于制備 PVC發(fā)泡制品，大多數(shù)情況下均采用有機(jī)發(fā)泡劑為成孔劑，它們?cè)赑VC中的相容性和分散性好，發(fā)氣量大，效率高。對(duì)發(fā)泡劑有下列基本要求：（ 1）逸出氣體的溫度范圍應(yīng)與樹(shù)脂熔融溫度相適應(yīng)；（2）發(fā)氣量要大；（3）逸出的氣體無(wú)腐蝕性，對(duì)PVC的熱穩(wěn)定性不產(chǎn)生明顯影響；（4）分解時(shí)放熱較小，過(guò)程平緩。PVC 低發(fā)泡制品調(diào)節(jié)劑的選擇發(fā)泡調(diào)節(jié)劑也叫發(fā)泡助劑，生產(chǎn)PVC發(fā)泡

21、制品時(shí)常常因發(fā)泡劑的分解溫度較高，不能與樹(shù)脂的熔融溫度或增塑劑的膠凝溫度相適應(yīng)，故需添加發(fā)泡助劑（俗稱(chēng)促進(jìn)劑），以降低發(fā)泡劑的分解溫度。對(duì)常用的發(fā)泡劑如偶氮二酰胺（AC發(fā)泡劑）來(lái)說(shuō)，若與硬脂酸鉛、鎘、鋅等化合物并用，會(huì)促進(jìn)偶氮二酰胺分解。由于均聚 PVC的低延伸率， 不可能得到密度低于1.0g/cm3 的發(fā)泡制品。 在發(fā)泡劑壓力的作用下，分子外壁預(yù)先張開(kāi)?？赏ㄟ^(guò)加入發(fā)泡改性劑（如丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物），使發(fā)泡體密度低于1.0g/cm3。改性劑還可提高熔體在型腔中的流動(dòng)性、沖擊強(qiáng)度和表面性質(zhì)。PVC 低發(fā)泡制品的填料與顏料用在 PVC中的填料通常是不可溶的固體無(wú)機(jī)物，有的包有灰層，有的沒(méi)有

22、。填料在PVC發(fā)泡成型中起重要作用。填料它不僅使制品的價(jià)格大大降低，對(duì)制品的推廣應(yīng)用起到促進(jìn)作用，而且更重要的是能顯著改善制品的機(jī)械性能，耐摩擦性、導(dǎo)熱性、耐老化性能等。填料能克服PVC塑料的低強(qiáng)度，不耐高低溫、低剛性、易膨脹性、易蠕變性、尺寸不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。但并非所有的填料都起這種作用，大多數(shù)為惰性填料，少數(shù)為活性填料。但隨著填料的表面處理與否，處理劑的種類(lèi)不同，則惰性填料會(huì)向活性填料轉(zhuǎn)化。如 PVC低發(fā)泡制品擠出成型時(shí)，主要的填料是輕質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣既是填充劑，又是發(fā)泡成核劑。顏料通常加入到PVC粉末中，用以制造彩色PVC制品。用于PVC聚合物的高速攪拌機(jī)，可將粉末顏料很好地與物料混合均

23、勻。顏色是否合適，主要取決于它的耐溫性和遷移性。另外，對(duì)顏料更嚴(yán)格的要求是感光不褪色，耐候性好，特別是用作建筑材料時(shí)，選擇顏料還必須考慮它是否與其他組份，如發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑作用。TiO2（鈦白粉）常用作白色顏料，炭黑作黑色顏料。有木質(zhì)外觀(guān)的PVC制品可通過(guò)加入少量特殊顏色濃縮物制成。非常典型的是TiO2 顏料在 PVC低發(fā)泡擠出成型過(guò)程中，同時(shí)還起成核劑的作用。PVC 低發(fā)泡原料的混合技術(shù)PVC低發(fā)泡干混料的制備，是在標(biāo)準(zhǔn)的加熱、冷卻混合機(jī)組（該機(jī)組是把高速混合機(jī)與冷卻混合機(jī)組合成一體）上進(jìn)行。高速混合機(jī)的混料原理是，物料在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳葉推動(dòng)下，沿容器壁急劇散開(kāi)，并從容器中心部位落下

24、，形成漩渦狀運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到迅速混合均勻的效果。在高速攪拌時(shí)，物料得到混合的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生物料間的摩擦，即同時(shí)有摩擦熱的產(chǎn)生，物料與攪拌槳葉和容器壁間也有摩擦，也產(chǎn)生摩擦熱，以及在容器外部加熱源的共同作用下，促使各種助劑很快的滲入到PVC樹(shù)脂中去，并形成半凝膠化的干混料。冷卻混合機(jī)的原理是通過(guò)容器內(nèi)外套通入冷卻水，在槳葉的低速攪拌下，使110- 120左右的干混料迅速冷卻到45以下，防止熱料結(jié)團(tuán)、分解、發(fā)泡，混合機(jī)中卸出的混合好的干混料，應(yīng)進(jìn)行過(guò)篩，以除去結(jié)塊料和熔粒，以備下一步擠出造粒，或直接擠出低發(fā)泡制品。在 PVC低發(fā)泡配方混料中，組份很多，加料時(shí)各種助劑：如穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑、發(fā)

25、泡調(diào)節(jié)劑、顏料、填料等要按順序加入，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，加料順序不對(duì)會(huì)嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。正常的加料順序如下：（1） 在低轉(zhuǎn)速下，將 PVC樹(shù)脂加到高速混合室中；（2） 在 60高轉(zhuǎn)速下，將穩(wěn)定劑及金屬皂類(lèi)加到PVC樹(shù)脂中；（ 3） 在 75高轉(zhuǎn)速下，將加工改性劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑、顏料、抗沖擊改性劑、以及發(fā)泡劑加到料中；（ 4） 在 90左右，在高速攪拌下加入發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，外潤(rùn)滑劑；（ 5） 在 100左右高轉(zhuǎn)速下加入填料；（ 6） 在 110 120左右，于低轉(zhuǎn)速下排除物料，送入啟動(dòng)著的冷卻混合機(jī)中；（ 7） 在冷混機(jī)中，混合料冷卻到 45以下排出；（ 8） 過(guò)篩包裝（或送入貯存罐） 。PVC干混

26、料，混好后應(yīng)放置48 小時(shí)以上，再送造粒工序或直接送去擠出成型加工工序。PVC 低發(fā)泡原料配方原則目前各種書(shū)本、資料中，所提供的各種國(guó)內(nèi)外關(guān)于PVC低發(fā)泡擠出成型制品的配方很多，有板材、管材、型材、又有片材等，應(yīng)該說(shuō)這些配方都屬于指導(dǎo)性的配方，一般直接按這些指導(dǎo)性配方配料是不能進(jìn)行正常生產(chǎn)的，因?yàn)榫唧w配方的擬定要與特定的加工設(shè)備和最終產(chǎn)品相結(jié)合。筆者在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題充分地說(shuō)明了上述觀(guān)點(diǎn)。如我們的PVC低發(fā)泡干混料在單螺桿擠出機(jī)上造粒效果較好，產(chǎn)量、能耗、粒子質(zhì)量都很正常。但把這種干混料拿到主電機(jī)功率為75Kw的110 雙螺桿擠出機(jī)上造粒產(chǎn)量只有100Kg/h 很不適應(yīng)，粒子質(zhì)

27、量很難控制，后來(lái)通過(guò)反復(fù)調(diào)整工藝配方，產(chǎn)量提高到450Kg/h ，而且粒子質(zhì)量很好。另外，同樣的粒料或干混料，我們?cè)谛C(jī)組上擠出小截面制品時(shí)效果很好，但換到大機(jī)組上，擠出大截面制品時(shí)，就不能正常生產(chǎn)。再有模具的結(jié)構(gòu)形狀不同，對(duì)制品的影響也很大。我想這種情況很多人在生產(chǎn)中都遇到過(guò)?？傊?，在生產(chǎn)擠出制品時(shí)，特別是在生產(chǎn)PVC低發(fā)泡擠出成型制品時(shí)，要把配方、設(shè)備、模具很好的結(jié)合起來(lái)，通過(guò)調(diào)整工藝配方來(lái)實(shí)現(xiàn)制品的正常生產(chǎn)。同時(shí)工藝配方需要在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改進(jìn)、提高，保證各種制品的生產(chǎn)穩(wěn)定性，提高制品質(zhì)量，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，搞好配方只有在掌握理論的基礎(chǔ)上不斷實(shí)踐。因此，具體配方本文就不介紹了。3、發(fā)

28、泡機(jī)理和方法發(fā)泡機(jī)理首先從理論上闡明發(fā)泡的原理。發(fā)泡塑料品種繁多，用途極廣， 其成型方法與普通塑料成型方法相似，但在發(fā)泡塑料的成型過(guò)程中，在塑料的熔體中要出現(xiàn)大量均勻的氣泡，氣泡還要經(jīng)歷膨脹和固化定型的過(guò)程，它將受到成型工藝影響。任何氣液相并存的體系常常是極不穩(wěn)定，氣泡出現(xiàn)后可能膨脹，也可能塌陷。影響氣泡出現(xiàn)、膨脹和塌陷的因素很多，這些影響因素又常常相互交錯(cuò)影響，因此發(fā)泡塑料制品的成型難度比不發(fā)泡塑料的成型難度要大得多。機(jī)理復(fù)雜時(shí)，理論研究常常借助于現(xiàn)象學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐觀(guān)察分析大量的客觀(guān)過(guò)程，找出規(guī)律，再?gòu)睦碚撋献鞣治?，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在關(guān)系，提出能表達(dá)發(fā)泡行為的數(shù)學(xué)模型。復(fù)雜機(jī)理的數(shù)學(xué)模型，大多涉及

29、一些多元變量，很難直接應(yīng)用，但作為定性分析的理論依據(jù)還是非常有價(jià)值的。發(fā)泡塑料的種類(lèi)很多，成型方法也多種多樣，但其成型定性過(guò)程一般都要經(jīng)歷三個(gè)階段：（ 1）形成氣泡核；（ 2）氣泡核的膨脹； （3）泡體的固化定型。低發(fā)泡是相對(duì)高發(fā)泡而定的，高發(fā)泡塑料是指發(fā)泡倍數(shù)大的泡沫塑料，一般以 4 倍為分界線(xiàn)，大于 4 倍得被稱(chēng)為高發(fā)泡塑料，低于4 倍稱(chēng)為低發(fā)泡塑料。常用的泡沫塑料床墊座墊包裝襯塊和發(fā)泡塑料膜等，多是高發(fā)泡塑料；發(fā)泡板管異型材等以塑代木的泡沫塑料，都是低發(fā)泡塑料，泡沫塑料的發(fā)泡倍數(shù)等于不發(fā)的塑料密度與發(fā)泡的同種塑料密度之比。很多塑料原料都能用于低發(fā)泡擠出成型，如PVC、PS、LDPE、HDPE、ABS、PP等，但有些制品商業(yè)化很難，只是停留在實(shí)驗(yàn)室水平，主要是控制泡體大小，泡孔均勻及泡孔數(shù)量難，很難保證泡孔大小、泡孔分布均勻，滿(mǎn)足制品要求。限于上述情況，以及筆者的實(shí)踐領(lǐng)域，這里只討論P(yáng)VC低發(fā)泡的發(fā)泡機(jī)理。發(fā)泡主要是直接發(fā)泡法 （也叫定向發(fā)泡法） ，即發(fā)泡是在含有發(fā)泡劑的熔體離開(kāi)模頭后直接發(fā)生的。此外還有含有發(fā)泡劑的熔體在低溫下擠出，其后在高溫下由于熱的影響而發(fā)泡，這種方法處于次要地位。發(fā)泡的過(guò)程是粘度上升，熔體擴(kuò)張，發(fā)泡劑的壓力和周?chē)鷫毫?/p>