【聚乙烯蠟】PVC管材擠出工藝

pvc管材擠出工藝 氯化聚氯乙烯樹(shù)脂(以下簡(jiǎn)稱cpvc)于1958年由美古立德公司(bfgoodrich)開(kāi)發(fā)研制成功，它是聚氯乙烯樹(shù)脂(pvc)的氯化產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)氯化處理的pvc氯含量可由57%提高到64%～75%，隨著氯含量的增加，相應(yīng)的耐溫性、剛性、耐化學(xué)腐蝕性、阻燃性、消煙性等都得以增強(qiáng)，但cpvc樹(shù)脂熔融粘度增加、脆性增大、沖擊強(qiáng)度下降、熱穩(wěn)定性降低，給cpvc的擠出加工帶來(lái)很大難度，同時(shí)如果工藝控制不當(dāng)將會(huì)產(chǎn)生大量的hcl氣體而使加工設(shè)備和模具受到嚴(yán)重腐蝕，因此cpvc樹(shù)脂的擠出加工問(wèn)題一直是人們討論的焦點(diǎn)。在cpvc樹(shù)脂的加工過(guò)程中，“塑化”是關(guān)鍵，因而，如何從配方、設(shè)備及工藝技術(shù)上得到好的塑化質(zhì)量，是cpvc樹(shù)脂加工的關(guān)鍵。 

一、氯化聚氯乙烯（pvc—c）管材的配方 

1、熱穩(wěn)定劑 cpvc樹(shù)脂在加工過(guò)程中較pvc更容易分解，因此需要加入比pvc更多的熱穩(wěn)定劑，試制時(shí)，可以按照pvc加入量的1.5～2.5倍加入，然后再根據(jù)試制情況適當(dāng)增減，總的原則是：熱穩(wěn)定劑不得添加過(guò)多，否則會(huì)影響cpvc樹(shù)脂的塑化?；旧希庸vc的熱穩(wěn)定劑都可以加工cpvc，如鉛鹽穩(wěn)定劑、鈣鋅穩(wěn)定劑、復(fù)合鉛穩(wěn)定劑、金屬皂類穩(wěn)定劑和液體有機(jī)錫穩(wěn)定劑等，在眾多的熱穩(wěn)定劑中，當(dāng)管材有不同的特殊要求時(shí)，在選用上是有所區(qū)別的，生產(chǎn)衛(wèi)生級(jí)cpvc管材時(shí)應(yīng)選用鈣鋅穩(wěn)定劑或有機(jī)錫穩(wěn)定劑;生產(chǎn)對(duì)耐溫性能有要求的管材時(shí)，應(yīng)盡量避免使用液體有機(jī)錫穩(wěn)定劑;生產(chǎn)高抗沖管材時(shí)，不加硬脂酸鈣。 

2、潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑劑的作用與熱穩(wěn)定劑的作用同等重要，加入量過(guò)少，會(huì)造成加工困難，甚至?xí)o設(shè)備帶來(lái)相當(dāng)大的損害，加入量過(guò)多，不僅影響塑化質(zhì)量，還會(huì)降低管材的維卡軟化溫度，因此如何掌握好潤(rùn)滑劑的加入量是關(guān)鍵，也是cpvc管材配方的設(shè)計(jì)關(guān)鍵，甚至可以說(shuō)，cpvc管材配方的設(shè)計(jì)其實(shí)也是潤(rùn)滑體系的設(shè)計(jì)。cpvc樹(shù)脂的熔體粘度大，至少是pvc樹(shù)脂的2倍[1]，因此潤(rùn)滑劑的加入量要稍多于pvc樹(shù)脂。當(dāng)使用不同的穩(wěn)定劑時(shí)，其配方中內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的配比是不同的，一般來(lái)講，使用鉛鹽穩(wěn)定劑，需要配置較多的內(nèi)潤(rùn)滑劑和適量的外潤(rùn)滑劑;使用有機(jī)錫穩(wěn)定劑，需要配置較多的外潤(rùn)滑劑和適量的內(nèi)潤(rùn)滑劑;使用帶潤(rùn)滑體系的復(fù)合穩(wěn)定劑時(shí)，內(nèi)、外潤(rùn)滑劑用量均要適當(dāng)減少。內(nèi)潤(rùn)滑劑可以選用硬脂酸(hst)，外潤(rùn)滑劑則需選用高溫石蠟、pe蠟或氧化聚乙烯蠟，一般石蠟不宜單獨(dú)作為cpvc樹(shù)脂的外潤(rùn)滑劑。 總之，協(xié)調(diào)好了內(nèi)、外潤(rùn)滑劑之間的配比關(guān)系，那么該配方雖然不能說(shuō)是一個(gè)成熟的配方，至少在擠出成型方面是不會(huì)有什么問(wèn)題的。

3、抗沖改性劑和加工助劑 由于cpvc樹(shù)脂氯含量較高，它的抗沖擊性能比pvc樹(shù)脂更差，加入抗沖擊劑加以改性，常用的抗沖擊劑有：cpe、mbs、abs和抗沖型acr等，在cpvc管材的加工中加入cpe，其增韌效果十分明顯，添加量在8～12份之間增韌效果好，但加入cpe會(huì)明顯降低管材的維卡軟化溫度;mbs、abs對(duì)維卡軟化溫度影響較小，但由于它們的分子鏈中含有不飽和雙鍵，耐候性較差;抗沖型acr是較為理想的抗沖擊改性劑，但價(jià)格較高。 綜合上述原因，筆者推薦使用cpe/mbs的混合體作為抗沖擊改性劑，可以兼顧產(chǎn)品對(duì)維卡軟化溫度、抗沖擊性、耐候性及價(jià)格等諸方面的要求，二者的配比以1.5：1為宜。目前國(guó)內(nèi)使用的加工助劑主要為acr,它是幾種丙烯酸酯類化合物混合在一起的產(chǎn)物，它可以提高樹(shù)脂的塑化程度，但cpvc樹(shù)脂由于熔融粘度較大，分子之間不需要再借助其他助劑來(lái)增加摩擦熱，它比pvc樹(shù)脂更容易塑化，因此在擠出加工cpvc管材時(shí)應(yīng)少加或不加acr類促凝劑。 

4、其他添加劑 其他添加劑包括填充劑和著色劑。 填充劑 加入適量的填充劑不僅可以降低成本，還可以提升加工性能。它可以降低cpvc樹(shù)脂的加工粘度、提升混料分散性、減少擠出加工時(shí)對(duì)設(shè)備和模具的粘附性，同時(shí)，作為剛性粒子的填充劑，還可以提高cpvc管材的抗沖擊性能。常用的填充劑是碳酸鈣，加入量以不超過(guò)5份為宜，否則會(huì)影響制品的性能 著色劑 cpvc管材比pvc管材顏色略深，呈灰白色，但可以根據(jù)需要，添加一些著色劑，在加入著色劑的同時(shí)應(yīng)加入少量的金紅石型鈦白粉，以掩蓋住cpvc管材的灰色，減少其對(duì)著色劑的影響。 

二、氯化聚氯乙烯（pvc—c）管材的加工技術(shù) 

1、擠出機(jī) 擠出加工cpvc管材通常選用平行或錐形雙螺桿擠出機(jī)，鑒于cpvc比pvc更易塑化的特性，選用平行雙螺桿擠出機(jī)更容易控制cpvc管材的擠出生產(chǎn)。配方中如果用的是鉛鹽穩(wěn)定劑，要求擠出機(jī)要有較好的塑化性能;如果配方是用有機(jī)錫為穩(wěn)定劑，則要求擠出機(jī)螺桿的壓縮比不要太大。 

2、加工工藝 物料的混合 cpvc樹(shù)脂的混合工藝與pvc樹(shù)脂一樣，需要高速混合和低速冷卻攪拌兩個(gè)過(guò)程，通常高速混合溫度宜控制在115～125℃，不能太高，否則容易混出發(fā)黃的物料，在擠出過(guò)程中造成物料的分解或出現(xiàn)“過(guò)塑化”現(xiàn)象。低速冷卻攪拌的溫度控制在40～50℃，也不能過(guò)高，否則混出的物料會(huì)因與室溫相差太大的關(guān)系，使物料吸收過(guò)多空氣中的水分而影響制品的性能。 擠出溫度 cpvc管材的擠出工藝重點(diǎn)是工藝溫度，它將直接影響管材的塑化質(zhì)量。一般工藝溫度會(huì)因擠出機(jī)塑化性能的不同，而有很大的差異，有時(shí)這種差異會(huì)有20～30℃。理論上，cpvc材料的加工溫度要比pvc高，但實(shí)際上，根據(jù)我們多年的加工經(jīng)驗(yàn)，cpvc的加工溫度要比pvc低5～8℃，這是因?yàn)閏pvc熔融粘度比pvc大，熔融的分子之間將會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱，這時(shí)如果擠出機(jī)再提供給它過(guò)多的熱量，很容易造成物料的分解。 在工藝溫度設(shè)定上，應(yīng)盡量保持曲線的平緩，這樣有利于cpvc樹(shù)脂的塑化質(zhì)量，曲線忽上忽下不利于管材的塑化，一般曲線為“u”形是比較適宜的 整個(gè)工藝溫度的控制大體可以分為三部分：機(jī)筒、合流芯和模具，機(jī)筒溫度從一區(qū)開(kāi)始依次遞減，合流芯溫度又要比機(jī)筒溫度略低一些，在模具的溫度設(shè)定中，值得注意的是口模的溫度和芯模的溫度，口模的溫度應(yīng)比機(jī)筒的加熱段溫度低10℃左右，否則會(huì)影響管材的縱向回縮率，對(duì)縱向回縮率無(wú)要求的管材則不受此限制，芯模加熱可以在管材正常牽出后即斷開(kāi)，cpvc熔體的熱量和對(duì)芯模摩擦所產(chǎn)生的熱量可以維持芯模的溫度。