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氯化聚氯乙烯塑料管材的生产技术问题解答


氯化聚氯乙烯塑料管材 的生产技术问题解答
肖祥骅
( 上海 高聚物实用产 品研 究所 ,上 海 2 0 0 0 6 2 ) 摘要:氮化聚氯乙烯塑料( P V C - ( 、 ) 管材是当前发展比较迅速的一种新颖管材,其配方 工艺、加工设备 、模具等均与原 P V C 塑料管材有相同之处,也有许多不相一致的地方。 为使该管材健康发展,对读者提出的有关配方、 工艺

等方面的问题作了详细解答。 关键词:氯化聚氯乙烯乙塑料( P V C — C) 管枝 术问题 解答 中图分类号:T Q 3 2 5. 3 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 9 — 5 9 9 3 ( 2 0 0 3 ) 03 一 0 l 9 一 04 自从 《 上海 塑料 》刊登了笔者关于氯化聚氯乙烯 ( P V C — C ) 管材生产技术方 面的文章后,笔者收到函电、传真等 1 4 3 次之多。经与《上海塑料》编辑部联系,觉得该 管材是当前国内重点发展的产品,笔者认为有必要就读者提出的几个重要问题简要解答如 下,供参考。1 有关配方方面的问题与解答 问题 1:为什么制作氯化聚氯乙烯塑料 ( P V C — C ) 热水管和电力、电缆埋管所加入的 氯化聚氯乙烯 ( C P V C ) 份数不同? 解答: 这是因为氯化聚氯 乙烯 ( c P v c ) 的理化指标有一定的标准,其中对加工来讲,含 氯量 ( 6 7 . ±0 . ) % 是至关重要的。 0 1 日本的 C P V C 含水率( 即挥发物) ≤0 . % i 我国只能把含水率定为≤0 . %, 2 且只能维持三个月不变。 因此, 用纯的 C P V C 作样板, 测试其维卡耐热指标时,日本产的 C P V C 可以达到 131℃,国内的仅能达到 126℃。在方 中加入除增塑剂以外的添加剂及其它高聚物,均可使维卡温度下降。再加上设备、模具、工 艺条件等因素变化均会有所影响。 笔者 2001 2~3 月在日本钟渊化工株式会社研究所作现试 验,产品抽样检测为维卡温度≤116℃,因而,对于国际和国内标准要求 PVC—C 热水管耐 热指标≥110℃的指标,只是稍有余地一不小心就会达不到。也就是说,用 100 份 CPVC 和 各种添加剂来配合,在一定的工艺条件及设备、模具等条件支撑下,只有认真操作才能过关 至于管件耐热温度≥1 0 3 ℃的要求,则可通过适当添 10 份 PVC 或增 10 .2 份的润滑剂和稳定剂来达到.对于电力电缆埋管,建议主要原料配比以 5 5 份 C P V C 对 4 5 份 P V C 为好 。 笔者曾请化工部北 京化工研 究院中心试验室做 了 5 0 份 C P V C 对 5 0 份 P V C 的配方试验 ,结果性能不但没有提高,反 而下降。故向 读者推荐的 5 5 份 C P V C 对 4 5 份 P V C 的配方完全可以比较可靠地达到维卡温度≥9 3 ℃的 日本 和 国内行 业标准 要求 ,当然 其它添加 剂也要 注意 。另外 ,对于 壁 厚 3 m m 的薄壁管 其维卡温度 应在 ( 9 0±4 ) ℃范围 内。 问题 2 :为什么加入 M B S 后还要加 C P E? 解 答 : 加入 M B S 目的是提高 配方系 统 的冲 击强度 。 鉴于其 双键过 多, 但 在紫 外 线照射 下 会产生双键 断裂现 象,强度 反而下 降 ,表现在 管材到 工地后 如不及 时 埋 设 ,5~7 d 强度将 下 降一半 ,因此 ,配方 中加 入 6 ~8 份 M B S ( 它 使维 卡温度下 降不多,这是 M B S 的又一特点) 后 ,再 加入 3 份 C P E ,可提 高材 料 的 耐寒和 耐候 性 。 者 曾先后 设计 出在 西北寒 冷季节和 西南潮湿紫 外线 强烈照射 笔 地 区使用 的材 料配方 ,满足 了这 些地 区电力系统 的高压和超 高压 电缆 保护管材

的使用 要求 。 问题 3 :为什么在~ I J C P E 时要加入液体石蜡 ( 白油) ? 解 答 :在 3 1 届世界塑 料工程师年会 上 ,美国方面报 道 了他们 在在亚利 桑那州和 新泽西州 的寒冷地 带和沙漠 高温 中的试验结 果 , 即在加 C P E 时再加入 白油 , 材料 的耐冲击性 能可 以成 几倍 、 几倍和几 十倍 的提 高 。 十 笔者在 无锡作 了同样的验, 并请上海胜德塑料厂制成样条 交给化工 部广州老 化研究所 做大气暴 晒老化试 验 ,其 结 果为 :2 年 的线 条 比较 平直 ,并 与美 国工程师所 做的结 果一致 要说 明的 是 ,这里 所 谓的几 倍 、十几 倍、几 十倍的提高 ,是指在 配方不变的情况下,由于 加工设备、模具、工 艺条件不 同的影 响所产 生的差异 。 生产中的具体操作可为:在 一个塑料桶内 加 入 3 份 C P E 及 0 . 3 份 白油 ,搅拌 。最好 使 白油 完全被吸收, 没有吸收完的白油可留作下一锅 配方使用 。 白油是否被完全吸收也是检验 C P E 这种 热 塑性弹 性体性 能优劣 的方法 ,即能将 白 油完全吸收 的 C P E 是性能较好 的 。 问题 4:为什么在生产氯化聚氯乙烯和聚 氯乙烯制品时不提倡使用硬脂酸钙 ? 解答 : 因为硬 脂酸 钙 在温度 高于 1 6 0℃及长时 间加热时 ,易使 白色 聚氯 乙 烯 塑料转变 为 微红 色 ,并与分 解 出的 H Cl 起 反应 ,形 成很 脆 的氯化 钙,对 制 品的应用性 能极为不利 。当前 在聚 卤代烯 烃塑料 制品加 工中 ,一般 已不加硬 脂酸钙 ,仅在注射 成型 时 ,才加入 极少一 点。 当然 ,在存在二氧化 钛 ( 钛 白粉) 的情 况下 ,宜 加入 0 . 0 6 ~0 . 1 2 份 的碳 酸钠 或 0 . 0 9 ~0 . 1 9 份 的碳酸 氢钠 , 可避 免上面提 到 的生成脆 性氯化 钙 的缺 点 。 2 加工工艺 2 .1 捏 和要 点 2 . 1 . 1 加料 顺序 C P V C 或 C P V C 与 P V C 混和物 首先 加入捏 和 锅, 紧跟着加入稳定剂, 然后加入其它各种添 加剂 , 最后 加入 可使系 统冲击 强度提 高 的 M B S 和 c P E( 加 白油)。聚卤代烯烃/ ~ n A. 后紧跟着加 入稳定剂 ,是为 了防 止聚 卤代烯 烃受热释放 出 氯化氢 ( H c1 ) 后加速分解 。各种添加剂的随后 加入 ,是 为 了增加稳定剂和聚卤代烯烃的接 触,至于最后加入 M B S 和 C P E( 加 白油) ,那是 为 了使整个 配料系统 能达 到用 户所要求 的材 料重 要特性 。 2 .1 .2 捏和温 度 捏 和温度 宜 ≤l 0 5℃ 。 目前 某些 生产单位 的捏和浓度达 到 1 l 0 ~ C 甚至 大 于 1 l O ℃, 这是不 好的 。 和只起 到拌 和的作用 , 捏 没有关于 塑化 的要求 。 过高 的 捏和温 度和过长 的捏和时 间会 导致材料的热应力, 对管材的性能、 安装、 工、 施 使用 带 来 问题 。 2 . 1 . 3 双螺杆挤出机生产时的扭矩 鉴 于含 有 C PVC 原料 的材料 加 工流 动性 较 差 ,因此 ,笔者除在 配方 中加 以改进 外 ,还把 生产时 的双螺杆扭矩 规定在 3 5 , ~ . - 6 0 ,一般 4 0 ~ 5 5 较好 。这就 需要调节温度 、压力 ,甚至最 后 再回过来改变配方,使之适宜于生产,直至成 品性能达 到预 先要求 的标准 ,才 算最后 成 功 。 2 . 1 . 4 扩 口要求 P V C — C 热水管 是用管件 连接 的 ,不需要扩 口,而 电力 电缆保护 套管则 需要扩 口,这 就在 管壁扩 口形状 、扩 口增厚等 方面 对设备 提出 了 要求 。重 点在调整管 材的受热 时间 、温度 ,达 到使管材扩 口区不 变形的 目的。一般扩 口温度 比挤 出温 度 要 高得 多 ,挤 出温 度 要求 不 超 过 1 9 5 ℃为宜 , 而扩 口温度则 需在 <2 5 0 ℃左右 , 有些 国产 的仪表 甚 至 反 映 } } 1 扩 口温 度 ≥3 0 0 ℃ ,这是 需要注意 的 。 3 电力电缆保护套管中环片热缩 力标准 指标 的修改 电力 电缆保 护套管 的环 片热 压缩 力指 标 , 是指 5 0 m m 宽 的管材, 8 0 ℃环境 中放置一定 时 间后 , 在 以一定速度 的压力 降达 到一定 形变时 的 力。行 业标准中 的 8 . 5 m m ~ H 9 . 5 m m 的壁厚管材是 达 到标准 的,管径和 厚 较 小的管材 , 其环片 热 压缩 力并 非随 函数 下降 。 因此 , 行业标准 中 用插 入法 , 采用壁 厚小于 8 . 5 m m 的管材 , 其环 片热压缩 力应改 为≥0 . 3 K N 为好 , 这 有 一 点已通知电力管检测部门,在今后修改行业标准 时应加 以考 虑 。 另外 ,材料 密

度 是 电力电缆保护套 管 的 重要指标之 一, 但是 很多 生产 厂却不重视 , 些厂 家 这 应 当改进 ,使 电力 输 送 安全 运 行 。否 则, “ 入 网证 ”的发 出会 出现 严 重 问题 ,最后 还 可能追 究刑事 责任 。 4 埋地使用 电力电缆保护套管的注意 问题 和热水管 的卫生 问题 要根 据使用 场合 的不 同对 埋地 电力 电缆保 护套管的壁厚进 行选择。 有关这一点, 曾作过 汽 2 0 、 悬臂梁承压 等 比较试 验 。 生产 企业的产 品规 格 可 为其 产品 的应用提供 多方面 的选 择 , 如 是用 作过路承 载 ,还 是在机 非离 带 、人行绿 化带使 用。埋管深 度 、地 下有水无水 、冻土 层 的避让 等问题都 需要 考虑 。华东 电力设计研 究院 曾为上 海有关 生产 企业制 定 了设计施 工规 范,根据 该规 范就可 自由选择使 用 。 热水 管 中的水是不 能被饮用 的 ,国外 旅店 的冷热 水均分开为 2 条管线 , 热水管龙头上贴 有 T a p w a t e r i S n o t d r i n k a b l e 的 说明( 水管 内热水不可饮用)。但是,国内这方面的要求 如过份严格,则只有采用上海环 亚化工材料有 限公司经营的熊牌钙锌稳定剂来改进配方,才 有可能符 合卫生标准 的要 求 , 至于有机锡 则根 本 不能用 在 P V C 上 水管 中。 0 0 1 年 9 月 1 日起 , 卫 生 2 部有 关方面 的新标准 已开始执 行 。 5 设备和模具的推荐 对 P V C — C 管材加工来 说,由于材料流动性 小、腐蚀性大、压力大,在螺杆和螺筒中摩擦 发 热也 比较 严重 因 此 ,对规格 大 的管材 可 以 用平双,小规格管材则可以选择锥双,并且在 螺杆、螺筒 壁和模具表面上的镀铬要均匀 ,镀层厚度要比一般的大 0 . 5 ~1 丝。无锡市桥联轻 化 机械有限公司已有专门生产 P V C - C 管材的设 备 , 常州 常通塑 管有 限公司 已开发 了 P V C — C 挤 出、扩口和注射件等模具,经几年实践使用, 安全可靠。若采用上述设备 和模具,建议配方 中不宜加入大于 8 份的碳酸钙。否则,不仅会 使双螺杆磨损断裂,还 会使管材质量降低。管 材 的成本 以吨位计算 好象低 了,但一般财 务成 本是以管材长 度计价的, 其卖价不会因加入较 多的填充 料而增加 , 是需要 引起 注意 的 。 6“ 入 这 网证 ”的申请及使用 由国家电力公司电力管道检验测试中心具 体负责的 “ 入网证”发 放申请,并送上海塑料 研究所化工质检塑料分站检查等一系列工作, 从 2 0 0 2 年年 中 开 始培训 ,t l J 2 0 0 3 年 4 月 ,已有近 3 0 家 企业 提 出 申请 。笔 者 曾陪 同考 核 、抽 样 ,使好多单位通过了检查,因而受到大多数 单位的邀请和欢迎 !但是,后来该 工作由检验 中心 自行负责 , 只要 申请 、 接待 、 昂贵 的费 用 , 本上都 能取 得 付 基 “ 入 网证 ”这 给 电力运 行的质量带来了隐患, , 不知是否已改进 , 好事 一定要 办好 。 对于 P V C - C 热水管 的检验标 准 ,笔者认 为 完全没有必要经几千小时的冷热水考核, 过高 的卫 生要 求 也 无 必 要 , 因为 它 绝 不 作 为饮 用 水 , 是属 “ 非 饮用 范 畴 的。 7 材料的推荐对于上述 的 C P V C 原料 ,国外 的可 以用 日本 钟渊 的产 品, 国 内的建议用旭业化 工和 山东潍坊亚 东 的产 品 。C P E 一 般可采 用 国产 山东潍 坊旭业 、 东和 江苏 东台天 腾化工 的产 品。 上述 2 种 产品是 P V C — C 管材十 亚 分 重要的主辅 材料 ,国内生产厂家 奇多 ,价 格越来越低 。但 到 目前为止 ,尚不宜 作为重点推 荐的配套 用材 料 ,请读者注 意 。待达 到一定标 准后 ,笔者再陆续推荐 其 它生产 厂的产 品选用 。 关 于 M B S ,上海 制笔化工厂 M B S 产 品 ,笔者 已使用 8 ~9 年 了,应 该是 比较可 靠 的。P V C — C 电力管用 的填充料可 以用重 质 碳酸钙 ,不需要 用轻质活化的碳酸钙,P V C - C 热水管因为使用 纯 的 C P V C ,钛 白粉 用量较多 ,就不 宜加 入碳酸 钙 ,或象征 性地加 0 . 5 ~ 1 . 0 份 即可 。 红色的 P V C — c 电力管一般采用无机颜料, 因为有机颜料一受高温均产生分解,使泽 变 深, 笔者在 日本钟渊研究所做的试验也证实了 这一 点 。 最后 , 笔者认 为要生产 出 符合标 准 、特 别 是用户能够安全使用的管材,还有很多需要注 意的问题,欢迎读者继 续来函、 来电联系, 者一定作好大家的顾问和参谋。 笔 随着铝塑复合 管、 E X 和 P P R 管 P 的逐渐推广使用,出现很多需 要改进的问题,P V C - C 作为非饮用热水管和电 力电缆埋

管,将在小区建设、电力基建方面起 到十分重要的作用。日本三菱树脂经多次考察 并与笔者 口头协定 , 由于上海 的生产产 品质 量 已达到和超过日本企业标准, 价格低, 规格齐 全,日方决定不再向中国大陆推销 电力电缆埋 管 ,因而 ,希望 国内各 生产厂 商 重视配方 的不断改进 ,提高质量 。


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