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PVC胶料设计手册


PVC 胶料设计手册?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? PVC 胶料设计手册‐‐‐‐‐‐‐‐yejianpei31 编辑?

???????????????????????????????????? 1、目的:为方便

公司材料工程师设计配方,特制定本手册作为参考。由于本人初次涉及 PVC 配方工作,疏漏处在所难免,故本手册应在实际应用中逐渐完善。?
? 2、塑料常用特性名词解释?

○? 抗张强度: 1 (Tensile?Strength)? 将试样(如哑铃片……等)拉断时所需要之应力,用之单位为 PSI 或 kg/mm2。? ○? 热变形(Heat?Distortion)? 2 将材料适当的取样后,将其加热至一定之温度后,试验该材料之外形改变情况。? ○? 热冲击(Heat?Shock)——试验材料稳定性方法之一,将材料在特定的时间内卷绕于规定之 3 圆棒上,暴露于高温中,不得有龟裂现象发生。? ○? 冷弯(Cold?Bend)——将电缆之试样绕在规定之圆棒(Mandrel)上,而置于特定温度之冷 4 室中, 通常为零下之温度。 再将试样取出作弯曲试验, 则可试验出材料之破坏程度或有无缺点。 ? ○延伸(Elongation)——试样拉断时的伸长情形? 5 ○焊接性(日文:半田性)——PVC 芯线等在焊接或热镀时其塑料部份后缩收,所以其材质要经 6 X—RAY 处理成架桥,或改其塑料本身性质,如:SR—PVC。? ○老化(Aging)——仿真电缆经长时间的使用后,其物理性(抗张延伸)改变的情形。? 7 ○额定温度(Temperature?Rating)——绝缘材料在连续使用之情况下,其基本特性不会发生变 8 化或损失时,所能容许之最高温度。如交连 PE 为 90℃,PVC 有 60℃,75℃,90℃,105℃, PE 为 75℃等。? ○? 额定电压(Voltage? Rating)——依照规定或标准可连续实施于各种电缆电缆之最高允许电 9 压。? 10? 绝缘阻抗(Insulation?Resistance)——加于绝缘体两极间之电压与电流之比,以公式表示为 ○ R=E/I,其单位一般用 MΩ(百万欧姆表示之) 。? 11? 耐电压(介质强度) ○ (DielectricStrength)——绝缘材质在破坏之前所能承受之电压,介质 强度在材料中是一个非常重要特性,在同一种耐电压情况下,介质强度好的材质,其绝缘厚度 可以较薄。? ? 3、PVC 材料基本性能要求:? 硬度? 一般塑料的硬度最常用 ROCKWELL(洛式硬度)及 SHORE(萧式硬度)两种测试法来表示。 其中 SHORE? D? 则用来测定较硬之塑料,如一般之泛用塑料及部份工程塑料,而多数之高性能工程 塑料或较硬之工程塑料,则需用? ROCKWELL 来测定之。? 可塑剂迁移性说明? 电气用品之外壳……等常用的塑料材质大部份为 PS,ABS,HIPS,电线为 PVC 塑材料时, 由于含有可塑剂(软化剂),而有此可塑剂会迁移者,会将 PS,ABS,HIPS 塑料壳侵蚀,因此有 非迁移性的要求,也就是 PVC 材料可塑剂不能迁移。? PVC 胶粒应具下列性质? 耐热性? (?Thermal?Stability?)? ﹔? 硬度? (?Hardness?)﹔? 安全性? (?Safety?)﹔? 老化性? (?Aging?Properties?)? ﹔? 机械性质? (?Mechanical?Properties?)﹔?
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耐燃性? (?non‐flammability?)﹔? 电气特性? (?Electrical?Properties?)﹔? 电阻率?102Ω/cm 以下为导体;? 电阻率?103~108Ω/?cm 为半导体;? 电阻率?108Ω 以上为绝缘体? 耐候性? (?Weather?ability?)﹔? 光安定性? (?Light?Stability?)﹔? 低温特性? (?Low?Temperature?Properties?)。? ? ? 4、基本配方:? PVC 粉:主体一般常用? S60、S65、S70﹔? 可塑剂:主要目的在调整软硬度,提高耐寒绝缘等作用﹔? 填充剂:目的在增强加热,光之安全性,及绝缘性,降低成本等? 改质剂:依特性要求添加﹔? 安定剂:抑制 PVC 内之少量游离 Cl‐分解﹔? 防火剂:增强耐烧性﹔? 染颜料:颜色调配。? 另外,由于我公司配方涉及导电 PVC,这里简单介绍下导电 PVC 配方? 导电 PVC 用途:电磁波干扰(Electro?Magnetic?Interference?,?EMI)遮蔽性? 由于电子、计算机、电机及通讯业的蓬勃发展,在我们日常生活的环境中充满来自各类电子或 电机产品所产生之电磁波,对某些精密电子或通讯设备而言,相当容易受干扰。绝缘性良好之 塑料材料可为电磁波所穿透, 并不具备电磁波遮蔽能力。 因此, 要求符合 EMI 遮蔽效果之电子、 计算机、电机或通讯设备,其使用之塑料材料就必需具有 EMI 遮蔽效果,也就是必需具备导电 性。? 使塑料材料具备导电性之方法有下列几种:? a.导电性表面处理:如涂装导电材料,电镀及真空蒸煮等方法? b.导电性材料掺合:如加入金属粉未、碳黑、金属纤维等导电? c.导电性高分子合成:如 Polypyrole 等? 导电性塑料材料依其表面电阻系数高低可分为三种不同的应用:? d.EMI 遮蔽应用:表面电阻系数小于 102Ω/sq? f.静电消散应用:表面电阻系数在 102~106Ω/sq? g.抗静电应用:表面电阻系数有 109~1013Ω/sq? PVC 配方中,最广泛应用的是热塑性塑料:分子结构多为直链型,它在常温下是固态,加热后 即软化或液化成为可塑态,成型冷却后又恢复固态,这样的性质可重复使用。? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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下面,依次对基本配方中的物料成分、性能做重点介绍?

一、PVC 粉?
英文名 Polyvinyl?Chloride? ,聚氯乙烯(PVC),分子式?[‐CH2‐CClH‐]n? 1.1? 原料:氯乙烯单体。? 1.2? 制造方法:悬浊聚合,乳化聚合……等。聚氯乙烯的生产是以悬浮聚合法为主,悬浮聚合 时,采用不同的分散剂能制得颗粒结构不同的两种 PVC 树脂,一种为紧密型,俗称“玻璃球树 脂”其颗粒表面光滑,内部无孔,呈实心球状结构。另一种蔬松型,俗称“棉花球树脂”颗粒表 面粗糙,内部蔬松多孔,易于塑化,吸油性及浸润性好。成型时间短,制品性能良好。制作线 缆用树脂通常是疏松性的。? 1.3? 加工方法:射出,押出……等。? 1.4? 用途:可用于电线……等。? 1.5? 分子量大小、结晶度影响:PVC 分子链团的结晶相提高,分子量的增大使无规分子链间的 缠绕点增多,大分子链滑移困难,因而其拉伸强度大、伸长率高,具有优异的耐疲劳性、耐磨 性、耐侯性、耐油性、耐寒性、耐臭氧性、耐热性、耐溶剂性,压缩及冲击回弹性好、压缩永 久形变量低,制品硬度随温度变化小,具有橡胶材料的消光性及类似交联结构,手感好。改进 了普通 PVC 材料的力学性能尤其是冲击回弹性, 压缩永久变形率与磨耗得到良好改进。 小分子 量 PVC 制品的力学强度偏低,其耐热性、 耐寒性、 耐久性差, 增塑剂易迁移, 弹性不足等缺陷, 和高分子 PVC 有消光性不同,? PVC 聚合度越低电线越亮,S‐60 亮于 S‐70?。? ? 1.6?PVC 配方改性树脂? 由于电线各项性能指标众多,单纯 PVC 难以满足一众要求,有时 PVC 配方会加入其他树脂粉 改进,下面介绍下改性材料。? ? 1.6.1?CPE 在 PVC 电缆料中作用? 不会提高其机械性能, 但可以改善加工性能, 消除飞边, 同时可以提高韧性以及低温冲击脆性。 因为很多厂都喜欢用线在地下摔来检查线的抗冲击强度? 氯化聚乙烯(CPE)是高密度聚乙烯(HDPE)的氯化改性产物,作为 PVC 的加工改性剂,CPE 的氯含量应在 35‐38%之间。由于 CPE 具有优良的耐候性、耐寒性、耐燃性、耐油性、抗冲击 性(CPE 为弹性体)和化学稳定性,而且它与 PVC 有较好的相容性,所以 CPE 已成为目前 PVC 加工中最常用的抗冲增韧改性剂。? CPE 的性能是由以下二种因素决定的:? ??1.6.1.1.HDPE 的分子构型? ?? ?? 由于 PE 在聚合反应时的不同工艺条件,其聚合物 HDPE 的分子构型有一定的差异,性能也不 相同,不同性能的 HDPE 氯化后的 CPE,其性能也有所不同。CPE 生产厂商必须选用合适的 HDPE 专用粉状树脂,才能生产出合格的 CPE 树脂。? ??1.6.1.2.氯化条件(即氯化工艺)? ?? ?? 作为 PVC 加工改性剂的 CPE,通常是采用水相悬浮氯化法进行氯化反应而成,这种氯化工艺的 关键条件是光照能量、引发剂的剂量、反应压力、反应温度、反应时间及中和反应条件等。PE 氯化的原理较简单,但氯化机理却较复杂。? ? ? ? ?
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? 1.6.2?ACR 改性? ACR 是丙烯酸酯类共聚物,在 PVC 制品的加工中是最常用的促进塑化类的加工助剂。它能有效 地控制熔体破裂现象,促进 PVC 的凝胶塑化,提高塑化质量。ACR 在 PVC 的加工过程中能合理 地提高物料的熔融转矩和平衡转矩,缩短物料的凝胶塑化时间,降低加工温度。? ?? ?? 目前市场上出售的 ACR 主要有 ACR‐201 和 ACR‐401 二种,ACR‐201 是由甲基丙烯酸甲酯 (MMA)与丙烯酸乙酯(EA)的共聚物。用于 PVC 挤出和注塑加工的 ACR‐201 应选用中等分 子量的 MMA 共聚物。它在 PVC 挤出加工时主机电流或扭矩的表值均有所提高。ACR‐401 是由 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯(BA) 、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸乙酯(EMA)的 共聚物。? ? 1.6.3?NBR 改性? 聚氯乙烯/丁腈橡胶共混物 PVC/NBR?blend,? 系由聚氯乙烯为主, 加入丙烯腈含量为 20%~36% 的丁腈橡胶进行改性的单相共混物,在未增塑聚氯乙烯中用以提高冲击强度,同时刚性有所下 降; 在增塑聚氯乙烯中, 丁腈橡胶可提高其耐低温性, 抗撕裂性及耐磨性, 降低增塑剂的迁移, 以外国商品 2530 为例,密度为 1.25g/cm3,拉伸屈服强度 14.4MPa,断裂伸长率 600%以上, 用机械共混法制备,用于电线电缆、汽车内装饰材料及各种软管等。? ? ? ??丁腈橡胶(NBR)是一种极性聚合物,其极性随 NBR 中丙烯腈(AN)的增多而增强,相应地与 PVC 的相容性也提高。AN 含量达 40%后,两聚合物组分已达分子规格混合,成为完全相容的均相 体系。当 AN 含量为 20%时,PVC/NBR 共混物具有最适宜起增韧作用的亚微观非均匀相形态, 其抗冲击强度最高。共混材料中 PVC 含量小于等于 50%时,主要表现出 NBR 的性质,有突出 的耐候、耐臭氧性;大于 50%时,主要表现出 PVC 的性质,但冲击强度大大提高,低温脆性 得以改善。使用时 NBR 可以硫化、轻度硫化或不硫化,此时 NBR 作为永久塑化剂或增韧剂存 在。用于包装薄膜、工业围裙、石油产品的柔软贮器等。? 当使用 NBR 改性时,需特别注意 PVC 预塑化工艺,否则 NBR 特容易抱团吸油。? PVC 的预塑化? 按照试验配方称量 PVC、增塑剂、稳定剂,搅拌均匀后放入烘箱,80℃放置 2.0 小时,使 PVC 充分吸收增塑剂,达到预增塑的目的,此时物料干爽疏松,不结团,有弹性感。? ? ? ? ? ?

二、可塑剂(Plasticizer)?
可塑剂为挥发性低的物质,添加于塑料时,能使塑料的弹性系数增加或减少,而于常温时增加 柔软性,高温时易于加工,以 PVC 为例,添加量愈多时制品愈软。可塑剂又分为一次可塑(主 可塑剂)通常与树脂兼容性良好,可单独使用;和二次可塑剂(辅助可塑剂) ,其兼容性有限, 只能添加少许量以改良性质。可塑剂的主要分类:? (一)?酸酯类——如 DOP,?DBP 等;? 最常用的增塑剂,占增塑剂市场用量的 80%,不多作介绍? (二)?直链二元酸酯类:此为耐寒一次可塑剂如 DOA、DOS 等;? 脂肪酸酯类的低温性能很好, 但与聚氯乙烯的相溶性较差故只能用作耐寒的副增塑剂与邻苯二
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甲酸酯类并用。最常用的品种是己二酸二辛酯和癸二酸二辛酯。? ?? ?? (1)己二酸二辛酯(简称 DOA)? ?? ?? 无色无嗅液体,无毒,溶于大多数有机溶剂,微溶于乙二醇类,不溶于水,DOA 对 PVC 的 临界塑化温度为 12l 一 125℃。? ?? ?? (2)已二酸二异癸酯(简称 DIDA)? ?? ?? 清澈易流动的油状液体。? ?? ?? (3)壬二酸二辛酯(简称 D0Z)? ?? ?? 几乎是无色的透明液体,? ?? ?? (4)癸二酸二丁酸(简称 DBS)? ?? ?? 几乎是无色的液体,? ?? ?? (5)癸二酸二辛酯(简称 DOS)? ?? ?? 几乎是无色的油状液体,不溶于水,溶于醇、苯、醚等有机溶剂。? ?? ?? (6)癸二酸二异辛酯(简称 DIOS)? ?? ?? 无色清澈液体,溶于酮、醇、酯、芳香烃和脂肪烃等大多数有机溶剂,微溶于胺和多元醇。 ? ?? ?? (7)二(2—乙基丁酸)三缩乙二醇酯(简称 3GH)? ?? ?? 它是安全玻璃用聚乙烯醇缩丁醛薄膜中最为广泛使用的增塑剂,同时它对纤维索塑料、丙 烯酸酯塑料和聚氯乙烯也是良好的增塑剂。? 增塑剂对亮度的影响:分子链越直越长的越亮,如(W)1030 亮于 TOTM,DOA 亮于 DOP? (三)?磷酸脂类:具有耐燃性,耐化学性如 TCP;? (四)?环氧化油类、无毒性、耐菌性差如环氧大豆油;? 环氧增塑剂是近年来应用很广的助剂, 它既能吸收聚氯乙烯树脂在分解时放出的氯化氢, 又能与聚氯乙烯树脂相溶,所以它既是增塑剂又是稳定剂。主要用作耐候性高的聚氯乙烯制品 的副增塑剂。其于要品种有环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯等。? ?? ?? (1)环氧大豆油? ?? ?? 大豆油为一甘油的脂肪酸配混合物,环氧大双油是一种黄色油状液体,无毒,溶于大多数 有机溶剂和烃类。环氧大豆油与聚酯类增塑剂并用,可以避免后者向外迁移。? ?? ?? (2)环氧脂肪酸丁酯? ?? ?? 因脂肪酸成份不一,环氧脂肪酸丁酯有环氧硬脂酸丁酯、环氧糠油酸丁酯、环氧大豆油酸 丁酯、环氧棉子油酸丁酯.环氧菜油酸丁酯、环氧妥尔油酸丁酯、环氧苍耳油酸丁酯、环氧猪 油酸丁酯等品种。? ?? ?? (3)环氧脂肪酸辛酯(简称 ED3)? ?? ?? 因脂肪酸不同,而有不同结构的品种,如环氧硬脂酸辛酯、环氧大豆油酸辛酯、环氧妥尔 油酸辛酯等。? ?? ?? (4)环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯(简称 EPS)? ?? ?? 无色至浅黄色油状液体。? ? (五)?苯三甲酸酯类,如 TIDTM;? 偏苯三酸酯是一类性能十分优良的增塑剂,兼有单体型增塑剂和聚合型增塑剂两者的优 点。挥发性低、迁移性小,耐抽出和耐久性类似于聚酯增塑剂;而相溶性、加上性和低温性又 类似于邻苯二甲酸酯炎。? (1)偏苯三酸三辛酯(简称 TOTM)? ?? ?? 无色至淡黄色粘稠油状液体。? ?? ?? (2)偏苯三酸三(正辛正癸酯)(简称 NODTM)? ?? ?? 无色至淡黄色油状液体。?
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(六)?高分子类(又称聚酯可塑剂)特点:挥发性及迁移性低,如 Polyglycoladipate 等;? 聚酯增塑剂一般塑化效率都很低、粘度大、加工性和低温性都不好,但挥发性低、迁移性 小、耐油和耐肥皂水抽出,因此是很好的耐久性增塑剂。通常需要与邻苯二甲酸酯类主增塑剂 并用。聚酯类多用于汽车、电线电缆、电冰箱等长期使用的制品中。土要品种有已二酸、癸二 酸等脂肪族二元酸与一缩二乙二醇、丙二醇、丁二醇等二元醇缩聚而成的低分子量聚酯。? (1)聚癸二酸丙二醇酯? ?? ?? 不同分子量的聚癸二酸丙二醇酯增塑剂都可以溶于丙酮、二氯乙烷、乙醚、苯、甲苯、二 甲苯、氯仿,部分溶子乙醇、丁醇和脂肪烃。? ? (七)?其它,如脂族羟类。? 最常用的是氯化石蜡,氯化石蜡‐52 主要用于聚氯乙烯的辅助增塑剂,以部分代替邻苯二 甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯,其增塑性能低于主增塑剂,但能增加电绝缘性和耐燃性,并 能提高抗张强度。其缺点是耐老化性能和耐低温性能较差,二次回收再制使用效果也较差,粘 度较大。? ?

三、填充剂作用:?
1、 改善机械强度作为补强剂,? 2、 增加重量作为增量剂,以降低成本,如高岭土,碳酸钙等。? 3、 降低成型收缩率? 填充剂能显著改善材料的耐热性、自润滑性以及降低成本、降低成型收缩率。碳酸钙 (CaCO3)是PVC制品生产加工中最常用的填充剂,其使用目的大多是为使PVC制品增量,以达 到降低生产成本的目的。对目前国内生产的通用碳酸钙(40um)和超细碳酸钙(1O?um? 和5?um) 进行对比试验。在其他条件完全相同的情况下,3种碳酸钙填充的PVC弹性体材料性能如下所 述:? 碳酸钙细度对材料的性能有较大的影响。10? um 碳酸钙填充的 PVC 弹性体的性能要高于用 40? um 碳酸钙填充的 PVC 材料的性能;填充 5? um 碳酸钙和填充 10? um 碳酸钙的 PVC 弹性体性能 相差不大。这是由于碳酸钙粒径小比表面积大,分散均匀,与 PVC 界面作用力较强,使其力学 性能得以提高;当碳酸钙粒径过小时,难以分散均匀,材料的性能不再有较大的提高。10?um 碳酸钙可以很好的满足要求。我估计,随着填料分散剂质量的提高,此方面还有提高空间。? 目前在 PVC 制品的生产加工中使用的碳酸钙主要有二种, 其一是由天然石灰石经机械粉碎 法如通过雷蒙车粉碎成不同细度的碳酸钙,这种碳酸钙称为重质碳酸钙或方解石,其品质由天 然石灰石的品位和其细度决定。合理使用重质碳酸钙可提高 PVC 制品的耐热性、刚性、尺寸稳 定性及加工性。 其二是挑选品位高的石灰石经过煅烧, 使其分解成氧化钙 (CaO) 并通水 , (H2O) 反应成氢氧化钙(Ca[OH]2) ,再通入二氧化碳,经沉淀后形成碳酸钙,这种碳酸钙称为轻质碳 酸钙。 少量使用轻质碳酸钙可提高 PVC 制品的拉伸强度。 轻质碳酸钙的品质除由天然碳酸钙的 品位决定外,其煅烧等化学反应条件及分级细度也是十分重要的因素。轻质碳酸钙的价格应比 同一细度的重质碳酸钙高一倍以上。? 在线缆材料行业,普遍使用的是重钙,因为轻钙耐候性不好,容易使制品变色。除了对活 钙(或重钙)质量要求较高,工艺上最好经三辊研磨,这种工艺随着钙粉质量的提高已很少使 用了,但提高材料机械性能的效果绝对好的。? 另一种常用填料高岭土用于提高材料表面电阻或者绝缘电阻, 15%~20%的活性煅烧超细 高岭土填充 PVC 软质电线料中,其电性能指标可以达到或超过国标 JR-70 之要求,而且其物 理强度指标均超过国标之要求。活性煅烧超细高岭土可以用作软 PVC 电缆料绝缘级的填料.?
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四、改质剂,是改善产品相应质量的添加剂的统称,依特性要求添加;?
下面介绍下常用改质剂的作用:? 1、ATL‐95RESIN? 是低分子量的α‐甲基苯乙烯之线性聚合物,其兼容性﹑柔软性和耐紫外线等性能优良, 具有良好的透明色泽稳定性,耐酸﹑碱﹑水份﹑油脂及氧化作用的特性。可溶于多种溶剂。在 线缆料行业作为 PVC 的增粘剂与钙粉的分散剂。? 由于 ATL‐95 树脂属于无定型透明体,本身无色无味,作为增粘树脂使用,在 SBS、SIS、EVA 热熔体胶粘剂中,ATL‐95 树脂可与聚丁烯一起使用,可制造出具有适合用途的产品。增加体系的 内聚力。一般建议添加量 1~3PHR。? ? ATL‐95 树脂应用于色母粒中具有很好的流动性,能降低着色剂表面能,从而使着色剂在树脂 中分散更均匀。可完全替代配方中的蜡类物质。? ? .由于 ATL‐95 树脂能降低 PVC 物料的熔融粘度, 可大幅度提高熔融体系中填料及颜料的分散性, 提高对模具的充填性,从而使制品外观光洁,剖面结构致密,裂纹少。而对于发泡材质有促进 发泡作用。因此可适当提高碳酸钙的用量,降低生产成本。从这方面讲,? ATL‐95 树脂是作为 分散剂,用于热塑性树脂的改型材料。? 适当可降低塑化温度,提高配方的热稳定性。特别适合用于耐高温 PVC 料生产使用,从而 可避免(1.因其它助剂在高温下易分解而出现气泡现象的产生。2.增塑剂在高温下自身水解,从 而也会使 PVC 变脆变硬),降低稳定剂的用量。? ? 减少熔融时间,单位时间内增加产量约 8?%。? ? 不增加制品的蠕变,因此制品的伸长率较少,抗拉强度提高。? ? PVC 成品中添加 ATL‐95 树脂后,耐候性、抗紫外光能力明显增强。? 2、滑剂(Lubricant)? 可分内部与外部滑剂:内部滑剂的目的减少聚合分子间的磨擦,降低粘度,提高流动性;外部 滑剂是使塑料从金属模具表面易于脱模。常用滑剂有脂肪酸酯类或脂肪酯醯胺类、烃类?(如 天然石腊) ,金属皂类。? ? ? ? ? 聚乙烯蜡,又称 PE 蜡,是低分子量聚乙烯,分子量在 1500—2500 之间,融点为 107℃, 熔融粘度为 290 厘泊(140℃) ,其粘度和硬度接近石蜡。? ?? ?? PE 蜡是 PVC 加工中常用的外润滑剂,并有一部分内润滑作用,优质的 PE 蜡用量一般不超 过 0.5Phr,即可满足 PVC 的加工成型。PE 蜡,能提高塑料制品的韧性,使制品表面光滑,塑化 程度更快更高。? ?? ?? 目前,市场上出现了大量的伪劣 PE 蜡,经分析,这种 PE 蜡是用废弃的聚乙烯(PE)加上 石蜡制作而成的,而在废 PE 料中有高分子量的 HDPE,也有 LLDPE 及 LDPE,甚至还有少量的 工业或生活垃圾。伪劣 PE 蜡的粘度远大于正规的 PE 蜡,用这种伪劣 PE 蜡加工 PVC 产品,不 但润滑效果差,还会在加工过程中产生严重析出并粘附在口模(芯棒)的出口处或定径套的内 径处,尤其在锥形双螺杆挤出机的生产过程中不仅产生粘附,还会促使产品变色甚至分解,使 正常的生产运行中断,造成厂家的损失。? 如果想提高放线速度,建议加点酰铵蜡,降低出模的摩檫力? 3、分散剂(Dispersant)? 分散剂的用途:均匀分散树脂中的颜料、填料,提高制品机械、加工等性能。? 分散剂的档次主要分为高分子分散剂和低分子分散剂。 后者是低档产品。 他们的价格相差数倍。 高分子分散剂具有以下优势:高分子助剂由于具有更好的分散活性。在同样加工粘度下,可以
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大幅度的提高树脂料中颜填料的含量,特别是对难以分散的炭黑效果明显(为什么黑色电线性 能有别于其他颜色?炭黑难于分散是主因)。高分子分散剂种类:? 改性的丙烯酸树脂型高分子分散剂。有一定分散活性。比如:德谦 DP‐983 等。? (聚氨酯)树脂型高分子分散剂,性能优越。超过丙烯酸树脂型。比如:毕克:? BYK‐163、 ? 埃夫卡:? EFKA‐4050? 德谦:DP‐9850 等。高分子分散剂由于具有类似树脂的结构和性质,一般 不会影响树脂的理化性能。 有的高分子分散剂本身结构带有可固化的基团, 可以参与固化成膜。 把助剂的可能负面影响降到了最低。? ?????关于分散剂对于颜料的适应性,可以把握这样一个基本知识:能够分散无机颜料的助剂, 不一定能够分散有机颜料和炭黑,反过来,能够分散炭黑和有机颜料的助剂,一定可以分散无 机颜料。颜料的分散难易程度是:无机颜料最好分散(其中以钛白粉最易) ,有机颜料较难分 散,炭黑最难。? ???????高分子分散剂的主要优势是应对有机颜料和炭黑。特别是高色素炭黑。这些领域,那些低 分子助剂就只能望洋兴叹了。另外,即使是分散无机颜料,高分子助剂的稳定性是低分子助剂 不能比拟的。? 4 抗氧化剂(Antioxidant) 主要是防止塑料中的不饱和双键受氧原子侵袭而引起的品质劣化, 如芳香胺类, 烷基酚……等。 ? ? ?

五、安定剂(稳定剂) 抑制 PVC 内之少量游离 Cl‐分解:? :
由于 PVC 树脂加工温度较高,而其分解温度只有 140℃甚至更低? ,若没有加工热稳定剂, 则 PVC 树脂本身没有任何用途,因此需加入适量的稳定剂,一般用量为 5?(质量分数)。? PVC 安定剂可分为五类? (a)?铅盐安定剂——硬脂酸铅,三盐基硫酸铅,二盐基硬酯酸铅,如:? 三盐基硫酸铅,分子式:3PbO?PbSO4?H2O? 性状:本品为白色粉末,有毒,不溶于水、(有机溶剂和油脂),溶于碱类和醋酸铵溶液。 无可燃性及腐蚀性,易吸湿,潮湿状态下受阳光照射会变色分解,在 200℃以上开始失去结晶 水。 ? 用途: 本品是 PVC 塑料使用最广泛最普遍的一种热稳定剂, 于少量二盐基亚磷酸铅并用具 有协同效果。本品具有很强的结合氯化氢能力,长期热稳定性良好,电绝缘性优良;具有白色 颜料的性能,覆盖力大,耐候性亦可。主要用于不透明的软、硬质塑料制品及电缆料等。? (b)?金属皂类安定剂——硬脂酸镁,硬脂酸钙;? (c)?镉钡液状安定剂有 Cd—Ba 系,Cd—Ba—Zn 系,?Ba—Zn 系等;? (d)?有机锡安定剂,如:二丁锡二月桂酸盐等;? (e)?安定化助剂,如环氧化合物? (f)?钙/锌液体稳定剂;? 如果考虑环保性,不能使用重金属盐稳定剂,往往选择钙/锌液体稳定剂,用量 3 份(基 础树脂 100 份)。由于目前使用的钙/锌稳定剂的稳定效果不够理想,当用钙/锌稳定剂时, 需要加入辅助热稳定剂。? 稳定剂现在基本也是分开用,黑色和白色(浅色)的体系是不一样的,黑色的除了要热稳
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定还要保证不析出,白色的除了热稳定对底色? 、色差都有要求的,针对性不同,所以配方体 系的理论不一样的?,拿做白色的稳定剂做黑色的料,很容易析出的,大多数 PVC 黑料析白基 本都是稳定剂或者润滑剂导致。润滑剂析出就不多讲。现在很多钙锌稳定剂使用者一味要求初 期着色,他们测试方法简单停机模头闷料,白色变色时间长的就是好稳定剂。其实这东西很简 单,硬脂酸锌,亚磷酸及其他类的辅助抗氧剂就添加量大就有很好效果,前者和后者多了就有 较大的析出性。现在市面上很多白色专用性稳定剂注明深色和黑色不能用的基本都是此类配 方,不是白色或浅色不析出而是析出白粉在白色表面很不明显,黑色越亮表面出现白粉表现得 越大。而黑色没有初期着色和后期变色的要求,添加的这类东西到不了析出量就比较安全并且 成本也比较低廉。所以怕麻烦的稳定剂选择就要相对中性的配方,当然面对的问题就是浅色初 期没那么好,黑色成本稍稍高一点,不怕麻烦尽量还是分开比较好。? 钙锌稳定剂发展到现在应该说还是有很大的提高,但是跟铅盐比较还是有很多的不足。? 安定剂对树脂的成胶速度、结晶等有影响,从而对于亮度产生一定影响。? ? ?????????????????

六:防火剂:增强耐烧性,就是通常讲的阻燃剂。?
当塑料暴露于火焰时,能压抑火焰之蔓延,防止烟雾形成,当火焰去掉时,燃烧便会停止,大 致可分为二大类型:? (a)?反应型:难燃剂常是卤化的单体,它可以参加反应与聚合体形成化学结合。? (b)?非反应型是含卤素、磷、氮、硼的化合物,它们与聚合体只作物理性的混合。? (c)?其它,如三氧化二锑……等。? 由于 PVC 材料本身难燃,在此对阻燃剂不多做阐述。?

? 七、着色剂:颜色调配。?
分有机与无机两大类,又分为染料及颜料两大类。影响较小,不多做阐述。相关内容在分散剂 章节也做过些说明。? ? ? 八:回料处理。? PVC 基本配方中已经提及,PVC 分子结构多为直链型,它在常温下是固态,加热后即软化或液 化成为可塑态,成型冷却后又恢复固态,这样的性质可重复使用。这里涉及的回料处理,有两 种方法? A、 将回料按一定比例添加在新料制作程序中制成均匀粒子。? B、专门收集回料制成回料粒子, 与新料以一定比例使用在品质性能、 变色要求不高的电线上。 ? 把插头和线材的水口料都收集,再用碎料机,将水口料和废料打碎,再用做胶料用的押料机過 一道中间要加 1%防火劑,少量的安定剂 0.5‐‐2%,2‐3%改质剂,0.5‐1%填充剂,2‐3%可塑剂. 这些东西的数量只供参考。 这样的话可以将回料粒子定点使用。

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讲完配方,下面说下 PVC 塑料加工技能

一.?PVC 塑料概况 1.塑料是指有机合成树脂为主要组成成分,经过加入各种助剂,如增塑剂、稳定剂、润 滑剂、阻燃剂、填充剂等。且在加工过程中能流动成型的材料。 2.PVC 的化学名称是聚氯乙烯,是一种热塑性材料,具可塑性和再生性,使用范围极为 广泛,其分子式为 ???????? [-CH2-CHCl-]n

因碳原子上的 CL——极易被脱去,发生变色分解之现象。 聚氯乙烯的生产是以悬浮聚合法为主,悬浮聚合时,采用不同的分散剂能制得颗粒结构不 同的两种 PVC 树脂,一种为紧密型,俗称“玻璃球树脂”其颗粒表面光滑,内部无孔,呈实心 球状结构。另一种蔬松型,俗称“棉花球树脂”颗粒表面粗糙,内部蔬松多孔,易于塑化,吸 油性及浸润性好。成型时间短,制品性能良好。 3.PVC 优点:耐化学药品性好、耐燃耐磨、消声消震、电绝缘性优良、力学性能良好。 4.PVC 缺点:热稳定性差,且软化温度低,对光、热、紫外线不稳定,故加工成型中易 放出氯化氢气体。 二. 搅拌 1.混合物分两大类 A. 润性物料:配方体系中含有液态添加剂的混合物料称润性物料,它较容易混合均匀。 B. 非润性物料:配方体系中不含或含有少量液体添加剂的混合物称非润性物料。对于树 脂为粉状物料,各添加组分也为粉状物料的配方,要求各粉状添加物的粘度尽可能一致,这样 才可能混合均匀。 2.物料的混合原理 A. 混合作用一般靠扩散、对流、剪切作用来完成的。 1)扩散作用是凭各组分之间的浓度差推动,构成各组分的微粒由浓度较大的区域迁移到 浓度较小的区域,从而过到组分的均一。 2)对流作用是使两种或多种物料要相互占有的空间内发生流动,以期达到组分的均一, 对流需借助外力的作用,通常用机械搅拌进行,不论何种聚集态的物料,要使其组分均一,对 流作用是必不可少的。

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3)剪切作用是利用剪切力促使物料组分均一的混合过程,剪切速率愈大,对混合作用愈 有利,剪切力对物料的作用方向最好是能不断的作 90 度角的改变,即使物料连续承受互为 90 度的两剪切力的作用,则效果最好。 B. 高速混合机主要是靠对流作用达到物料的组分的均一混合效果。其次是提高温度,依 靠摩擦生热使物料充分塑化。 C. 高速混合机 1)高速混合机的组成部分 高速混合机由混合容器、容器盖、折流挡板、搅拌装置、排料装置、驱动电机、机座等组 成、混合容器外附加热冷却装置(一般为夹套)。搅拌装置由一到三组叶轮组成,分别装置在 同一转轴的不同高度上,每组叶轮的数目通常为两个,叶轮的转速一般的快慢档或变频无极调 速档。快慢两档的速率比一般为 2:1。 2)高速混合机的工作原理 混合时,物料受到高速搅拌,在离心的作用下,物料沿混合室侧壁上升,至一定高度或遇 折流挡板时落下,然后再上升和落下,从而使物料微粒间产生较高的剪切作用和热量,除起到 物料的混合均匀的效果外,还可使物料温度上升达致塑化。 D. 提高混合程度的方法如下 1)尽量增大不同组分的接触面,减少物料的平均厚度。 2)各组分的接触面应相当均匀的分布在被混物料中。 3)使在混合物料的任何部分各组分之比率和整体比率相同。 3.物料的准备 粉料的配制包括原料的准备和原料的混合两个过程,原料的准备主要有原料的预处理(主 要是干燥和除去杂质,进油性原料预热)称量(应保证组分比率的准确性)。 原料的混合只是一种简单的混合,只增加各组分的微小粒了空间的无规程度,一般不减小 粒子本身的尺寸。 完成塑料配制(配混)的方法大都靠混合以使其形成一种均匀的复合物,不管其形状(粉 料、粒料)如何,它们的区别主要表现在混合塑化和细分程度的不同。 三. 冷却 因 PVC 的软化点为 75℃-80℃。玻璃化转变温度 80℃左右,100℃开始分解,所以当混合 物料混合后应立即放入冷却缸进行冷却,冷却温度应在玻璃化温度之上,且在分解温度之下, 即 80℃-90℃间。
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如果冷却不均或不冷却,轻则变色,即产生多烯结构(变黄),重则分解,烧焦,当热散 发不出时,此时在混合过程中部分脱去的氯化氢气体无法逸出,而散发不出的热和氯化氢气体 都能加速 PVC 分子链的断裂。 如果冷却温度过低,则会使混合物料回归于玻璃态,在挤出时可能导致部分未受热的混料 堵塞过滤网,或没有达到软化温度之料挤出后造成粒子表观粗糙或起粒。 四. 造粒 当物料混合好后, 为了适应塑料的成型加工之需要以及便于包装、 贮存。 都应使之粒化 (造 粒)。 物料混合的终于则依配方规格的不同设定不同的混合温度,一般情况下,粉料呈蓬松态或 增塑剂己全部被粉料吸收(用手抓无油腻感且不粘手)。则可认为己达混合终点。 1.挤出机的工作原理 挤出机的主要部件是螺杆和料筒, 当初混物料投入料斗后, 物料即被旋转的螺杆卷入料筒, 一方面受筒壁的加热而逐渐升温熔融,另一方面则绕着螺杆前移,由螺杆拖曳所产生的正流流 速在物料前进纵截面上的各点是不等的 (其中以贴近螺杆的为最大, 而以靠近筒壁的为最小) , 所以有一定剪切作用的发生,挤出机内物料的塑炼就是在受热与受剪切的作用下完成的。 以塑炼用的挤出机(造粒)与成型用的(注射)机比,前者常用较大型的,而且螺槽偏浅, 借以增大剪切力。 由挤出机条形口模挤出的熔融物料条,即可以用装在口模孔板处的旋转刀进行热切,旋转 刀在孔板表面的切削速度可通过改变转轴转速来控制,即调节粒料尺寸,随后再进行空(风) 冷以完成粒化,也可以使挤出料条牵引离开机头,经水冷硬化再纵切粒化。 2.挤出机的类型 上文提到粒化前有两个冷却硬化过程,即风冷和水冷。也就是两种机型的一般表征方法。 1) 挤出机基本结构主要包括:机座,电动机,传动装置,加料装置,料斗,料斗冷却区, 料筒,料筒加热器,螺杆机头,热电偶控温点,过滤孔板及机台加热器。 2)螺杆:单螺杆挤出机规格主要以螺杆直径大小来表示,工业上多以Φ45mm-Φ90mm 设 备进行塑料配制。 双螺杆直径范围为Φ45mm-Φ400mm,长径比一般为 18-22:1 ,PVC 制造其 螺杆的长径比通常约在 20-25 间。螺杆一般分为三大段:送料段,熔化段(压缩段),计量段 (均化段)。 3.塑炼终点 用小刀切开塑料粒来观察其截面,截面不显毛糙,而且颜色和质量都显均匀,胶料条表观 圆润平滑光亮,无颗粒。即可认为塑料粒是合格的。?
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