PVC挤出异型材配方

《PVC挤出异型材配方》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PVC挤出异型材配方（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、PVC 挤出异型材配方 最近几年 PVC 门窗在建筑门窗市场中所占比例越来越大，许多大的集团纷纷投资生产，由于市场竞争剧烈，再加上 PVC 树脂价格的上涨，令人担忧的质量问题也随之而来。PVC 门窗质量的好坏，除与五金件质量有关外，更重要的是 PVC 异型材的质量，而决定 PVC 异型材质量的先决条件是其配方成份，因为差的配方是无法生产出优质异型材的。因此，设计一种合理的配方对于生产异型材的厂家来说是有必要的。 所有设计或接触过 PVC 异型材配方设计的人员都知道，一个配方除了主原料 PVC 外还必须含有以下成份：热稳定剂、抗冲改性剂、润滑剂、加工助剂、光屏蔽剂、填料等。下面就如何选择这些助剂

2、提供一些参考资料： 一、 热稳定剂 1 定义 塑料在成型加工中因热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中因热、光、氧等外界条件作用而发生降解。从而使制品性能变坏甚至失去使用价值，为抑制这种作用需添加热稳定剂。PVC 树脂的由于分子结构存在活性基团，在受热 1000C 以上就会降解放出 HCL 气体，使 PVC 渐渐由白色变棕色至黑色，HCL 气体还会起自动催化作用，促使PVC 树脂进一步降解，在成型加工温度（1700C 以上）降解反应加速，除了脱 HCL 外还发生变色、交联，从而使性能变坏。而加入热稳定剂就可以起到抑制作用。 2 对热稳定剂的要求 影响 PVC 热降解的主要因素是链结构（指支链、双

3、键、烯丙基氯、头头结构、共扼双键和分子量等）的影响；另外，氧、氯化氢、添加剂等外界因素也有影响。因此热稳定剂应该具备如下几个功能：1、能吸收或中和加工和使用过程中所脱出的 HCL，终止其自动催化作用；2、能置换分子中活泼的和不稳定的氯原子，抑制脱氯化氢反应；3、能与聚烯结构进行双键加成反应，消除或减缓制品变色；4、防止聚烯结构氧化；5、中和和钝化树脂中的杂质，如催化剂残基、端基等。 3 评价热稳定剂的因素 评价热稳定剂性能主要是耐热性、耐候性和加工性，但还必须考虑与 PVC 的相容性、机械强度、电绝缘性，毒性和与其他添加剂的影响等。 4 热稳定剂的分类及其作用机理 热稳定剂主要有三类：铅盐类、

4、有机锡类及稀土类。 铅盐类热稳定剂在 PVC 中的热稳定机理是吸收 PVC 分解产生的 HCL，阻止 HCL 对 PVC 进一步分解时的催化作用，从而阻止、延缓 PVC 的分解，但它不能有效地抑制共扼双键的形成。 有机锡类热稳定剂在 PVC 中的热稳定机理是除了能够脱除 HCL 外，还能通过酯化反应用其分子中的羧基或硫醇基等与 PVC 分子中不稳定氯原子作用，或加成到 PVC 分子中不稳定氯原子上，或加成到 PVC 分子的热分解生成的不稳定分子结构上。 铅盐类热稳定剂与有机锡类热稳定剂最大差异是能否抑制共扼双键的形成，当 PVC 加工成型有共扼双键存在时，随着微观分子结构的不断变化，PVC 对

5、它的吸收也产生不断变化，从而产品外观色泽也发生变化。因此，使用有机锡类热稳定剂的 PVC 异型材色相一般都较铅盐类更好。何况有机锡热稳定剂是液相无毒，低添加量（0.9PHR1.5PHR），不影响固相填充量；铅盐类热稳定剂是粉状固相无机物，添加量较大（一般在 4PHR 左右），相对增加了配方中的固相填充量。因而使用有机锡稳定剂不但稳定效果要优于铅盐类的，而且还起到环保作用及更有经济效益。 稀土类热稳定剂是以轻稀土（镧 La、铈 Ce、镨 Pr、钕 Nd 等）元素无机盐为主要原料与酸醇类等有机酸络合而成。如硬脂酸稀土、脂肪酸稀土等种类，其稳定效果介于铅盐类及有机锡类之间。 (二)抗冲改性剂 1、

6、定义 PVC 由于本身存在冲击强度较差的缺点，当用作硬质建材制品(如窗框、窗扇等)时应通过改性提高其冲击强度，以满足使用要求。通常采用共混改性方法，即加入一定量玻璃化温度较低的，在室温下呈高弹态的共聚树脂或改性聚合物，此共聚树脂或聚合物被称之为抗冲改性剂。 2、 对抗冲改性剂的要求 性能必须满足以下要求的抗冲改性剂才能用于 PVC 异型材的配方中： 1) 与 PVC 的相容性适中；2)玻璃化温度低，能在低温下增进 PVC 的抗冲击性能；3)相对分子量高，必要时最好有轻度交联，以提高增强效果；4)对 PVC 的表观性能及物理力学性能无明显影响；5)耐候性良好，离模膨胀性小；6)与树脂易共混，最好

7、与 PVC 的形状和粒度相近。 3、 抗冲改性剂的分类、性能比较及其生产厂家 抗冲改性剂主要有二类：聚乙烯类(以 CPE 为主)和聚丙烯酸脂类(ACR)。目前大多数厂家都采用氯化聚乙烯，只有少数厂家用聚丙烯酸脂类，两者之间的性能比较见表 1。 表 1：常见两种抗冲改性剂性能的比较 性能指标 聚合物名称 耐腐蚀性 耐气候性 低温韧性 缺口敏感性 弯曲变形温度 透明性 应力白化 加工性能 熔融速率 熔体拉伸强度 熔体弹性 CPE 优 好-优 好 低-中 中 差 高 较好 低 差 中 ACR 好 差 好-优 低 低-中 好-优 中 好 高 优 中 从表中可以看出：CPE 具有优良的热稳定性、耐热性、

8、耐油性、耐化学腐蚀性、电绝缘性和低温韧性，另外它与PVC 和填料有良好的相容性；ACR 具有优良的抗冲击性，良好的透明性、耐热性、着色性和低温特性，可以改善制品的第二次加工性能，但因其含有不饱和双键，易受紫外线作用而老化,故而耐候性较差；两者各有自己的特点，但从改善抗冲击效果来看，ACR 要优于 CPE，且 ACR 在配方中的使用份数也较少。 目前生产 ACR 的厂家主要在国外，如法国的阿托公司、美国罗姆-哈斯公司日本钟渊公司以及吴羽化学公司等。 （三）光屏蔽剂 1、 定义 光屏蔽剂一般是指能够反射和吸收紫外线的物质。光屏蔽剂的加入使 PVC 塑料能够屏蔽紫外线光波，减少紫外线的投射作用，从而

9、使其内部不受紫外光的危害。 2、 对光屏蔽剂的要求 PVC 中添加光屏蔽剂必须具备以下要求： 1） 能够反射和吸收紫外线；2）与 PVC 极其添加剂的相容性好，在加工和使用过程中不渗出；3）具有良好的光稳定剂，即在长期暴晒下不致破坏；4）化学稳定性好，不与塑料中其他组分发生不利的反应；5）热稳定性良好，即在加工和使用时不因受热而变化，热挥发损失小；6）不污染制品；7）无毒或低毒；8）耐抽出、耐水解性能优良，价廉。 3、 光屏蔽剂的分类、性能与特征 光屏蔽剂主要有三类：无机颜料（如镉黄、镉红、钛白粉），有机颜料（如酞箐蓝、酞箐绿等）和个别填料。炭黑和二氧化钛是常用的光屏蔽剂。 （1）炭黑-它是效

10、能较高的光屏蔽剂，又是自由基链终止剂。选用炭黑时应注意如下几点：粒度以小于 50m为好，以 15-25nm 最佳，微小的粒度能提高分散性和耐候性；在 PVC 塑料中的分散性；添加量以 2%以内为宜，过多效果不明显，反而使耐寒性、冲击强度和电性能下降；与含硫稳定剂有协同效应，但不宜与胺类、酚类抗氧剂并用。 （2）颜料-高度遮光颜料对有害波长具有屏蔽或吸收功能，这是由于含有颜料的聚合物表面可以反射大部分能量，同时吸收残余能量，其作用机理是抑制 PVC 塑料的紫外线老化。在使用颜料时，要考虑与其他添加剂的相互影响。（3）二氧化钛-它是一种高效的光屏蔽剂，它分锐钛型和金红石型两种。在 PVC 异型材的

11、配方中使用金红石型的二氧化钛光屏蔽效果更好，它们最大的区别在于生产方法和表面处理不一样，金红石型的二氧化钛外面紧密包裹了一层 SiO2，含量在 1.5%左右，而且还经过 Al2O3 处理。美国杜邦公司生产的 R960 就是很好的光屏蔽剂，加入它能大大地提高 PVC 异型材的耐候性。 (四)、加工助剂 1、 定义 PVC 树脂的分子量介于 50000150000 之间，有很明显的粒子状态，且具有熔体粘度大，流动性差，加工困难等缺点，在加工过程中为了克服上述缺点必须加入一种助剂。这种助剂被称为加工助剂。 2、 作用机理 PVC 树脂的加工助剂主要是一些丙烯酸酯类，它的分子量比 PVC 的要高出许多

12、，在 PVC 树脂加工过程中加入，可增加 PVC 粒子之间的相互作用，防止对热金属的粘附，增加热稳定性，促进凝胶化过程，使 PVC 容易加工。丙烯酸酯类的加工助剂和 PVC 熔体的相容性很高，能改善 PVC 熔体的粘弹性，提高熔体的内聚力和高温延伸性，减少结垢，改善熔体的均匀性，能有效地提高挤出量。同时，这种加工助剂还能避免脉动引起的表面缺陷，提高 PVC的热变形温度和制品表面光泽等性能。 3、 对加工助剂的要求 PVC 异型材配方中的加工助剂必须具备以下性能：（1）、在加工温度下与 PVC 有良好的相容性，促进均匀同步塑化，提高热稳定性；（2）、能提高 PVC 的熔融速率，缩短熔融时间，提高

13、生产率；（3）、能在各种等级的 PVC均聚物和共聚物中均匀地分散；（4）、加入后能够保持硬 PVC 原有的优良性能，有效地提高产品的耐候性；（5）、无毒，有利于环保。 4、 加工助剂的分类 加工助剂可分为非润滑型和润滑型两类，它们在配方中的作用有所不同，其中非润滑型的可起到促进 PVC 塑化，增加熔体温度，提高产品的表面光洁度和离膜膨胀的作用，但随着其分子量的提高会不同程度地增加粘度；润滑型的却起到延迟塑化，增加金属剥离性，减少离膜膨胀的作用。 （五）、润滑剂 1、 定义 热塑性塑料都是在熔融状态和剪切作用下成型，而高聚物的熔体具有较高的粘性，在加工过程中的剪切应力下熔体流动时会产生两种作用：

14、一种是熔体经过料筒、螺杆、挤出模等金属表面时会发生相对摩擦而产生粘附；另一种是熔体在流动过程中树脂大分子之间的相对运动而产生的摩擦，这种摩擦会导致生热效应。第一种摩擦为外摩擦，第二种摩擦为内摩擦。熔体对表面的粘附加工是有害的，而大分子链内摩擦生热过于剧烈，会导致熔体迅速升温，使高聚物高温降解。 能够降低熔体对金属表面的粘附，提高熔体的流动性，即降低内摩擦和外摩擦的助剂，称为润滑剂。由于 PVC 大分子刚性较大，熔体粘度较高，内、外摩擦作用较强，极易加剧 PVC 的热降解，因此，合理地选用润滑剂在 PVC异型材配方中尤为关键。 2、 润滑剂的分类及作用机理 根据润滑剂在加工中的作用不同可分为外润

15、滑剂和内润滑剂两种。外润滑剂就是降低外摩擦作用，降低熔体对金属表面的粘附。显然，降低熔体与金属表面的亲和力是一种简单有效的方法。润滑剂与 PVC 的相容性较低，因此在加工过程中易于从 PVC 内部迁移到表面，在界面处形成一个或几个润滑剂分子层。由于润滑剂分子间的内聚能较低，故在熔体和金属表面之间形成了屏障，降低了界面的摩擦力和粘附性。内润滑剂与 PVC 之间有一定的相容性，这种相容性在常温下较小，但在高温下，尤其是在 PVC 塑化状态下，相容性增大。润滑剂分子通常也是进入PVC 大分子之间，从而削弱了 PVC 大分子之间的作用力，减少其内摩擦，使熔体粘度下降，流动性增加。 3、 对润滑剂的要求

16、 PVC 异型材配方中所用的润滑剂必须满足以下要求： （1）、内部和外部润滑作用平衡，不喷霜，不挥发，不结垢； （2）、化学稳定性和耐热性优良，在加工温度下不分解，不与 PVC 或其它助剂发生有害反应，不腐蚀设备； （3）、不影响 PVC 的物理机械性能，热变形温度，耐候性和成型的工艺性能，不影响塑料的二次加工； （4）、无毒，利于环保。 （六）、填料 PVC 异型材配方中常用的填料是碳酸钙。碳酸钙有重质和轻质之分，其主要的区别在于生产方式不一样，重质是经过物理方法来制取，而轻质是经过化学方法来制取。用硬脂酸进行表面处理过的碳酸钙，可增加碳酸钙在 PVC树脂中分散的活性，此碳酸钙又被称为活性碳酸钙。PVC 窗型材的配方中最好使用轻质活性碳酸钙。从碳酸钙的粒径大小来分有微细、超细和超微细等品种，国外大都用微细轻质碳酸钙。 在 PVC 异型材的配方中适量使用碳酸钙能够提高产品尺寸的稳定性、加工性、刚性、硬度和拉伸强度。超细碳酸钙还能够弥补因使用抗冲改性剂而导致的 PVC 模量降低。 总之，在 PVC 异型材配方中加入