建筑排水用UPVC管材配方及工艺的研究

建筑排水用UPVC管材配方及工艺的研究
1.前言
硬聚氯乙烯（UPVC）化学建材是我国PVC硬制品的发展方向，PVC管材的发展是缓解我国钢材供需矛盾的一个重要方向。

PVC塑料管材具有不易生锈、耐腐蚀、耐低温及施工方便等优点，使其越来越多地代替铸铁而用于建筑室内外上下水管系统、电线穿线护管、外墙雨水管路、供暖以及市政工程排污管、农用灌溉管等。

随着技术进步，塑料管材管件在世界各地的应用越来越广泛，塑料管材管件是塑料制品中应用量最大的领域之一。

塑料管材的推广和应用主要以UPVC塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。

2.实验部分
2.1实验目的
凭借我公司生产聚氯乙烯这一强大优势，我研究小组研制新配方和工艺条件并获得外观、尺寸及物理机械性能均能符合国家标准的合格产品。

2.2配方的设计
设计一个好的配方，需要对参与生产的各种物料进行选择，生产过程的第一步就是按照产品的性能、用途、价格选择合乎要求的树脂和助剂（稳定剂、增塑剂、润滑剂、填充剂等）确定所用原料的品种，规格型号、物料的配比。

2.2.1物料的选择
2.2.1.1树脂的选择
PVC是生产塑料管材的基础树脂，由于树脂在管材中占很大的比例，其性能决定着制品的质量和加工性能，因此一般选用加工性能和机械性能适中的树脂。

本配方选用SLK-1000的树脂。

这样，在成型时，熔融温度较低，流动性好，产品具有较高的强度。

2.2.1.2增塑剂的选择
从提高产品质量要求的角度考虑，硬聚氯乙烯配方中最好不加增塑剂。

实验所用挤出机为单螺杆，管材配方中又加入较多的填料，因此需要加入1-2份增塑剂提高塑化性能，改善物料的流动性。

2.2.1.3稳定剂的选择
为防止PVC在加工过程中由于热和机械剪切所引起的降解和制品在使用中长期防止热、光、氧的破坏作用，需要加入稳定剂。

稳定剂用量要适量，不能加得太多，否则会影响塑化效果，同时也不经济。

我们的配方选用复合铅盐稳定剂（含润滑剂），利用了铅盐稳定剂的优点，同时避免了不润滑的优点。

2.2.1.4助剂的选择
为改善塑料的加工性能和应用性能，需要加入一定量的润滑剂、填充剂、抗冲改性剂。

2.3实验配方
3.主要生产设备
混料机造粒机挤出机
4.生产工艺
4.1工艺流程
本实验所用设备为单螺杆挤出机，生产过程必须先造粒然后再挤出成型。

经准确称量的原料树脂和助剂先经过高混低混混合均匀，得到干混料，经挤出机、口模成型，真空定型，在冷却水槽中冷却，由履带式牵引机牵引至切割装置，将管材截至4m，收集包装，检验合格后入库。

4.2混合工艺条件的确定
PVC树脂颗粒在强力搅拌下，料温在80-120℃时树脂颗粒胀大，颗粒尺寸趋向均匀，干混料的密度迅速增加。

树脂颗粒的变大和趋向均匀利于干混料的流动，对输送有利；表观密度的提高，挤出成型产量的提高和减少排气量，对提高制品的密度有利。

同时料温在100℃以上时，物料中水汽有溢出，所以选择高混温度为105℃左右为佳。

低混温度可以在40℃。

4.3造粒工艺
4.4.2挤出成型工艺控制
4.4.2.1温度
在挤出成型中，熔融物料流动性较差，因此温度控制是很重要的因素，同时也是影响产品质量的重要因素。

挤出机料筒温度的控制是由加料段到挤出段逐渐升高，物料由玻璃态逐渐变成流态，到模口定型处略比模口温度低一些。

挤管的具体温度应根据原料的配方、挤出机结构和螺杆转速来订。

操作中一定要严格控
制温度，温度过高使物料分解，降低产品质量，而且放出的氯化氢气体会腐蚀模具或损坏模口。

温度太低则物料流动粘度太大，造成挤出阻力过大，损坏机头或挤出机螺杆轴承。

4.4.2.2螺杆冷却
硬聚氯乙烯熔融粘度大，流动性差，为防止螺杆因摩擦热而使温度升高，引起粘料，分解或产生管材内壁粗糙，螺杆需要降温，采用风冷。

适当降低螺杆温度可使管壁光滑。

但要注意的是螺杆温度下降太多，物料反应力增大，会降低管材产量，甚至挤不出来，阻力增大致使螺杆轴承损坏。

4.4.2.3螺杆转速
螺杆转速应取决于管径大小，与产量有直接关系，转速增加，产量也显著提高，管材的机械强度也有所提高。

但螺杆转速的提高，物料在螺杆内的停留时间较短，过高的摩擦热会使管材内壁比较粗糙，因此，螺杆的转速控制应根据产品外观、物理机械性能及产量全面权衡。

4.4.2.4牵引速度
牵引速度直接影响产品壁厚，牵引速度过慢，管壁增厚，过快则管壁减薄，管材纵向收缩率增加，影响管材尺寸的稳定性。

牵引速度应是稳定牵引，防止因牵引忽快忽慢，造成管材出现节状外观，牵引速度比管材比管材挤出速度稍快1-10%。

4.4.2.5真空度
为了保证管材的圆度和外观平整，需要有稳定的真空度。

5.产品检验结果
6.结论
UPVC管材的生产是一项复杂的，技术性很高的塑料加工过程。

配方中各种助剂的使用要有协同性，又由于我们所用的成型设备为单螺杆，加工工艺受到一定的限制。

配方的设计和工艺既要符合设备条件，满足制品的外观和机械强度要求，又要尽量降低成本。

参考文献
[1]《塑料工业手册》聚氯乙烯潘祖仁、邱文豹、王贵恒主编，化学工业出版社。

[2]《塑料配方手册》王善勤主编，中国轻工业出版。

[3]《建筑用塑料制品标准汇编》全国塑料制品标准化中心，中国标准出版社。

[4]《塑料测试技术》周维祥，化学工业出版社。