PVC配方的计算与设计

PVC配方计算与设计

——傅松平

前言；

PVC是塑料家族是的一个重要的一员，它的用途十分广泛，其生产可逆性特别好， PVC不仅能作用硬制品，还能作用软制品。还可以作透明度很高的制品。也可以作成橡胶替代产品。PVC硬制品在相同的壁厚下其制品的强度要比PE、PP-R塑料度好的多。在同样的壁厚条件下PVC的承压强度要比PE和PP-R高出很多。PVC的自熄阻燃性是它自身的一大特点。

PVC也有不好的一面，就是每生产一种产品，就需要一个生产配方，这个生产配方的好与坏直接关系到产品的好与坏。它不能象PE、PP-R、PE-RT塑料一样、直接以原材料用于生产加工。所以它对配方设计人员的文化层次要求和全面素质要求较高，它不仅要求配方人员要懂化工、高分子成型理论、挤出成型加工工艺学。生产模具的结构和生产工艺学，总之PVC配方人员要有一定的综合素质能力。我们要计算和设计PVC生产配方就必须十分的了解PVC的性能及每一种PVC 牌号的用途，包括每一种辅的性能和用途。

一、PVC树脂的性能及用途

PVC树脂按生产方法分为石油法树脂和电石法树脂；按聚合方法分为悬浮法树脂、乳液法树脂、本体法树脂和溶液法树脂。国内外PVC树脂生产以悬浮法为主，按表观密度将树脂分为紧密型XJ和疏松型XS两类。普通PVC均聚物的粘数从57(低分子量)到157(高分子

量)，或K值从48到77。对于大多数未增塑PVC的挤出，采用“中等”分子量的树脂(K值65～67)。

PVC的工业牌号通常以分子量大小来区分，一般用聚合度表示。分子量越大，链段数目越多，内摩擦力越大，聚合物粘度越高，PVC 加工成型也就越困难。

一般用于生产PVC-U塑料异型材和管材的树脂为SG－5型。我公司型材生产和管材生产选择的PVC树脂粘数控制在108-114，表观密度为0.5-0.6g/ml。

由于PVC树脂在聚合过程中不是完全按照头-尾结构聚合，而是存在许多结构缺陷。这些缺陷是导致降解和热稳定性下降的引发点，所以在PVC树脂加工过程中要加入多种助剂进行改善。

聚氯乙烯的分类表一

PVC各型号用途表二

二、PVC配方计算、设计要点

1、PVC型号的确定

要设计PVC生产配方，首先要知道自己要生产什么样的产品，来确定用什么样的PVC。如生产管材，型材，我们可以用SG-5型PVC。生产PVC发泡板材我们可以用7型或者8型料。PVC绝缘材料可以用1型、2型、3型。

在PVC配方设计体系中，如若我们不搞新产品设计和新产品研发，我们只须沿用原来生产所用的PVC生产体系，无须自己再来确定PVC的型号。所以PVC的选型不是太难。

2、稳定剂用量的确定

确定了PVC的型号及用途后我们再来确定稳定剂。稳定剂的确定是要通过实验来确定的。首先将混好的PVC干混料加入试管，将试管

放入硅油中，加热硅油，使试管中的干混料受热分解温度要达到235℃-240℃。这个量就是生产配方中稳定剂的用量。

稳定剂用量太大，PVC在生产过程中不易完全塑化，产品发脆，强度差。用量太少PVC原材料会在机筒内部受到磨擦热和剪切热的作用，使产品发黄，发红，生产工艺不容易控制。

稳定剂的用量确定好后，在以后的生产中只要稳定生产用量就可以了，在生产中保持稳定，不要随意更改。

3、碳酸钙用量与润滑剂的确定

碳酸钙的确定是为了我们清楚生产什么样档次的PVC型材、管材，以确定CaCO3的填加量。国标管还是高钙管。我们在生产非标型材和非标管材时往往要在PVC中加入大量的CaCO3。我们首先要知道每一份CaCO3的吸油率是多少，每一份PVC的吸收增塑剂用量率是多少。润滑剂的润滑效率是多大，如果加增塑剂我们一定要知道增塑的增塑效率是多少，我们要生产的型材、管材要求的质量是什么。这些数据我们搞清楚后，我们就很容易算出PVC管材生产配方和PVC型材生产配方。这是我们设计配方的一个最重要的依据。（各种材料吸油率表三）

陶土的吸油率(3)＞PVC的吸油率＞轻钙的吸油率＞重钙的吸油率＞活性钙

我们知道了轻质碳酸钙的吸油率及重钙的吸油率和PVC的吸油率后，配方的润滑剂计算就显的很容易了。

润滑剂=轻钙的吸油率（）×轻钙的填加份数＋PVC的吸油率

如若我们在配方中加入了轻钙、重钙或着其它填料只要按公式进行计算就可以算出润滑剂的用量。

填加剂吸收增塑剂量表

表三

吸油率表三

4、CaCO3填加量计算方法

当生产的产品，填加多少时CaCO3就能达到我们所预期的目标，我们

就要通过实验或流变计算得出数据，以形成我们计算配方的理论数据。

有了这些理论数据就可以算出PVC型材、管材的强度。

加多少碳酸钙，就会使PVC产品达到什么样的强度，就需要通过对PVC强度的计算，反推出碳酸钙的含量。

图1

我们从图1中可以看到，当碳酸钙加的越多其PVC的强度就越差。每当碳酸钙在PVC中的量增加10份时其强度会下降3-4MPa

三、生产配方设计依据

生产配方的设计我们一定要记住以下四点

1、我们要知道每一份CaCO3的吸油率是多少

2、每一份PVC的吸收增塑剂用量率是多少（折合成润滑、但

要注意内外润滑的比率）

3、生产什么样档次的PVC型材、管材（以确定CaCO3的填加

量）

4、生产温度的设计

硬质PVC塑料流动性和热稳定性较差，加工温度过高时会分解，

温度过低则物料塑化不良。尽管在配方中加入相应的热稳定剂和加工助剂，但其作用毕竟有限。(硬质PVC塑料的形变-温度曲线如图2所示)。由图可知硬质PVC塑料的三种物理状态转变温度分别为：T g=87℃(玻璃化温度)、T f=160℃(粘流温度)、T d=240℃(分解温度)，根据配方中稳定体系、稳定剂用量与搭配，分解温度有所提高或降低，所以从理论上讲成型硬质PVC异型材时机筒各段温度的控制应有所不同，为获得高质量、高产量产品，各段温度需反复调节，准确控制。

图2 硬质PVC塑料的变形—温度曲线

四、生产配方与润滑和物料流动的关系

我们无论是生产PVC管材、型材还是其它产品，在算PVC配方时我们一定要切记，设计生产加工温度最好控制在165℃-190℃之间，加工温度要适当的宽一些，这样对调整生产工艺有很大的好处，因PVC在料筒内呈三维流动，料的流动不是十分稳定，PVC在机筒内有三种流动形态为：滞流态、湍流态和稳流态。

滞流态也是一种稳定流动形态但流动速度太漫，滞流态只有在低速时才能呈现出来，我们在生产中会发现当设备或生产出现问题时，