PVC塑料异型材原料与生产工艺控制培训课件

PVC树脂的规格
PVC树脂的规格（续）
2、稳定剂：PVC稳定剂有热稳定剂、光稳定剂和抗氧稳定剂三大类:
①、热稳定剂 热稳定剂的主要作用是阻止或抑制PVC树脂成型加工中受热分解和延长制品使用寿命。 1、热稳定剂的作用机理有：①与脱出HCl反应，吸收出HCl，抑制自动催化。②置换PVC分子中不稳定的活
粘接的功能，同时还将外部的剪切力传递给树脂，结果促进了凝胶化。
6、提高PVCU制品质量的一致性，如外观光泽、抗张强度、冲击强度及断裂伸长率等。 7、提高凝胶均匀化程度。 8、起一定的润滑作用。
ACR指标对型材生产的影响：
项目 杂质含量 挥发份/%
粘数
指标 ≤50个/100g
≤1
3.0~5.0
对型材生产的影响
4、抗冲增韧改性剂—CPE
氯化聚乙烯（CPE）是高密度聚乙烯（HDPE）的氯化改性产物，为饱和高分子材料，外 观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的 耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好（在-30℃仍有柔韧性），与其它高分子材料具有良好的相 容性，分解温度较高，分解产生HCl，HCL能催化CPE的脱氯反应。作为PVC的加工改性剂，CPE 的氯含量应在35-38%之间。
泼氯原子，为烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脱HCl反应。③与PVC分子中双烯发生加成反应，破坏共轭结构， 消除双键使之变短变小，减少着色。④捕捉自由基，阻止链式反应，防止自动氧化，破坏正碳离子盐。
①耐热性：指稳定剂加入到PVC后制得的树脂体系对热的耐受能力，为选择热稳定剂的最主要要求之一。铅 盐的静态稳定性和动态稳定性差别不大，需与润滑剂并用。又因为热稳定剂有属于初期型的，有属于长期稳定型的， 所以初期型和长期型热稳定剂配合使用时具有协同作用，不仅能得到良好的耐热性，而且也能获得良好的耐侯性和 加工性。铅盐有初期着色现象，也属于长期型，碱式亚硫酸铅的耐热性最好。
对于ACR的指标，粘数值的稳定性有时是更重要的。若粘数值波动过大， 熔体塑化性能、流变性能就会发生显著变化，从而引起工艺参数（如扭矩、 料压、料温）的波动，严重时甚至会影响到成型。当然型材性能也会随之变 得不稳定
热稳定性
相对比较
成分组成
通常为 丙烯酸脂
型材挤出后外观发黄。
若掺入苯乙烯、丙烯腈等成份，塑化性能降低，型材发脆，物性指标（如焊 角强度、低温落锤性能）降低。特别是对老化性能影响很大，因而不宜用于 门窗型材等有耐侯性要求的制品。
自由基捕捉剂是紫花能通过捕获自由基、分解过氧化物、传递激发态能量等多种途径赋予聚合物以高度的光 稳定性的受阻胺类光稳定剂，为防止光老化的第四道防线。
由于我们没有使用过抗氧剂，所以在这里就不作介绍！
3、加工改性剂-ACR
ACR是丙烯酸脂共聚物，它是由MMA（甲基丙烯酸甲脂）与多种丙烯酸脂接脂共聚而成。 ACR-401是由MMA与BA、BMA（甲基丙烯酸丁脂）和EMA（甲基丙烯酸乙脂）组成。应该说它 具有核壳结构。ACR为白色易流动粉末，相对密度为1.05~1.20，表观密度为0.25~0.45g/cm3。
②、光稳定剂
聚合物材料在日光或荧光作用下，由于吸收了紫外光能量，引发了自动氧化反应，导致聚合物的降解， 使制品的外观和物理-力学性能劣化，这一过程称为光老化。凡是能够抑制这一过程的物质都称为紫外光稳定 剂，或叫光稳定剂。
根据光稳定剂的作用机理，可将其分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕捉剂等4类。形 象地说，这4种稳定作用方式就好像构成了光稳定化中层次逐渐深入的4道防线，每一道防线都可抑制紫外线 的破坏作用，但在设计防护配方时，具体选用哪类稳定剂为宜，设置一道还是多道防线，应视制品的要求和 使用环境而定。
CPE含有HCI或者在加热的过程中可产生HCl已由试验得到证实。现在的问题是经过混料和挤出工艺， 为什么依然对PVC制品的热老化和光老化起促进作用呢?应该有以下几个原因：在混料过程中，少量HCl可引 起CPE或PVC的分解，由于80℃以上CPE、PVC即开始分解， 而这时稳定剂尚未完全分散均匀，捕捉HCl的 能力较弱，因此所生成的HCl不可能全被迅速吸收。随着混料的继续进行，混料温度也随之增加，CPE、PVC 分解生成HCl的速度也增加，HCl 的浓度在提高，但是稳定剂的分散也趋于均匀，捕捉HCl的能力也增强，最 终生成HCl的速度 与稳定剂捕捉HCl的速度相平衡，而得到具有一定HCl平衡浓度的共混料。
③、光稳定剂（续）
钛白粉分硫酸法(硫酸和钛的化学反应)和氯化法(氯与钛的化学反应) 。金红石型钛白粉为氯化法,杂质少、纯 度高,明显优于硫酸法。钛白粉同样是优良的紫外线屏蔽剂。但是单纯的TiO2 表面有许多光化活点,必须进行无机表 面处理和有机表面处理。 高分子材料中加入TiO2 会使粘度上升,流动性降低,扭矩过大,造成加工困难。一般加入5 份 左右,白度不够加少量荧光增白剂。型材中TiO2 含量高时会发生起霜现象,即包埋的颜料颗粒迁移到型材表面,产生粉 化。在有机锡配方中,有机锡光稳定性和耐候性较差,用量可达12～14 份。单纯当作白色颜料,用量为2 %～4 %。
②耐侯性：在室外长期使用的PVC制品，由于各种天候老化作用，常使其性能逐渐劣化，加入热稳定剂有可 能改善其耐侯性。常用的热稳定剂中，镉盐的耐侯性优良，锌盐及部分铅盐也较好，在复合稳定剂中由于各组分的 协同作用，因此耐侯性优良。
③相容性：稳定剂与PVC的相容性是其发挥稳定作用的又一重要因素，相容性不好时，稳定剂会从制品内部 向表面渗透，产生喷霜或出汗现象，从而大大降低制品的使用寿命和性能。一般来说，某些金属皂如镉皂、钡皂及 部分铅皂的相容性好，含有马来酸根、硬脂酸根的稳定剂容易引起喷霜。
④加工性：稳定剂在加入PVC后要求有利于各种加工操作，各种稳定剂对PVC的加工操作影响是不同的。金 属皂类的加工性能一般都好，其中铅皂有良好的润滑性，抗混炼扭矩值低，凝胶化缓慢；镉皂和二盐基性铅凝胶化 较快，抗混炼扭矩值也低。
⑤耐硫化污染性：耐硫化污染性差的稳定剂是铅和镉的盐类，在要求耐硫化的纯白色配方中，最好使用有机 锡类稳定剂。
PVC塑料异型材原料 与生产工艺控制培训
课件
（一）、异型材生产流程
➢ 混料工艺技术 ➢ 挤出工艺技术
型
材
过程
配小料
成
型
混料
挤出
入库
包装
检验
覆膜
主要工艺参数 混料温度、时间、成型温度、螺杆转速、挤出压
力、主机电流、挤出速度和牵引速度、冷却定型、输料速度、功
率比例、排气真空度、牵引机履带夹持力
成型
冷却定型
紫外线吸收剂能强烈地有选择性地吸收对聚合物材料危害极大的高能量的紫外光，并将其能量以热能或其他 无害的能量形式释出来或消耗掉，从而抑制了紫外光危害作用，成为防止光老化的第二道防线。
猝灭剂又称能量转移剂，通过分子问能量的转移来消散能量，未被遮蔽或吸收的紫外光，被高聚吸收后，使 高聚物处于不稳定的“激发态”，为了防止其进一步分解产生自由基，猝灭剂能够从受激聚合物分子上将激发能消 除，使之回到低能状态。可直观地理解为防止光老化的第三道防线。 猝灭剂主要是一些二价的镍有机络合物，它的 有机部分是取代酚和硫代双酚等，主要类型有：(1)二硫代氨基甲酸镍盐，如BC；(2)硫代双酚型，如AM一101；(3) 膦酸单脂镍型，如光稳定剂2002。 近年来，有机镍络合物因重金属离子的毒性问题(担心镍盐致癌)，有可能逐渐被 其他无毒或低毒猝灭剂所取代。
ACR的作用： 1、促进PVCU加工时的塑化性能，改善其流动性。 2、改进PVCU热塑态的流变行为，提高熔体强度，避免熔体破裂，提高了制品的内在质量和表面光泽。 3、具有长时间成型加工的稳定性。 4、有效防止在挤出和注塑时由于挤压成型所产生的压力波动和流动伤痕用产生银丝等表面缺陷。 5、加快凝胶速度。由外部加热而产生剪切热时，被PVC树脂包围的加工助剂首先熔融，起到使树脂相互
CPE之所以能引发异型材变色，不是CPE分子结构及本身特性的作用，而是因为CPE生产工艺 造成CPE 颗粒中包覆着HCl的缘故。正常情况下，PVC制品由于光、热、氧等的作用，缓慢发生降解， 放出HCl。放出的HCl又会起催化作用，使PVC制品进一步发生降解。这种降解需要一定能量(光能、 热能等)来激发，而CPE中所包覆的HCl的脱出，直接作用于催化降解反应，使PVC的降解明显加快。 这就可以解释为什么ACR配方的产品与CPE配方的产品相比，老化变色性能要好得多，也可以解释为 什么CPE配方的PVC制品加工过程中的初期着色要比ACR配方的深。
（二）、各种原料的作用
1、PVC树脂
聚氯乙烯树脂是由氯乙烯单体（VCM）聚合而成的一种热塑性聚合物。 分子式 －［CH2-CHCl］n— 式中 n 聚合度（500～4000）
PVC （聚氯乙烯）化学和物理特性 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。 PVC材料在实际使用中经常 加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击助剂及其它添加剂。 PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强 酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接 触的场合。 PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解。 PVC的流动特 性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流 动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。
在配方中加入的抗冲改性剂CPE的残留结晶度超过5%-10%时，则可能在加工过程中难以塑 化而在制品表面上形成麻点，这都会使制品表面光亮度受到一定的影响。
在混料中，ＣＰＥ易吸附稳定剂，不宜与稳定剂同时加入。
众所周知， CPE分子本身不含有双键，分子的稳定性良好 ，理应有着良好的耐热性和耐候性， 在150qE加热温度下不太可能分解出HCI。那么加热挥发 物中的HCl来自何处呢?这就需要从CPE的生 产工艺进行分析。CPE是由HDPE(高密度聚乙烯)氯化制得，具有与HDPE相同的主链结构，只是主链 上的H被 Cl部分取代，形成了一种线性饱和结构的大分子。生产方法基本上分溶液法、水相悬浮法和 固相法。目前，国内绝大部分生产厂家采用的是水相悬浮法。虽然CPE本身具有优异的特性，但对 PVC制品的变色有着较大影响。
超标时型材表面有黑点，影响外观。
严重时高搅机内水气较多，升温慢；型材挤出时，挤出机真空口水气多；型 材内腔易出现气孔、麻点或起泡。
虽然略高的粘数有利于提高塑化性能和熔体强度，提高型材物性指标，但 对于型材高速挤出生产线来说，还要求熔体流动性好、离模膨胀率小，ACR过 高的粘数度并不总是有宜的。ACR粘数的选用应根据挤出机、模具、配方等多 方面因素综合考虑。
在聚合物材料中加入光屏蔽剂后，光屏蔽剂能吸收或反射紫外光，减少紫外线透入到聚合物材料内部 从而使其内部不受紫外光的危害，制止了光老化。碳黑、氧化锌、二氧化钛等无机填料或颜料都是作为光屏 蔽剂使用的，是防止光老化的第一道防线。二氧化钛能反射或折射大部分可见光，并能完全吸收波长小于 410mm的紫外光。
切割
牵引
a）配料：将合格的原材料，根据配方要求，准确称量，进行调配，俗称“Biblioteka Baidu料”。 b）混料：将“小料”和PVC、钙粉、木粉，废料磨粉料等“大料”混合在一起，搅拌到一定的温度，然 后冷却，使之均匀分散，是物料的预塑化过程。
c)挤出：混合好的物料，在挤出机、模具及温度的共同作用下，使物料塑化，初步成型。 d)定型：初步成型的物料进入定型模，通过抽真空，配合水或空气进行冷却定型。 e)吹干：通过吹风将型材表面带出的水吹干或吹落。 f )覆膜：在型材表面覆上装饰膜。 g）切割：将型材切割成标准长度。 h）检验：对制品进行外观检验，合格的予以张贴合格证，准许入库。 i）打包：根据打包要求，将型材按不同数量装入纸箱内。
PVC在加工过程中向PVC树脂中添加1%～5%的ACR能明显改善其加工性能，使物料熔融均匀 而流动性好，熔体内聚强度良好，制品表面光洁且机械强度高，还能缩短聚氯乙烯的凝胶时间。
ACR（ACE）在PVCU加工过程中的作用机理是使PVC这种热稳定性差，塑化不良而又极易在 加工时产生熔体破裂的树脂变得塑化良好，降低塑化温度，抑制熔体破裂，使产品具有较好的内在 质量和面光泽性。