PVC型材配方設(shè)計(jì)

PVC型材配方設(shè)計(jì)原理概述配方設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是聚合物與助劑的混合和通過(guò)助劑的改性研究，通過(guò)加入不同的助劑達(dá)到改善聚合物的不同性能。因此必須是從助劑本身的功能和聚合物的基本性能兩方面來(lái)考慮，也要從聚合物的性能改變量與所付出的價(jià)值來(lái)考慮。一配方設(shè)計(jì)依據(jù)

在設(shè)計(jì)配方時(shí)，主要應(yīng)對(duì)樹(shù)脂和助劑有充分的認(rèn)識(shí)和了解，樹(shù)脂決定了該塑料品種的基本性能，而助劑對(duì)塑料制品的性能也有很大影響，不同助劑可以制造用途不同的塑料制品，如彈性材料、導(dǎo)電材料、透明材料、耐磨材料等。例如聚氯乙烯塑料是多組分組成的，各個(gè)組分的作用是相互關(guān)聯(lián)的，配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制品的性能和使用方向，原材料的來(lái)源、性能、價(jià)格以及成型工藝的要求。

（一）對(duì)制品性能要求的了解

1）充分了解制品規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

2）了解制品使用環(huán)境、使用方法以及使用中可能了解市場(chǎng)信息，消費(fèi)者的興趣、愛(ài)好及銷(xiāo)售趨勢(shì)。聚氯乙烯制品的應(yīng)用范圍十分廣泛，由于使用的場(chǎng)合、條件、環(huán)境的差異，對(duì)制品的性能也就提出了不同的要求，如無(wú)毒、耐磨、耐熱、電絕緣、耐化學(xué)腐蝕、耐大氣老化等等，根據(jù)產(chǎn)品的出現(xiàn)的問(wèn)題。

3）使用要求，選擇樹(shù)脂和助劑，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。二）對(duì)原材料的了解

1）原材料的作用和性質(zhì)。原材料配合時(shí)的相互影響，發(fā)揮原材料間的協(xié)同作用，獲得最佳效果。

2）原材料的質(zhì)量及其檢驗(yàn)。原材料的用量與制品性能、成型工藝的聯(lián)系。

3）原材料的價(jià)格，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低成本。

（三）成型設(shè)備和生產(chǎn)條件的認(rèn)識(shí)

1）物料在成型設(shè)備中的受熱過(guò)程和受熱行為。物料在成型設(shè)備中的受力方式、受力過(guò)程和受力行為。

2）物料在成型設(shè)備中停滯時(shí)間。

3）機(jī)頭、模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物料流變行為的關(guān)系。最佳的配方

一個(gè)好的配方應(yīng)該是充分發(fā)揮本廠生產(chǎn)設(shè)備的最佳能力，同時(shí)它是型材良好的質(zhì)量和最佳的經(jīng)濟(jì)效益的三結(jié)合。具體配方設(shè)計(jì)實(shí)例PVC型材配方設(shè)計(jì)

與型材的質(zhì)量的影響因素一.PVC型材配方體系1.

PVC樹(shù)脂2.

熱穩(wěn)定體系3.

潤(rùn)滑體系4.

改性體系5.

填充體系6.著色體系1.對(duì)樹(shù)脂的認(rèn)識(shí)

聚合物分為兩類(lèi)天然的和合成的。第一類(lèi)包括木材，天然纖維如羊毛和絲，以及天然橡膠，蛋白質(zhì)和其他生物聚合物在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的重要性愈來(lái)愈大。天然和合成聚合物的結(jié)合也很重要，例如，膠合板就是木板用合成膠粘劑粘在一起，輪胎是用合成和天然橡膠共混制成的合成聚合物。聚合是使用催化劑在可控壓力和溫度下把低分子量碳?xì)浠衔铮ɡ缫蚁┖捅剑┺D(zhuǎn)變?yōu)榇蠓肿?。聚合物只消耗了全世?％的原油，相對(duì)用金屬礦做金屬成品來(lái)比，聚合過(guò)程耗能低?；厥账芰显谏a(chǎn)過(guò)程耗能更低按加工方法分類(lèi)分為熱塑性塑料，它能在沒(méi)有很大改變物理或化學(xué)性能的情況下被反復(fù)加熱成型。聚合物成型加熱軟化和熔融，但不發(fā)生永久變化，熱固性塑料，它在高溫下造成永久性硬化脆化，一旦聚合物固化，再加熱設(shè)有影響，除非溫度很高以致于嚴(yán)重氧化和部分降解，達(dá)此溫度經(jīng)常變焦。一些熱固性塑料在不外加熱時(shí)也能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)固化環(huán)氧塑料反應(yīng)并且固化放出熱量，終產(chǎn)品是固化的C階段材料。按化學(xué)家族分類(lèi)按照它們的化學(xué)組成很容易分類(lèi)，然而這是有限的，因?yàn)樵谕ǔＫ芰现邪l(fā)現(xiàn)的只含6種元素，而在所有聚合物中也約為11種、包括合成和天然的，因此區(qū)別聚合物必須基于這些少數(shù)幾種元素的排列或化學(xué)構(gòu)型的差異。多年來(lái)發(fā)展了分類(lèi)方法。充分認(rèn)可了70-80族塑料，其中30-40族具有商業(yè)重要性

按物理構(gòu)象分類(lèi)聚合物大分子的物理構(gòu)想是影響材料性能的主要因素?？梢园丫酆衔锎蠓肿咏Y(jié)構(gòu)籠統(tǒng)地分為：結(jié)晶型聚合物：結(jié)晶非極性，結(jié)晶極性非結(jié)晶聚合物：非結(jié)晶非極性，非結(jié)晶極性分子鏈構(gòu)象構(gòu)象的變化，它會(huì)影響線性聚合物的性能，PP支鏈位置有3種變化情況。同分異構(gòu)體是具有相同化學(xué)式而原子在空間的方位和安排不同PP有：全同立構(gòu)，間同立構(gòu)和無(wú)規(guī)立構(gòu)但即使是全同立構(gòu)，一些原子在空間的方位和安排不同的化合物顯示了全同立構(gòu)PP的3種構(gòu)象，他們中甲基因的相對(duì)位置不同，這些情況能夠在聚合過(guò)程控制，并將影響一些性能。

聚氯乙烯樹(shù)脂（PVC）

聚氯乙烯是由氯乙烯單體聚合而成的聚合物，產(chǎn)量?jī)H次于PE，居四大通用塑料（PE、PVC、PP、PS）的第二位。PVC樹(shù)脂的種類(lèi)PVC樹(shù)脂從聚合方法上分為：懸浮法PVC和乳液法PVC兩種。懸浮法PVC從顆粒狀態(tài)上又分為：疏松型(XS)和緊密型(XJ)兩種。

從衛(wèi)生級(jí)別上可分為：普通級(jí)(有毒PVC)和衛(wèi)生級(jí)(無(wú)毒PVC)。懸浮法通用型聚氯乙烯樹(shù)脂PVC分為PVC-SG1到PVC-SG8八種樹(shù)脂(數(shù)字越小，聚合度越大，分子量也越大，強(qiáng)度越高，但熔融流動(dòng)越困難，加工也越困難。)

做軟制品時(shí)，一般使用PVC-SG1、PVC-SG2、PVC-SG3型，(需要加入大量增塑劑)。加工硬制品時(shí)，(一般不加或很少量加入增塑劑，)用PVC-SG4、PVC-SG5、PVC-SG6。PVC硬管材使用SG-4樹(shù)脂、塑料門(mén)窗型材使用SG-5樹(shù)脂，硬質(zhì)透明片使用SG-6樹(shù)脂、硬質(zhì)發(fā)泡型材使用SG-7、SG-8樹(shù)脂聚合度一些PVC樹(shù)脂廠家出廠的PVC樹(shù)脂按聚合度分類(lèi)，如山東齊魯石化總廠生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂，出廠的產(chǎn)品為SK-700；SK-800；SK-1000；SK-1100；SK-1200等。其SG-5樹(shù)脂對(duì)應(yīng)的聚合度為1000-1100。

（1）

聚氯乙烯的分子結(jié)構(gòu)特征PVC是一種非結(jié)晶、極性的高分子聚合物PVC分子鏈中含有強(qiáng)極性的氯原子，分子間力大，這使PVC制品的剛性、硬度、力學(xué)高，優(yōu)異的難燃性能.但分子中含有聚合反應(yīng)中殘留的少量雙鍵、及引發(fā)劑殘基，加上兩相鄰碳原子之間含有氯原子和氫原子，易脫氯化氫，PVC在熱作用下易發(fā)生降解反應(yīng)。

PVC分子鏈上的氯、氫原子空間排練基本無(wú)序，所以其制品的結(jié)晶度低，一般只有5％～15％。聚氯乙烯的分子結(jié)構(gòu)特征1.PVC是一種非結(jié)晶、極性的高分子聚合物。2.由于大分子之間的極性鍵使PVC顯示出硬而脆的性能。3.PVC分子內(nèi)含有氯的基團(tuán)，受熱容易導(dǎo)致PVC脫HCl反應(yīng)，從而引起PVC降解反應(yīng)。4.PVC的非結(jié)晶、極性的高分子可以加入各種助劑進(jìn)行改性。2.聚氯乙烯加工特性

①PVC樹(shù)脂以粉末狀態(tài)存在，容易與各種助劑混合。

②PVC的加工熱穩(wěn)定性不好，熔融溫度160℃高于分解溫度140℃。必須加入熱穩(wěn)定劑，加工時(shí)間要盡可能短。

③PVC熔體的流動(dòng)特性不好，熔體強(qiáng)度低，易產(chǎn)生熔體破碎和制品表面粗糙等現(xiàn)象；尤其PVC硬制品，必須加入加工助劑，最常用的為ACR。2.聚氯乙烯加工特性④PVC熔體粘附金屬傾向大，熔體之間以及熔體與加工設(shè)備之間摩擦力大，需加人潤(rùn)滑劑以克服摩擦阻力。⑤PVC的熔體屬非牛頓流體，熔體粘度對(duì)剪切速率敏感；對(duì)熱敏性.

2.聚氯乙烯加工特性⑥PVC配方中的組分十分多，要充分混合均勻。一要注意加料順序，二要控制好混合溫度，一般在110℃左右。

⑦PVC遇金屬離子會(huì)加速降解，設(shè)備不應(yīng)有鐵銹。⑧PVC配方中各種改性劑對(duì)制品性能影響很大。例如增塑劑對(duì)維卡軟化溫度，每加1份增塑劑。制品維卡軟化溫度降低大約2℃3.聚氯乙烯樹(shù)脂質(zhì)量對(duì)制品性能的影響1.聚合度聚合度越大，分子量也越大，強(qiáng)度越高，但熔融流動(dòng)越困難，加工也越困難。生產(chǎn)PVC型材使用SG-5樹(shù)脂對(duì)應(yīng)的聚合度為1000-1100、粘數(shù)為107-118。2.水分（可揮發(fā)物）<0.5%3.雜質(zhì)（魚(yú)眼、篩余物）聚氯乙烯樹(shù)脂聚合度對(duì)強(qiáng)度的影響SG-2樹(shù)脂加入SG-8樹(shù)脂2.熱穩(wěn)定體系

純的PVC樹(shù)脂對(duì)熱極為敏感，當(dāng)加熱達(dá)到90℃以上，就會(huì)發(fā)生輕微的熱分解反應(yīng)，當(dāng)升到120℃后分解加劇，在150℃，10分鐘,PVC樹(shù)脂就由原來(lái)的白色逐步變?yōu)辄S色-紅色-棕色-黑色。PVC樹(shù)脂分解過(guò)程是由于脫HCL反應(yīng)引起的一系列連鎖反應(yīng)，最后導(dǎo)致大分子鏈斷裂。

防止PVC熱分解的熱穩(wěn)定機(jī)理(1)捕捉

PVC熱分解產(chǎn)生的HCl，鉛類(lèi)穩(wěn)定劑主要按此機(jī)理作用。(2)置換活潑的烯丙基氯原子。金屬皂類(lèi)(3)與自由基反應(yīng)，終止自由基的反應(yīng)。有機(jī)錫類(lèi)。防止PVC熱分解的熱穩(wěn)定機(jī)理(4)與共扼雙鍵加成作用，抑制共扼鏈的增長(zhǎng)。有機(jī)錫類(lèi)按此機(jī)理作用。(5)分解過(guò)氧化物，有機(jī)錫按此機(jī)理作用。(6)鈍化有催化脫HCl作用的金屬離子。鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑鉛鹽類(lèi)是PVC最常用的熱穩(wěn)定劑，也是十分有效的熱穩(wěn)定劑.鉛鹽類(lèi)的優(yōu)點(diǎn):熱穩(wěn)定性優(yōu)良，電氣絕緣性能優(yōu)良，耐候性好，價(jià)格低。鉛鹽類(lèi)的缺點(diǎn):分散性差、毒性大、有初期著色性，缺乏潤(rùn)滑性，易產(chǎn)生硫污染。

常用的鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有:

⑴

三鹽基硫酸鉛分子式為3PbO.PbSO.H2O，簡(jiǎn)稱(chēng)三鹽，白色粉末，密度6.4g/cm3。一般與二鹽亞磷酸鉛一起并用，因無(wú)潤(rùn)滑性而需配入潤(rùn)滑劑。主要用于

PVC硬質(zhì)不透明制品中，用量一般2～7份。常用的鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有:⑵二鹽基亞磷酸鉛分子式為2PbO.PbHPO3.H2O，簡(jiǎn)稱(chēng)二鹽，白色粉末，密度為6.1g/cm3。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1/2。

常用的鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有：⑶二鹽基硬脂酸鉛不如三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛常用,具有潤(rùn)滑性。常與三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛并用，用量為0.5～1.5份金屬皂類(lèi)這是用量?jī)H次于鉛鹽的第二大類(lèi)主穩(wěn)定劑，其熱穩(wěn)定性雖不如鉛鹽類(lèi)，但兼有潤(rùn)滑性。金屬皂類(lèi)可以是脂肪酸其中以硬脂酸鹽最為常用，其活潑性大小順序?yàn)?Zn鹽?Cd鹽?Pb鹽?Ca鹽?Ba鹽。金屬皂類(lèi)一般不單獨(dú)使用，常常為金屬皂類(lèi)之間或與鉛鹽及有機(jī)錫等并用。除Gd、Pb外都無(wú)毒，除Pb、Ca外都透明，無(wú)硫化污染。常用的金屬鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有：⑴.硬脂酸鋅(ZnSt)，無(wú)毒且透明，用量大后，易引起“鋅燒”制品變黑，常與Ba、Ca皂并用。⑵.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。常用的金屬鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有⑶.硬脂酸鉛(PbSt)，熱穩(wěn)定性好，可兼做潤(rùn)滑劑。缺點(diǎn)為易析出，透明差，有毒且硫化污染嚴(yán)重，常與Ba、Cd皂并用。⑷.硬脂酸鈣(CaSt)，加工性能好，熱穩(wěn)定能力較低，無(wú)硫化污染，無(wú)毒，常與Zn皂并用。常用的金屬鹽類(lèi)穩(wěn)定劑有⑸.硬脂酸鋇(BaSt)，無(wú)毒，長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性好，抗硫化污染，透明，常與

Pb、Ca皂并用。復(fù)合品種常用的有:Ca/Zn(無(wú)毒、透明)、Ba/Zn(無(wú)毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及Ba/Cd/Zn。有機(jī)錫類(lèi)有機(jī)錫類(lèi)為熱穩(wěn)定劑中最有效的，在透明和無(wú)毒制品中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)，優(yōu)點(diǎn)為:熱穩(wěn)定性好，透明性好，大多數(shù)無(wú)毒。缺點(diǎn)為:價(jià)格高，無(wú)潤(rùn)滑性。有機(jī)錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑主要有含硫有機(jī)錫和有機(jī)錫羧酸鹽兩類(lèi)。⑴含硫有機(jī)錫類(lèi):①.二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(wú)毒，加入量低于2份。②.二甲基二巰基乙酸異辛酯錫(DMTTG)，外觀為淡黃澄清液體，為無(wú)毒、高效、透明穩(wěn)定劑，常用于扭結(jié)膜及透明膜中。

⑵有機(jī)錫羧酸鹽：①.二月桂酸二正丁基錫(DBTL)淡黃色液體或半固體，潤(rùn)滑性優(yōu)良，透明性好，但有毒，常與Cd皂并用，用量1～2份;②.二月桂酸二正辛基錫(DOTL)，有毒且價(jià)高，潤(rùn)滑性優(yōu)良，常用于硬PVC中，用量小于1.5份。③.馬來(lái)酸二正丁基錫(DBTM)，白色粉末，有毒，無(wú)潤(rùn)滑性，常與月桂酸錫并用，.稀土穩(wěn)定劑

稀土穩(wěn)定劑是由我國(guó)開(kāi)發(fā)的獨(dú)特穩(wěn)定劑，稀土熱穩(wěn)定劑的選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主，其氧化和氯化物多為鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土元素的單一體或混合體。

優(yōu)良的稀土穩(wěn)定劑應(yīng)具有以下功能：

⑴.

熱穩(wěn)定性能

協(xié)同效果⑵.偶聯(lián)作用用稀土穩(wěn)定劑加工的PVC型材的焊角強(qiáng)度比鉛鹽穩(wěn)定劑的PVC型材焊角強(qiáng)度要高⑶.增韌作用稀土穩(wěn)定劑與PVC樹(shù)脂和增韌劑CPE的良好的相容性以及與CaCO3的偶聯(lián)作用，生產(chǎn)的型材具有較好的耐沖擊性能。稀土穩(wěn)定劑無(wú)潤(rùn)滑作用，應(yīng)與潤(rùn)滑劑一起加入，目前我國(guó)生產(chǎn)的稀土復(fù)合穩(wěn)定劑是將稀土、熱穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑復(fù)配而成的，加入量一般為4-6份。稀土穩(wěn)定劑與環(huán)氧類(lèi)輔助穩(wěn)定劑有協(xié)同作用。復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑采用了共生反應(yīng)技術(shù)將三鹽、二鹽和金屬皂在反應(yīng)體系內(nèi)以初生態(tài)的晶粒尺寸和各種潤(rùn)滑劑進(jìn)行混合，以保證熱穩(wěn)定劑在PVC體系中的充分分散，由于與潤(rùn)滑劑共熔融形成顆粒狀，避免因鉛粉塵造成的中毒。復(fù)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(rùn)滑劑組份，被稱(chēng)作為全包裝熱穩(wěn)定劑

優(yōu)點(diǎn)：⑴.

與樹(shù)脂混合時(shí)的分散均勻性。⑵.配方混合時(shí)，簡(jiǎn)化了計(jì)量次數(shù)，。⑶.簡(jiǎn)便了輔料的供應(yīng)和貯備，⑷.提供了無(wú)塵生產(chǎn)，改善了生產(chǎn)條件．復(fù)合熱穩(wěn)定劑用量復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑一個(gè)重要指標(biāo)是鉛的含量，鉛的活性。目前所生產(chǎn)的復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑含鉛量從20%-60%；在PVC塑料門(mén)窗型材生產(chǎn)上的用量為3.5-6份。PVC型材生產(chǎn)用的復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑的牌號(hào)和用量

牌號(hào)名稱(chēng) 鉛含量 添加量（份） BAEROPANR5341 57 4.0-4.5 BAEROPANSMSRL25 40 4.5-5.5 AKROPAN7133GX 50 4.5-5.5 HJ-301564.5-6.0 HJ-303 51 3.0-4.0 ALMSTABPR137 37 4.0-5.0 其他輔助熱穩(wěn)定劑品種⑴.亞磷酸酯類(lèi)，這是一類(lèi)重要的輔助熱穩(wěn)定劑，，主要用于軟質(zhì)PVC透明配方中，用量為0.1-l份。⑵.環(huán)氧化合物類(lèi)，它與金屬皂類(lèi)有協(xié)同作用，與有機(jī)錫類(lèi)稀土穩(wěn)定劑并用效果好，用量為2-5份，⑶.多元醇類(lèi)，它可與Ca/Zn復(fù)合穩(wěn)定劑并用。熱穩(wěn)定劑對(duì)產(chǎn)品的影響

1.顏色2.加工工藝3.力學(xué)性能4.焊角強(qiáng)度5.成本潤(rùn)滑體系潤(rùn)滑劑的作用是：降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動(dòng)阻力，提高熔體的流動(dòng)性，避免熔體與設(shè)備的粘附，提高制品表面的光潔度等。潤(rùn)滑劑的分類(lèi)：

(1)按潤(rùn)滑劑成份分類(lèi)，(2)按潤(rùn)滑劑的作用分類(lèi)，分為內(nèi)，外潤(rùn)滑劑。其主要區(qū)分是依其與樹(shù)脂的相容性大小。內(nèi)潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂親和力大，其作用是降低分子間的作用力;外潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂的親和力小，其作用是降低樹(shù)脂與金屬表面之間的摩擦。飽和烴類(lèi)

飽和烴類(lèi)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(lèi)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1000～10000)等，主要用于PVC無(wú)毒外潤(rùn)滑劑。

金屬皂類(lèi)即是優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑，又是一種潤(rùn)滑劑，其內(nèi)、外潤(rùn)滑作用兼有，不同品種側(cè)重稍有不同，潤(rùn)滑性以硬脂酸鈣、硬脂酸鉛為最好。

脂肪酸類(lèi)

硬脂酸，是廣泛應(yīng)用的潤(rùn)滑劑，可用于PVC，用量少時(shí)，起內(nèi)潤(rùn)滑作用；用量大時(shí)，起外潤(rùn)滑作用。硬脂酸的加入量低于0.5份。脂肪酸酯類(lèi)a.硬脂酸丁酯，，在PVC中以內(nèi)潤(rùn)滑為主兼具外潤(rùn)滑作用，用量0.5～1.5份。b.單硬脂酸甘油酯，為PVC優(yōu)良內(nèi)潤(rùn)滑劑，對(duì)透明性影響小,加入量低于1.5份，可與硬脂酸并用。c.酯蠟和皂化蠟,皂化蠟有0蠟和

OP蠟。主要用于HPVC，用量0.1～0.3份。潤(rùn)滑劑對(duì)加工和產(chǎn)品的影響1.塑化質(zhì)量2.加工效率3.合模質(zhì)量4.表面質(zhì)量5.焊接強(qiáng)度改性體系

1.加工助劑的作用原理由于PVC熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙，PVC加工時(shí)往往需要加入加工助劑，以改善其熔體上述缺陷。加工助劑的作用

1.縮短塑化時(shí)間，促進(jìn)PVC的塑化，

2.提高熔體塑化的均勻性，

3.降低塑化溫度。ACRACR為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等單體的共聚物?？捎米黾庸ぶ鷦┩?，還可用做沖擊改性劑。我國(guó)的ACR可分為ACR201、ACR301和ACR401、ACR402幾種,國(guó)外的牌號(hào)有：K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PA100等。沖擊改性劑

PVC樹(shù)脂是一個(gè)極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強(qiáng)的作用力，是一個(gè)堅(jiān)硬而脆的材料，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，抗沖擊強(qiáng)度較低。加入沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)應(yīng)力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴(kuò)大和增長(zhǎng)，吸收掉傳入材料體內(nèi)的沖擊能，從而達(dá)到抗沖擊的目的。有機(jī)抗沖擊改性劑的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可將其分為如下幾類(lèi)

1）預(yù)定彈性體（PDE）型沖擊改性劑，它屬于核一殼結(jié)構(gòu)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，此類(lèi)結(jié)構(gòu)的改性劑有：MBS、ACR、MABS和MACR等，它們都是優(yōu)良的沖擊改性劑。（2）非預(yù)定彈性體型（NPDE）沖擊改性劑，它屬于網(wǎng)狀聚合物，其改性機(jī)理是以溶劑化作用（增塑作用）機(jī)理對(duì)塑料進(jìn)行改性。形成一個(gè)包覆樹(shù)脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它與樹(shù)脂不是十分好的相容體。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的改性劑有：CPE、EVA。a.氯化聚乙烯(CPE)做為增韌劑而使用的CPE，含Cl量一般為25-45%。CPE來(lái)源廣，價(jià)格低，除具有增韌作用外，尤其在PVC管材和型材生產(chǎn)中，大多數(shù)工廠使用CPE。加入量一般為5-15份。CPE可以同其它增韌劑協(xié)同使用，如橡膠類(lèi)、EVA等，效果更好，但橡膠類(lèi)的助劑不耐老化。

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(lái)開(kāi)發(fā)的最好的沖擊改性劑，它可使材料的抗沖擊強(qiáng)度增大幾十倍。ACR沖擊改性劑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(mén)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(qiáng)度高的特點(diǎn)，但價(jià)格比CPE高1/3左右。國(guó)外常用的牌號(hào)如K-355，一般用量6～10份。MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三種單體的共聚物。它的最大特點(diǎn)是：加入PVC后可以制成透明的產(chǎn)品。一般在

PVC中加入10-17份，可將PVC的沖擊強(qiáng)度提高6-15倍，MBS耐熱性不好，耐候性差，不適于做戶外長(zhǎng)期使用制品，一般不用做塑料門(mén)窗型材生產(chǎn)的沖擊改性劑使用。EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，當(dāng)醋酸乙烯酯含量40-50%用做PVC沖擊改性劑。單獨(dú)使用

EVA作抗沖擊劑有許多缺點(diǎn):拉伸強(qiáng)度下降，熱變形溫度變低，因此，常將EVA與其他抗沖擊樹(shù)脂并用。EVA添加量為10份以下。幾種沖擊改性劑改性PVC性能比較改性劑

CPEEVAMBSACR耐腐性優(yōu)好好好耐候性好-優(yōu)好-優(yōu)差好-優(yōu)低溫韌性好中好-優(yōu)中缺口敏感性好中好-優(yōu)中透明性差差好-優(yōu)差拉伸強(qiáng)度好差中優(yōu)填充體系

填料的種類(lèi)很多，使用填料的主要目的是占據(jù)空間以降低成本，當(dāng)然，一些填料也賦予材料一些特殊的性能，如阻燃、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、剛性等。填料的主要指標(biāo)為：白度、粒徑、顆粒形狀和顆粒表面活性。填料的主要品種有：(1)碳酸鹽類(lèi)主要為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)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(zhì)碳酸鈣，粒徑為300目～700目。

(2)炭黑主要作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)用，用于導(dǎo)電和防靜電高分子材料制品中。

(3)硫酸鹽類(lèi)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，填料(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。也可改善導(dǎo)熱性。在塑料型材生產(chǎn)中有時(shí)用銅粉、鋁粉生產(chǎn)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(zhì)陶土有補(bǔ)強(qiáng)作用。滑石粉作填充劑，

光穩(wěn)定劑光穩(wěn)定劑大體可以分為四類(lèi)：1.光屏蔽劑，如鈦白和碳黑2.紫外線吸收劑，它可以強(qiáng)烈吸收280-400nm的紫外線，轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光或熱量。常用的有UV-531、UV-327、UV-326、UV-P等產(chǎn)品，用量一般為0.1-0.5%。光穩(wěn)定劑3.淬滅劑，它主要是消滅受激發(fā)的聚合物分子的能量，使之回到基態(tài)。品種有光穩(wěn)定劑2002、光穩(wěn)定劑1084等。用量0.1-0.5%。自由基捕捉劑，它捕捉光降解分解出的自由基，終止降解反應(yīng)的進(jìn)行。一般使用在LDPE農(nóng)膜中。它的品種主要有：光穩(wěn)定劑GW-540、GW-544、GW-310、744、622、944等，用量0.02-0.5%著色劑①著色劑和聚氯乙烯的“相容性”耐酸性差的著色劑分解變色.②一些著色劑中的金屬離子會(huì)促進(jìn)聚氯乙烯的熱分解.③在使用著色劑時(shí)必須了解著色劑的耐曬能力，幾種常用的塑料門(mén)窗著色劑和常用量著色劑名稱(chēng) 耐曬級(jí)別 常用量/% 中鉻黃 5-6 0.5～1 鉬鉻紅 5 0.5～-1 鎘紅 5-6 0.3～0.7 酞青藍(lán)B 7-8 0.02～0.05 酞青綠G 8 0.01～0.05 永固黃HR 7-8 0.06～0.3 塑料紅B 7-8 0.1～0.5 永固棕5R 7-8 0.1～0.5 聯(lián)苯胺黃G 5-6 0.1～0.3 耐曬紅BBS 5-6 0.3～0.7 熒光增白劑OB 4-9 0.01～0.05 熒光增白劑ZB-127 6-7 0.01～0.05 二.PVC型材的配方設(shè)計(jì)1.PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則⑴.樹(shù)脂應(yīng)選擇PVC-SG5樹(shù)脂或PVC-SG4樹(shù)脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯樹(shù)脂。注意質(zhì)量。⑵.熱穩(wěn)定體系，熱穩(wěn)定體系根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求選擇不同體系的熱穩(wěn)定體系，并注意熱穩(wěn)定劑之間的協(xié)同效應(yīng)和對(duì)抗效應(yīng)。不同熱穩(wěn)定體系的特點(diǎn)：衛(wèi)生性：稀土穩(wěn)定劑＝有機(jī)錫穩(wěn)定劑＞復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑＞鉛鹽穩(wěn)定劑焊角強(qiáng)度：有機(jī)錫穩(wěn)定劑＝稀土穩(wěn)定劑＞鉛鹽穩(wěn)定劑＝復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑操作性；復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑＝稀土穩(wěn)定劑＞鉛鹽穩(wěn)定劑＞有機(jī)錫穩(wěn)定劑經(jīng)濟(jì)性：鉛鹽穩(wěn)定劑＞復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑＞稀土穩(wěn)定劑＞有機(jī)錫穩(wěn)定劑PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則⑶.沖擊改性劑，可以選擇CPE和ACR沖擊改性劑。根據(jù)配方中其它組成以及擠出機(jī)塑化能力，加入量在8-１２份。CPE價(jià)格較低，來(lái)源廣泛；ACR耐老化能力、焊角強(qiáng)度高⑷.適量加入潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)可以降低加工機(jī)械負(fù)荷，使產(chǎn)品光滑，但過(guò)量會(huì)造成焊角強(qiáng)度下降。

PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則⑸.加入加工改性劑可以提高塑化質(zhì)量，改善制品外觀。一般加入ACR加工改性劑，加入量1-2份。⑹.加入填料可以降低成本，增加型材的剛性但對(duì)低溫沖擊強(qiáng)度影響較大，應(yīng)選擇細(xì)度較高的活性輕質(zhì)碳酸鈣加入，加入量在5-20份。PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則⑺.必須加入一定量的鈦白以起到屏蔽紫外線的作用，鈦白應(yīng)選擇金紅石型，加入量在4-6份。必要時(shí)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。⑻.適量加入蘭色和熒光增白劑，可以明顯改善型材的色澤。PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則⑼.在設(shè)計(jì)配方中應(yīng)盡量簡(jiǎn)化盡量不加入液體助劑，并且根據(jù)混合工序要求分批按加料順序把配方分為Ⅰ號(hào)料、Ⅱ號(hào)料、Ⅲ號(hào)料分別包裝。2.PVC型材配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮1.高速混合設(shè)備混合能力2.雙螺桿擠出機(jī)塑化能力3.模具結(jié)構(gòu)各類(lèi)配方實(shí)例及特點(diǎn)

⑴.有機(jī)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6-18份鈦白（金紅石型）4-6份PE蠟0.5-1份該配方特點(diǎn)：無(wú)毒，粉塵污染小，型材焊接強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：價(jià)格高，生產(chǎn)時(shí)有味，不能與使用鉛鹽穩(wěn)定劑的PVC物料混合使用。⑵.稀土穩(wěn)定劑配方

PVC-SG5100份稀土復(fù)合穩(wěn)定劑4-6份ACR4011-2份CPE（35%）8-10份活性輕鈣6-20份鈦白（金紅石型）4-6份PE蠟0.2-0.5份該配方特點(diǎn)：無(wú)毒，型材焊接強(qiáng)度較高。缺點(diǎn)：價(jià)格較高。

⑶.復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑配方1

PVC（K66-68）100份復(fù)合鉛SMS50011FP5份Baerorapid10F1份BaerodurEST-38份活性輕鈣10份鈦白（金紅石型）5份⑶.復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑配方2PVC-SG5100份復(fù)合鉛（HJ-301）

5份硬脂酸0.3份ACR4012份CPE（35%）

10份活性輕鈣6-20份鈦白（金紅石型）4份該配方特點(diǎn)：生產(chǎn)中鉛污染小，加工流動(dòng)性好，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格適中。

⑷.鉛鹽穩(wěn)定劑配方

PVC-SG5100份三鹽3份二鹽1.5份硬脂酸鈣0.5份硬脂酸鋇0.5份硬脂酸鉛0.5份硬脂酸0.5份ACR4012份CPE（35%）

10份活性輕鈣8-15份鈦白（金紅石型）4份氧化PE蠟0.3份石蠟0.3份該配方特點(diǎn)：成本低，穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)：生產(chǎn)中鉛污染，配料操作麻煩。

⑸.ACR沖擊改性劑配方PVC（K65）100份二鹽3份硬脂酸鈣0.5份硬脂酸鋇0.5份硬脂酸鉛0.5份硬脂酸0.5份ACRK125P0.8份ACRK1750.5份ACRKM355P6份活性輕鈣6份鈦白（金紅石型）4份PE蠟0.2份三.PVC型材質(zhì)量分析PVC型材常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題：

1.外觀（變色）

2.低溫沖擊不合格

3.焊角強(qiáng)度不高1.外觀影響型材的外觀質(zhì)量主要有：劃痕、收縮痕、麻點(diǎn)、雜質(zhì)，變色。變色產(chǎn)生的原因：加工中變色使用中變色加工原因：1.配方：熱穩(wěn)定體系問(wèn)題-（量和質(zhì)）樹(shù)脂問(wèn)題-（聚合度，雜質(zhì)，水分）其它助劑對(duì)樹(shù)脂的影響-（金屬離子）加工條件1.溫度控制2.速度控制3.物料溫度與停留時(shí)間3.擠出模具①模具的光潔度和清理②死角③減少析出物粘在模具中

使用中變色主要是配方的原因各種助劑對(duì)型材變色的影響

照射前后樣條的拉伸強(qiáng)度變化不大

從電鏡掃描的三維圖

圖5其他助劑對(duì)白度持久能力的影響0.020.040.060.080.0100.0050100150200250照射時(shí)間/小時(shí)白度值標(biāo)準(zhǔn)配方ZnO光吸收劑光穩(wěn)定劑抗氧劑2.低溫沖擊不合格應(yīng)從三個(gè)方面來(lái)分析解決型材低溫沖擊強(qiáng)度，一、原料和各種助劑質(zhì)量波動(dòng)造成低溫沖擊強(qiáng)度的下降；二、生產(chǎn)加工工藝控制的變化造成低溫沖擊強(qiáng)度的下降；三、生產(chǎn)配方的不合理造成低溫沖擊強(qiáng)度的下降。原料和各種助劑質(zhì)量波動(dòng)1.PVC樹(shù)脂主要因素是粘數(shù)即聚合度的大小、揮發(fā)物（包括水）含量、雜質(zhì)粒子數(shù)。2.各種助劑包括熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、生產(chǎn)加工工藝控制配料、高混和擠出成型三個(gè)工段對(duì)型材質(zhì)量特別是對(duì)低溫沖擊性能影響較大。1.檢查配料是否按照配方要求對(duì)各助劑按配比用量。2.高混是否按工藝要求。3.高速混合設(shè)備出料溫度不準(zhǔn)確和高速捏合機(jī)的槳葉由于長(zhǎng)期使用（1～2年）磨損，達(dá)不到混合質(zhì)量的要求。

擠出成型工藝

物料的塑化質(zhì)量主要是由溫度控制，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速和喂料螺桿轉(zhuǎn)速比、擠出機(jī)扭矩由機(jī)頭壓力來(lái)決定的。不同溫度下加工PVC/CPE物料體系，物料溫度在155℃加工后制品缺口沖擊強(qiáng)度僅為6kPa，在165℃為9kPa，180℃為11kPa，185℃為8kPa，195℃為6kPa。由此可見(jiàn)PVC/CPE改性體系最佳加工溫度應(yīng)在180℃。冷卻定型

冷卻定型速度：冷卻速度過(guò)慢，有利于大分子的舒展，減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。但不利于高速擠出的要求。如果冷卻效果不好，型材進(jìn)入牽引機(jī)時(shí)容易變形。冷卻速度過(guò)快容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，不利于耐沖擊性能的提高。型材的冷卻速度一定要與擠出速度匹配，

模具

1.分流結(jié)構(gòu)2.壓力

3.合流結(jié)構(gòu)4.口模

配方

（1）.配方的問(wèn)題主要集中在沖擊改性劑CPE和填料碳酸鈣的加入量CPE和ACR對(duì)PVC抗沖