郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计（论文）题 口 G 140mmUPVC塑料管材加工工艺探讨学生姓名 专业班级 08高分子（3）班学 号 08101005 系 另H 轻化工程系指导教师（职称） （高级讲师） 完成时间 2011年4月17日4)140mmUPVC塑料管材加工工艺探讨摘要UPVC又称硬PVC,它是氯乙烯单体经聚合反应而制成的无定形热塑性树 脂加一定的添加剂(如稳定剂、润滑剂、填充剂等)组成硬质UPVC管是以 PVC树脂为主要原料，添加稳定剂、润滑剂等后加热，在制管机中挤压而成的 不同压力等级、各种规格型号的硬质管材UPVC管材属热塑性塑料制詁，由 PVC加热成熔融状态(150〜200°C),含56%左右特有阻燃兀素氯(C1),故氧指数 高，属难燃材料，化学性质稳定，耐磨性很好由于其具有重量轻、耐腐蚀、强 度较高等优点，因而在供水管道工程的应用方面具有广阔的前景关键词：PVC树脂 硬质UPVC管加工工艺 管材标准1 Upvc管材发展与状况 11. 1 PVC-U给水管道的基本常识 11.1.1 upvc主要特点 11. 1.2 应用领域 21. 1.3 发展前景 22加工用料和工艺原则 32. 1 UPVC 配料 32. 2 工艺设定原则 43管材加工条件 64温度对PVC-U塑料管材的影响 74. 1 混料 84.2挤出 84. 3 定径 94.4 扩口 105 管材产品质量标准 10结束语 14参考文献 151 Upvc管材发展与状况1. 1 PVC-U给水管道的基本常识PVC-U管道是以卫生级聚氯乙烯（PVC）树脂为文要原料，加入适量的稳 定剂、润滑剂、填充剂、增色剂等经塑料挤出机挤出成型和注塑机注塑成 型，通过冷却、固化、定型、检验、包装等工序以完成管材、管件的生产。
PVC-U管道和传统的管道相比，具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、节约能 源、安装迅捷、造价低等优点，受到大力推广应用，效益显著我国从上 个世纪80年代开始，在市政工程及建筑工程中试点应用PVC-U管道，经过 10多年的推广，PVC-U管道得到长足发展，但人均消费量仍不足美、日、 西欧等发达国家和地区的1 / 15o随着国家建设部等五部门联合发出“大力 发展化学建材”的通知，加大了对PVC-U塑料管道的推广应用步伐，卫生、 环保型PVC-U给水管道已不断取代高能耗、高污染、高造价、低卫生指标 的传统管道广泛应用于：城镇自来水输水供水工程、建筑内外供水工程、 工矿企业供水工程、地埋消防供水工程、农出水利输水灌溉工程、园林园 艺绿化供水工程、水产养殖业供水排水工程等，并取得良好的经济效益和 社会效益1.1.1 upvc主要特点：%1 质轻，搬运装卸便利 —— 密度较小，搬运、装卸、施工方便1 耐腐蚀性优良 具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性，对于化学工业之用途甚为适合1 流体阻力小 管材内壁光滑，其粗糙系数仅为0.009,流体阻力小，有效地改善了管网的水力条件，减少了系统运行费用1 机械强度大 管材具有良好的耐压性能，抗冲击性能和抗拉仲强度性能。
1 施工简易 管道连接施工迅速容易，施工工程费低廉1 造价低廉 价格低，而且运输、施工方便，使用寿命长，因此总体造价低廉⑦不影响水质由溶解试验证实不影响水质，适宜大面积推广应用1.1.2应用领域%1 自来水配管工程（包括室内供水和室外市政水管），由于UPVC塑料 管具有耐酸碱、耐腐蚀、不生锈、不结垢、保护水质、避免水质受到二次 污染的优点，在大力提倡生产环保产品的今天，作为一种保护人类健康的 理想“绿色建材”，已被中国乃至全球广泛推广应用1 节水灌溉配管工程，UPVC喷滴灌溉系统的使用与普通灌溉相比，可 节水50%-70%,同时可节约肥料和农药用量，农作物产量可提高30%-80%o 在中国水资源缺乏、农业生产灌溉方式落后的今天，这对促进中国节水农 业生产发展有着极大的社会效益1 建筑用配管工程1 UPVC塑料管具有优界的绝缘能力，还广泛用作邮电通讯电缆导管1 UPVC塑料管耐酸碱、耐腐蚀，许多化工厂用作输液配管其他还用 于凿井工程、医药配管工程、矿物盐水输送配管工程、电气配管工程等1.1.3发展前景中国市场上已出现技术成熟的塑料金属复合管，耐高温、噪声低，但由 于价格贵、管径小，适用于高档装饰中的冷热水管道，中国市场上还有刚 度好、耐高温的報钢复合管，但价格也较高，尚无条件用于排水系统；中 国还有些单位，已开发出双层塑料管，可减少噪声指标，距走丄市场仅一步 Z遥；公安部四川消防科学研究所五年前已开发出使用无卤、无锤作阻燃 消烟剂的难燃PVC配方，氧指数达到51 % — 56%,发烟量较低（烟密度等 级为54%左右）且烟气毒性很小，但由于种种原因该技术尚未走向市场。
国 外一些先进国家和地区如日木就大量采用加强型二层管，只是在普通UPVC 管外部套上一个由石棉或加强纤维水泥复合做成的外壳，大大提高了防火 特性据介绍，这种技术制成的管道，可耐800o- 1010°C高温，火灾中不 会产生烟气，也不软化变形，在高层建筑中可随意使用而塑料金属复合 管、塑钢复合管在发达国家和地区早已广泛使用总体來说，中国城市排 水工程仍以排水铸铁管、水泥管、钢筋混凝土管为主，当前硬聚氯乙烯排 水管的推广和应用虽取得一定的成绩，但总的说来仍处于发展的初期阶段， 同国外先进国家相比，尚有较大差距2加工用料和工艺原则2. 1 UPVC 配料设计配料的原则是根据使用要求，根据我国己经制定了各类管材标准进行， 管材配包含：pvc树脂，抗冲击改性剂，稳定剂，加工改性剂，填充剂、色料 及外润滑剂等成分（1） PVC树脂为了获得迅速与均匀的報化，应该采用悬浮法疏松型树脂、树脂的型号多为 SG—5 （相当于旧型号XS—4）——用于双壁波纹管的树脂，特别应具有良好分子量分布和杂质量，以减少 管材中的“鱼眼”，避免管材波纹的塌陷和管壁的破裂——用于给水管的树脂，应属“卫生级"，树脂中残留氯乙烯在lmg/kg以内。
为了保证管材的质量，减少次品率，树脂的来源要稳定2） 稳定剂H前国内采用的主要热稳定剂为：三碱式硫酸铅与二碱式铅盐，金属皂类 并用、复合铅盐稳定剂、稀土复合稳定剂、有机锡稳定剂含重金属的稳定剂（如含Pb, Ba, Cd）对人体健康有害，这些稳定剂在给 水管配方中的用量有限制•单螺杆挤出流程，物料受热历史较双螺杆挤出流程 要长，稳定剂用量前者较后者要增加25%以上双壁波纹管的机头温度较高， 物料在机头内停留吋间较长，配方中稳定剂的用量比普通管配方要多3） 填料填料的作用是可降低成本尽量采用超细活性的填料,（价格较高）•管材用量 比型材大•填料用量过大会造成抗冲击性降低和管耐压性下降，所以，在化工用 管和给水管中，填料用量在10份以内排水管，冷弯穿线套管中填料用量可多 些，同时加大CPE的用量来改变冲击性能的下降对管材性能要求较低的管材，和落雨管，填料量可很大，但是对双螺杆挤出机磨 损较严重⑷改性剂%1 加工改性剂：普通管材可以少用或不用；波纹管和薄壁管多用.%1 冲击改性剂：比型材用量少，两方面原因:1.性能，耐低温，拉伸强度2.成本%1 其他助剂：颜色：钛白用量，型材作为耐老化剂来使用，必须用.硬PVC管的配 方中主要是色索，主要是钛白粉或炭黑，可依管材外观要求选用。
⑸ 外润滑剂与稳定剂的匹配设计1 根据稳定剂选择与Z匹配的外润滑剂a. 有机锡稳定剂有机锡稳定剂与PVC树脂有较好的相容性，有严重的粘附金 属壁的倾向，与之匹配的最便宜的外润滑剂是以石蜡为主的石蜡-硬脂酸钙体系b. 铅盐稳定剂铅盐稳定剂与PVC树脂相容性差，仅附在PVC粒子表面，阻碍 了 PVC粒子间的融合，通常采用破脂酸铅-硕脂酸钙外润滑剂与之匹配1 外润滑剂的用量如果调整外润滑剂用量仍不能满足物料加工的要求，则可 以考虑添加少量的内润滑剂为使用抗冲击增韧改性剂吋，由于熔体粘度大，粘附到金属表面的可能性就 大，往往需要增加外润滑剂的用量；用同一种设备挤出的薄壁管比同一规格的厚 壁管所需的外润滑剂要多为加工温度高时，熔体粘附金属表面的倾向大，所加 入的外润滑剂就多2.2工艺设定原则硬质PVC管材生产工艺流程见下图:PVC树脂助剂(1) 混合工艺在高速混合吋，助剂渗入PVC树脂的空隙，使助剂在树脂中均匀分散，考 虑到温度在100°C以上有利于物料中水蒸气蒸出，所以一般热混机的温度设在 100〜120°C为了让助剂充分地与PVC微粒接触，减少填充剂对助剂的吸附作用, 应该在加入PVC树脂后即启动热混机，再按如下顺序投料：稳定剂、各种加工 助剂、色料、填充剂。
在实际生产中，大都是将原辅料全都投入后再启动热混机热混机放岀的混合料温度很高，需立即进行冷却，若散热不及时会引起物料 分解和助剂挥发冷混一般控制在料温40°C左右时出料2） 挤出成型工艺挤出机螺杆分3个区段：加料段（送料段）、熔化段（压缩段）、计量段（均 化段），这三段相应的对物料组成了 3个功能区：固体输送区、物料報化区、熔 体输送区固体输送区的料筒温度一般控制在100^140°C o若加料温度过低，使固体输 送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产站质量物料塑化区的温度控制在170~190°C控制该段的真空度是--个重要的工艺 指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材 的力学性能为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能 过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞料筒真空度一•般为0. 08^0. 09MPao 熔体输送区的温度应略低一些，一般为160、180°C在该段提高螺杆转速、 减小机头阻力及在塑化区提高压力都有利于输送速率的提高，对于PVC这样的热 敏塑料，不应在此段停留吋间过长，螺杆转速一般为20飞Or/min。
机头是挤出制品成型的重要部件，它的作用是产生较高的熔体压力并使熔体 成型为所需的形状各部分工艺参数分别为：口模连接器温度165°C, 口模温度 170°C、170°C> 165%、180°C、190°Co（3） 定型工艺从机头口模挤出来的管状物要经过冷却，使它变破而定型定型-•般用定径 套进行外径定型和内径定型两种方式其中外径定型结构较为简单，操作方便， 我国普遍采用外径定型的定径外套长度一般取其内径的3倍，定径套的内径应 略大于（一般不超过2mm）管材处径的名义尺寸管材的冷却方法有水浸式冷却 和喷淋式冷却，较常用的是喷淋式冷却真空冷却成型是借助于真空泵将真空槽 抽成真空，使管坏外壁吸附在定型套的内壁上而达到冷却定型真空定型的工艺 条件一般为：真空度20. 0^53. 3kPa,水温15、25°C,真空槽中的水成雾状为最佳 若真空度偏小，导致管外径偏小，小于标准尺寸；反之，若真空度偏大，管径偏 大，甚至出现抽胀现象若水温过低，定型不完全，且会使管材脆性增大；若水 温过高，则会造成冷却不良，致使管材易发生变形4） 牵引工艺牵引装置的作用是给机头挤出的管材提供一定的牵引力和牵引速度，均匀地 引出管材，并通过调节牵引速度调节管子的壁厚。
牵引速度取决于挤出速度，一 般牵引速度比挤出速度快1%〜3%3管材加工条件(1) 須料的处理处于室温24小时后，吸水量少于0.02%,因此无须烘干如必须干燥，可 放入60-70°C的热气炉3小时,或80°C的干燥机1-1.5小时回收料最多町用20%与新料混合，回收料。