PVC塑料配方的設(shè)計(jì)方案

1、PVC塑料配方的設(shè)計(jì)方案純的聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂屬于一類強(qiáng)極性聚合物，其分子間作用力較大，從而導(dǎo)致了PVC軟化溫度和熔融溫度較高，一般需要160210c才能加工。另外PVC分子內(nèi)含有的取代氯基容易導(dǎo)致PVC樹(shù)脂脫氯化氫反應(yīng)，從而引起PVC的降解反應(yīng)，所以PVC對(duì)熱極不穩(wěn)定，溫度升高會(huì)大大促進(jìn)PVC脫HCL反應(yīng)，純PVC在120c時(shí)就開(kāi)始脫HCL反應(yīng)，從而導(dǎo)致了PVC降解。鑒于上述兩個(gè)方面的缺陷，PVC在加工中需要加入助劑，以便能夠制得各種滿足人們需要的軟、硬、透明、電絕緣良好、發(fā)泡等制品。在選擇助劑的品種和用量時(shí)，必須全面考慮各方面的因素，如物理一化學(xué)性能、流動(dòng)性能、成型性能，最終確立理想的

2、配方。另外，根據(jù)不同的用途和加工途徑，我們也需要對(duì)樹(shù)脂的型號(hào)做出選擇。不同型號(hào)的PVC樹(shù)脂和各種助劑的配搭組合方式，就是我們常說(shuō)的PVC配方設(shè)計(jì)了。那具體怎樣進(jìn)行具體的配方設(shè)計(jì)呢？下面將通過(guò)對(duì)各原輔料的選擇加以闡述的方式加以說(shuō)明，希望能對(duì)大家有所裨益。一、樹(shù)脂的選擇工業(yè)上常用粘度或K值表示平均分子量（或平均聚合度）。樹(shù)脂的分子量和制品的物理機(jī)械性能有關(guān)。分子量越高，制品的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彈性模量越高，但樹(shù)脂熔體的流動(dòng)性與可塑性下降。同時(shí)，合成工藝不同，導(dǎo)致了樹(shù)脂的形態(tài)也有差異，我們常見(jiàn)的是懸浮法生產(chǎn)的疏松型樹(shù)脂，俗稱SG樹(shù)脂，其組織疏松，表面形狀不規(guī)則，斷面輸送多孔呈網(wǎng)狀。因此,SG型樹(shù)脂

3、吸收增塑劑快，塑化速度快。懸浮法樹(shù)脂的主要用途見(jiàn)下表。乳液法樹(shù)脂宜作PVC糊，生產(chǎn)人造革。懸浮法PVC樹(shù)脂型號(hào)及主要用途型號(hào)級(jí)別主要用途SG1一級(jí)A高級(jí)電絕緣材料SG2一級(jí)A電絕緣材料、薄膜一級(jí)B、二級(jí)一般軟制品SG3一級(jí)A電絕緣材料、農(nóng)用薄膜、人造革表面膜一級(jí)B、二級(jí)全塑涼鞋SG4一級(jí)A工業(yè)和民用薄膜一級(jí)B、二級(jí)軟管、人造革、高強(qiáng)度管材SG5一級(jí)A透明制品一級(jí)B、二級(jí)硬管、硬片、單絲、導(dǎo)管、型材SG6一級(jí)A唱片、透明片一級(jí)B、二級(jí)硬板、焊條、纖維SGG7一級(jí)A瓶子、透明片一級(jí)B、二級(jí)硬質(zhì)注塑管件、過(guò)氯乙烯樹(shù)脂二、增塑劑體系增塑劑的加入，可以降低PVC分子鏈間的作用力，使PVC塑料的玻璃化溫度

4、、流動(dòng)溫度與所含微晶的熔點(diǎn)均降低，增塑劑可提高樹(shù)脂的可塑性，使制品柔軟、耐低溫性能好。增塑劑在10份以下時(shí)對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響不明顯，當(dāng)加5份左右的增塑劑時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度反而最高，是所謂反增塑現(xiàn)象。一般認(rèn)為，反增塑現(xiàn)象是加入少量增塑劑后，大分子鏈活動(dòng)能力增大，使分子有序化產(chǎn)生微晶的效應(yīng)。加少量的增塑劑的硬制品，其沖擊強(qiáng)度反而比沒(méi)有加時(shí)小，但加大到一定劑量后，其沖擊強(qiáng)度就隨用量的增大而增大，滿足普適規(guī)律了。此外，增加增塑劑，制品的耐熱性和耐腐蝕性均有下降，每增加一份增塑劑，馬丁耐熱下降23。因此，一般硬制品不加增塑劑或少加增塑劑。有時(shí)為了提高加工流動(dòng)性才加入幾份增塑劑。而軟制品則需要加入大量的增塑劑，增

5、塑劑量越大，制品就越柔軟。增塑劑的種類有鄰苯二甲酸酯類、直鏈酯類、環(huán)氧類、磷酸酯類等，就其綜合性能看，DOP是一個(gè)較好的品種，可用于各種PVC制品配方中，直鏈酯類如DOS屬耐寒增塑劑，長(zhǎng)用于農(nóng)膜中，它與PVC相容性不好，一般以不超過(guò)8份為宜，環(huán)氧類增塑劑除耐寒性好以外，還具有耐熱、耐光性，尤其與金屬皂類穩(wěn)定劑并用時(shí)有協(xié)同效應(yīng)，環(huán)氧增塑劑一般用量為35份。電線、電纜制品需具有阻燃性，且應(yīng)選用電性能相對(duì)優(yōu)良的增塑劑。PVC本身具有阻燃性，但經(jīng)增塑后的軟制品大多易燃，為使軟PVC制品具有阻燃性，應(yīng)加入阻燃增塑劑如磷酸酯及氯化石蠟，這兩類增塑劑的電性能也較其他增塑劑優(yōu)良，但隨增塑劑用量增加，電性能總體

6、呈下降趨勢(shì)。對(duì)用于無(wú)毒用途的PVC制品，應(yīng)采用無(wú)毒增塑劑如環(huán)氧大豆油等。至于增塑劑總量，應(yīng)根據(jù)對(duì)制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環(huán)境不同而不同。一般壓延工藝生產(chǎn)PVC薄膜，增塑劑總用量在50份左右。吹塑薄膜略低些，一般在4550份。三、穩(wěn)定劑體系PVC在高溫下加工，極易放出HCL,形成不穩(wěn)定的聚烯結(jié)構(gòu)。同時(shí)，HCL具有自催化作用，會(huì)使PVC進(jìn)一步降解。另外，如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在，都會(huì)對(duì)PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料將出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，如變色、變形、龜裂、機(jī)械強(qiáng)度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問(wèn)題，配方中必須加入穩(wěn)定劑，尤其熱穩(wěn)定劑更是必不

7、可少。PVC用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數(shù)量的穩(wěn)定劑。（一）熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑必須能夠捕捉PVC樹(shù)脂放出的具有自催化作用的HCL,或是能夠與PVC樹(shù)脂產(chǎn)生的不穩(wěn)定聚烯結(jié)構(gòu)起加成反映，以阻止或減輕PVC樹(shù)脂的分解。一般在配方中選用的熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)、功能與制品的要求來(lái)考慮。例如：鉛鹽穩(wěn)定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類穩(wěn)定劑具有熱穩(wěn)定劑好、電性能優(yōu)異，價(jià)廉等特點(diǎn)。但是其毒性較大，易污染制品，只能生產(chǎn)不透明制品。近年來(lái)復(fù)合穩(wěn)定劑大量出現(xiàn)，單組分的穩(wěn)定劑已有被取代的危險(xiǎn)。復(fù)合穩(wěn)定劑的特點(diǎn)是專用性強(qiáng)，污染小，加工企業(yè)配料簡(jiǎn)便等優(yōu)

8、點(diǎn)。但由于無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以各家的復(fù)合穩(wěn)定劑差異很大。鋼鎘類穩(wěn)定劑是性能較好的一類熱穩(wěn)定劑。在PVC農(nóng)膜中使用較廣。通常是鋼鎘鋅和有機(jī)亞磷酸酯及抗氧劑并用。鈣鋅類穩(wěn)定劑可作為無(wú)毒穩(wěn)定劑，用在食品包裝與醫(yī)療器械、藥品包裝，但其穩(wěn)定性相對(duì)教低，鈣類穩(wěn)定劑用量大時(shí)透明度差，易噴霜。鈣鋅類穩(wěn)定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能，最近已經(jīng)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有用于硬質(zhì)管材的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑出現(xiàn)。有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑性能較好，是用于PVC硬制品與透明制品的較好品種，尤其辛基錫幾驥晌躊景爸破凡豢扇鄙俚奈榷粒視郛窠瞎蟆?br>環(huán)氧類穩(wěn)定劑通常作為輔助穩(wěn)定劑。這類穩(wěn)定劑與鋼鎘鈣鋅類穩(wěn)定劑并用時(shí)能提高光與熱的穩(wěn)定性，其缺點(diǎn)

9、是易滲出。作輔助穩(wěn)定劑的還有多元醇，有機(jī)亞磷酸酯類能。近年來(lái)還出現(xiàn)了稀土類穩(wěn)定劑和水滑石系穩(wěn)定劑，稀土類穩(wěn)定劑主要特點(diǎn)是加工性能優(yōu)良，而水滑石則是無(wú)毒穩(wěn)定劑。（二）抗氧劑PVC制品在加工使用過(guò)程中，因受熱、紫外線的作用發(fā)生氧化，其氧化降解與產(chǎn)生游離基有關(guān)。主抗氧劑是鏈斷裂終止劑或稱游離基消除劑。其主要作用是與游離基結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，使連鎖反應(yīng)終止，PVC用主抗氧劑一般是雙酚Ao還有輔助抗氧劑或過(guò)氧化氫分解劑，PVC輔助抗氧劑為亞磷酸三苯酯與亞磷酸苯二異辛酯。主輔抗氧劑并用可發(fā)揮協(xié)同作用。（三）紫外線吸收劑在戶外使用的PVC制品，因受到它敏感波長(zhǎng)范圍的紫外線照射，PVC分子成激發(fā)態(tài)，或其化

10、學(xué)鍵被破壞，引起游離基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促使PVC降解與老化。為了提高抗紫外線的能力，常加入紫外線吸收劑。PVC常用的紫外線吸收劑有三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好，但因呈黃色使薄膜略帶黃色，加入少量酉太菁藍(lán)可以改善。在PVC農(nóng)膜中常用UV-9,一般用量0.20.5份。屬水楊酸類的TBS、BAD與OBS作用溫和，與抗氧劑配合使用，會(huì)得到很好的耐老化效果。對(duì)于非透明制品，一般通過(guò)添加遮光的金紅石型鈦白粉來(lái)改善耐候性，這時(shí)如果再添加紫外線吸收劑，則需要很大用量，不十分合算。（四）螯合劑在PVC塑料穩(wěn)定體系中，常加入的亞磷酸酯類不僅是輔助抗氧劑，而且也起螯合劑的作用

11、。它能與促使PVC脫HCL的有害金屬離子生成金屬絡(luò)和物。常用的亞磷酸酯類有亞磷酸三苯酯、亞磷酸苯二異辛酯與亞磷酸二苯辛酯。在PVC農(nóng)膜中,一般用量為0.51份，單獨(dú)用時(shí)初期易著色，熱穩(wěn)定性也不好，一般與金屬皂類并用。四、潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑的作用在于減少聚合物和設(shè)備之間的摩擦力，以及聚合物分子鏈之間的內(nèi)摩擦。前者稱為外潤(rùn)滑作用，后者稱為內(nèi)潤(rùn)滑作用。具有外潤(rùn)滑作用的如硅油、石蠟等，具有內(nèi)潤(rùn)滑作用的如單甘酯，硬脂醇及酯類等。至于金屬皂類，則二者兼有。另外需要說(shuō)明的是，內(nèi)外潤(rùn)滑的說(shuō)法只是我們的一種習(xí)慣稱謂，并沒(méi)有明顯的界限，有些潤(rùn)滑劑在不同的條件起不同的作用，如硬脂酸，在低溫或少量的時(shí)候，能起內(nèi)潤(rùn)滑作用，但

12、當(dāng)溫度升高或用量增加時(shí)，它的外潤(rùn)滑作用就逐漸占優(yōu)勢(shì)了，還有一個(gè)特例是硬脂酸鈣，它單獨(dú)使用時(shí)作外潤(rùn)滑劑，但當(dāng)它和硬鉛及石蠟等并用時(shí)就成了促進(jìn)塑化的內(nèi)潤(rùn)滑劑了。在硬質(zhì)PVC塑料中，潤(rùn)滑劑過(guò)量會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低，也影響工藝操作。對(duì)于注射制品會(huì)產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象，尤其是在澆口附近會(huì)產(chǎn)生剝層現(xiàn)象。對(duì)注射制品，硬脂酸和石蠟總用量一般為0.51份：擠出制品一般不超過(guò)1份。在軟制品配方中，潤(rùn)滑劑用量太多，會(huì)起霜并影響制品的強(qiáng)度及高頻焊接和印刷性。而潤(rùn)滑劑太少則會(huì)粘輻，對(duì)吹塑薄膜而言，潤(rùn)滑劑太少會(huì)粘住口模，易使塑料在模內(nèi)焦化。同時(shí)，為了改善吹膜的發(fā)粘現(xiàn)象，宜加入少量的內(nèi)潤(rùn)滑劑單甘酯。生產(chǎn)PVC軟制品時(shí)，潤(rùn)滑劑加入量一般小

13、于1份。五、填充料在PVC中加入某些無(wú)機(jī)填料作為增量劑，以降低成本，同時(shí)提高某些物理機(jī)械性能（如硬度、PVC塑料配方的設(shè)計(jì)熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性與降低收縮率），增加電絕緣性和耐燃性。近年來(lái)，將無(wú)機(jī)填料納米化，并將它運(yùn)用到塑料中成為改性劑一直是研究熱點(diǎn)，并已經(jīng)有了部分研究成果如納米碳酸鈣增韌增強(qiáng)PVC,這其中要解決的重要問(wèn)題就是如何將納米產(chǎn)品均勻分散于塑料中。在硬質(zhì)擠壓成型過(guò)程中，PVC制品一般的填料為碳酸鈣和硫酸鋼。對(duì)注塑制品，要求有較好的流動(dòng)性和韌性，一般宜用鈦白粉和碳酸鈣。硬質(zhì)制品的填料量在10份以內(nèi)對(duì)制品的性能影響不大，近年來(lái)大家為了降低成本，使勁添加填料，這對(duì)制品的性能是不利的。在軟制

14、品方面，加入適量的填料，會(huì)使薄膜具有手感很好的彈性，光面干燥而不顯光亮，并有耐熱壓性高和永久形變小等優(yōu)點(diǎn)。在軟制品配方常用到滑石粉、硫酸鋼、碳酸鈣、鈦白粉與陶土等填料。其中滑石粉對(duì)透明性影響較小。生產(chǎn)薄膜是，填料用量可達(dá)3份，多了影響性能。同時(shí)要注意填料細(xì)度，否則易形成僵塊，使塑料斷裂。在普通附層級(jí)電纜中主要添加碳酸鈣；絕緣級(jí)電纜附層中加入炊燒陶土，可以提高塑料耐熱性和電絕緣性。此外，三氧化二鋪也可作為填料加入軟制品中，以提高制品耐燃性。六、著色劑用于PVC塑料的著色劑主要是有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料。PVC塑料對(duì)顏料的要求較高，如耐加工時(shí)高溫，不受HCL影響，加工中無(wú)遷移，耐光等。常用的有：（一）紅色主要是可溶性偶氮顏料、鎘紅無(wú)機(jī)顏料、氧化鐵紅顏料、酷菁紅等；（二）黃色主要有銘黃、鎘黃和熒光黃等；（三）蘭色主要有酷菁藍(lán)（四）綠色主要為獻(xiàn)菁綠；（五）白色主要用鈦白粉；（六）紫色主要是塑料紫RL;（七）黑色主要是碳黑。另外，熒光增白劑用于增白，金粉、銀粉用于彩色印花，珠光粉使塑料具有珍珠般散光。七、發(fā)泡劑PVC用的發(fā)泡劑主要是AD