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1、PVC型材配方设计原理,概述,配方设计实质是聚合物与助剂的混合和通过助剂的改性研究，通过加入不同的助剂达到改善聚合物的不同性能。因此必须是从助剂本身的功能和聚合物的基本性能两方面来考虑，也要从聚合物的性能改变量与所付出的价值来考虑。,一 配方设计依据,在设计配方时，主要应对树脂和助剂有充分的认识和了解，树脂决定了该塑料品种的基本性能，而助剂对塑料制品的性能也有很大影响，不同助剂可以制造用途不同的塑料制品，如弹性材料、导电材料、透明材料、耐磨材料等。例如聚氯乙烯塑料是多组分组成的，各个组分的作用是相互关联的，配方设计应考虑制品的性能和使用方向，原材料的来源、性能、价格以及成型工艺的要求。,（一）
2、对制品性能要求的了解,1）充分了解制品规定的各项性能指标。2）了解制品使用环境、使用方法以及使用中可能了解市场信息，消费者的兴趣、爱好及销售趋势。聚氯乙烯制品的应用范围十分广泛，由于使用的场合、条件、环境的差异，对制品的性能也就提出了不同的要求，如无毒、耐磨、耐热、电绝缘、耐化学腐蚀、耐大气老化等等，根据产品的出现的问题。3）使用要求，选择树脂和助剂，进行合理设计。,二）对原材料的了解,1）原材料的作用和性质。原材料配合时的相互影响，发挥原材料间的协同作用，获得最佳效果。2）原材料的质量及其检验。原材料的用量与制品性能、成型工艺的联系。3）原材料的价格，在不影响产品质量的前提下，降低成本。,（
3、三）成型设备和生产条件的认识,1）物料在成型设备中的受热过程和受热行为。物料在成型设备中的受力方式、受力过程和受力行为。2）物料在成型设备中停滞时间。3）机头、模具的结构特点与物料流变行为的关系。,最佳的配方,一个好的配方应该是充分发挥本厂生产设备的最佳能力，同时它是型材良好的质量和最佳的经济效益的三结合。,具体配方设计实例,PVC型材配方设计与型材的质量的影响因素,一.PVC型材配方体系,1.PVC树脂2.热稳定体系3.润滑体系4.改性体系5.填充体系6.着色体系,1.对树脂的认识,聚合物分为两类天然的和合成的。第一类包括木材，天然纤维如羊毛和丝，以及天然橡胶，蛋白质和其他生物聚合物在经济和
4、技术的重要性愈来愈大。天然和合成聚合物的结合也很重要，例如，胶合板就是木板用合成胶粘剂粘在一起，轮胎是用合成和天然橡胶共混制成的合成聚合物。聚合是使用催化剂在可控压力和温度下把低分子量碳氢化合物（例如乙烯和苯）转变为大分子。聚合物只消耗了全世界2的原油，相对用金属矿做金属成品来比，聚合过程耗能低。回收塑料在生产过程耗能更低,按加工方法分类,分为热塑性塑料，它能在没有很大改变物理或化学性能的情况下被反复加热成型。聚合物成型加热软化和熔融，但不发生永久变化，热固性塑料，它在高温下造成永久性硬化脆化，一旦聚合物固化，再加热设有影响，除非温度很高以致于严重氧化和部分降解，达此温度经常变焦。一些热固性塑
5、料在不外加热时也能通过化学反应 固化环氧塑料反应并且固化 放出热量，终产品是固化的C阶段材料。,按化学家族分类,按照它们的化学组成很容易分类，然而这是有限的，因为在通常塑料中发现的只含6种元素，而在所有聚合物中也约为11种、包括合成和天然的，因此区别聚合物必须基于这些少数几种元素的排列或化学构型的差异。多年来发展了分类方法。充分认可了 70-80族塑料，其中 30-40族具有商业重要性,按物理构象分类,聚合物大分子的物理构想是影响材料性能的主要因素。可以把聚合物大分子结构笼统地分为：结晶型聚合物：结晶非极性，结晶极性非结晶聚合物：非结晶非极性，非结晶极性,分子链构象,构象的变化，它会影响线性聚
6、合物的性能，PP支链位置有3种变化情况。同分异构体是具有相同化学式而原子在空间的方位和安排不同PP有：全同立构，间同立构和无规立构但即使是全同立构，一些原子在空间的方位和安排不同的化合物显示了全同立构PP的3种构象，他们中甲基因的相对位置不同，这些情况能够在聚合过程控制，并将影响一些性能。,聚氯乙烯树脂（PVC）,聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物，产量仅次于PE，居四大通用塑料（PE、PVC、PP、PS）的第二位。,PVC树脂的种类,PVC树脂从聚合方法上分为：悬浮法PVC和乳液法PVC两种。悬浮法PVC从颗粒状态上又分为：疏松型(XS)和紧密型(XJ)两种。从卫生级别上可分为：普通级(
7、有毒PVC)和卫生级(无毒PVC)。,悬浮法通用型聚氯乙烯树脂,PVC分为PVC-SG1 到PVC-SG8八种树脂(数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。)做软制品时，一般使用 PVC-SG1、PVC-SG2、PVC-SG3型，(需要加入大量增塑剂)。加工硬制品时，(一般不加或很少量加入增塑剂，)用PVC-SG4、PVC-SG5、PVC-SG6。PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用SG-5树脂，硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发泡型材使用SG-7、SG-8树脂,聚合度,一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合度分类，如山东齐鲁石化总厂生产的PV
8、C树脂，出厂的产品为SK-700；SK-800；SK-1000；SK-1100；SK-1200等。其SG-5树脂对应的聚合度为1000-1100。,（1）聚氯乙烯的分子结构特征,PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物PVC分子链中含有强极性的氯原子，分子间力大，这使PVC制品的刚性、硬度、力学高，优异的难燃性能.但分子中含有聚合反应中残留的少量双键、及引发剂残基，加上两相邻碳原子之间含有氯原子和氢原子，易脱氯化氢，PVC在热作用下易发生降解反应。PVC分子链上的氯、氢原子空间排练基本无序，所以其制品的结晶度低，一般只有 515。,聚氯乙烯的分子结构特征,1.PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合
9、物。2.由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。3.PVC 分子内含有氯的基团，受热容易导致PVC脱HCl反应，从而引起 PVC 降解反应。4.PVC的非结晶、极性的高分子可以加入各种助剂进行改性。,2.聚氯乙烯加工特性,PVC树脂以粉末状态存在，容易与各种助剂混合。PVC的加工热稳定性不好，熔融温度160高于分解温度 140。必须加入热稳定剂，加工时间要尽可能短。PVC熔体的流动特性不好，熔体强度低，易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象；尤其PVC硬制品，必须加入加工助剂，最常用的为ACR。,2.聚氯乙烯加工特性,PVC熔体粘附金属倾向大，熔体之间以及熔体与加工设备之间摩擦力大，需加
10、人润滑剂以克服摩擦阻力。PVC的熔体属非牛顿流体，熔体粘度对剪切速率敏感；对热敏性.,2.聚氯乙烯加工特性,PVC配方中的组分十分多，要充分混合均匀。一要注意加料顺序，二要控制好混合温度，一般在110左右。PVC遇金属离子会加速降解，设备不应有铁锈。PVC配方中各种改性剂对制品性能影响很大。例如增塑剂对维卡软化温度，每加1份增塑剂。制品维卡软化温度降低大约2,3.聚氯乙烯树脂质量对制品性能的影响,1.聚合度聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。生产PVC型材使用SG-5树脂对应的聚合度为1000-1100、粘数为 107-118。2.水分（可挥发物）0.5%3.杂
11、质（鱼眼、筛余物）,聚氯乙烯树脂聚合度对强度的影响,SG-2树脂加入SG-8树脂,2.热稳定体系,纯的PVC树脂对热极为敏感，当加热达到90以上，就会发生轻微的热分解反应，当升到120后分解加剧，在150，10分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色-红色-棕色-黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应，最后导致大分子链断裂。,防止 PVC 热分解的热稳定机理,(1)捕捉 PVC热分解产生的 HCl，铅类稳定剂主要按此机理作用。(2)置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类(3)与自由基反应，终止自由基的反应。有机锡类。,防止 PVC 热分解的热稳定机理,(4)与共扼双键加成作
12、用，抑制共扼链的增长。有机锡类按此机理作用。(5)分解过氧化物，有机锡按此机理作用。(6)钝化有催化脱 HCl作用的金属离子。,铅盐类稳定剂,铅盐类是 PVC 最常用的热稳定剂，也是十分有效的热稳定剂.铅盐类的优点:热稳定性优良，电气绝缘性能优良，耐候性好，价格低。铅盐类的缺点:分散性差、毒性大、有初期着色性，缺乏润滑性，易产生硫污染。,常用的铅盐类稳定剂有:,三盐基硫酸铅分子式为 3PbO.PbSO.H2O，简称三盐，白色粉末，密度 6.4g/cm3。一般与二盐亚磷酸铅一起并用，因无润滑性而需配入润滑剂。主要用于 PVC 硬质不透明制品中，用量一般27份。,常用的铅盐类稳定剂有:,二盐基亚磷
13、酸铅分子式为 2PbO.PbHPO3.H2O，简称二盐，白色粉末，密度为 6.1g/cm3。二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐基硫酸铅，但耐候性能好于三盐基硫酸铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅并用，用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。,常用的铅盐类稳定剂有：,二盐基硬脂酸铅不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅并用，用量为 0.51.5份,金属皂类,这是用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂，其热稳定性虽不如铅盐类，但兼有润滑性。金属皂类可以是脂肪酸 其中以硬脂酸盐最为常用，其活泼性大小顺序为:Zn盐Cd盐Pb盐Ca盐Ba盐。金属皂类一般不单独使用，常常为金
14、属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无毒，除Pb、Ca外都透明，无硫化污染。,常用的金属盐类稳定剂有：,.硬脂酸锌(ZnSt)，无毒且透明，用量大后，易引起“锌烧”制品变黑，常与Ba、Ca皂并用。.硬脂酸镉(CdSt)，为一重要的透明稳定剂品种，毒性较大，不耐硫化污染，抑制初期变色能力大，常与 Ba皂并用。,常用的金属盐类稳定剂有,.硬脂酸铅(PbSt)，热稳定性好，可兼做润滑剂。缺点为易析出，透明差，有毒且硫化污染严重，常与 Ba、Cd皂并用。.硬脂酸钙(CaSt)，加工性能好，热稳定能力较低，无硫化污染，无毒，常与Zn皂并用。,常用的金属盐类稳定剂有,.硬脂酸钡(BaSt)，
15、无毒，长期热稳定性好，抗硫化污染，透明，常与 Pb、Ca皂并用。复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及 Ba/Cd/Zn。,有机锡类,有机锡类为热稳定剂中最有效的，在透明和无毒制品中应用最广泛的一类，优点为:热稳定性好，透明性好，大多数无毒。缺点为:价格高，无润滑性。,有机锡类热稳定剂主要有含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。,含硫有机锡类:.二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG)，外观为淡黄色液体，热稳定性及透明性极好，无毒，加入量低于 2份。.二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTTG)，外观为淡黄澄清液体，为无毒、高效、透明稳定剂，常用于扭
16、结膜及透明膜中。,有机锡羧酸盐：,.二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡黄色液体或半固体，润滑性优良，透明性好，但有毒，常与Cd皂并用，用量 12份;.二月桂酸二正辛基锡(DOTL)，有毒且价高，润滑性优良，常用于硬PVC中，用量小于 1.5份。.马来酸二正丁基锡(DBTM)，白色粉末，有毒，无润滑性，常与月桂酸锡并用，,.稀土稳定剂,稀土稳定剂是由我国开发的独特稳定剂，稀土热稳定剂的选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主，其氧化和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。,优良的稀土稳定剂应具有以下功能：,.热稳定性能,协同效果,.偶联作用,用稀土稳定剂加工的PVC型材的焊角强度比铅盐稳
17、定剂的PVC型材焊角强度要高,.增韧作用,稀土稳定剂与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相容性以及与CaCO3的偶联作用，生产的型材具有较好的耐冲击性能。稀土稳定剂无润滑作用，应与润滑剂一起加入，目前我国生产的稀土复合稳定剂是将稀土、热稳定剂和润滑剂复配而成的，加入量一般为 4-6份。稀土稳定剂与环氧类辅助稳定剂有协同作用。,复合铅盐稳定剂,复合铅盐稳定剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合，以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散，由于与润滑剂共熔融形成颗粒状，避免因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份，被
18、称作为全包装热稳定剂,优点：,.与树脂混合时的分散均匀性。.配方混合时，简化了计量次数，。.简便了辅料的供应和贮备，.提供了无尘生产，改善了生产条件,复合热稳定剂用量,复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅的含量，铅的活性。目前所生产的复合铅盐稳定剂含铅量从20%-60%；在PVC塑料门窗型材生产上的用量为3.5-6份。,PVC型材生产用的复合铅盐稳定剂的牌号和用量,牌号名称 铅含量 添加量（份）BAEROPAN R5341 57 4.0-4.5BAEROPAN SMS RL25 40 4.5-5.5AKROPAN 7133GX 50 4.5-5.5HJ-301 56 4.5-6.0HJ-303 51
19、 3.0-4.0ALMSTAB PR 137 37 4.0-5.0,其他辅助热稳定剂品种,.亚磷酸酯类，这是一类重要的辅助热稳定剂，主要用于软质 PVC透明配方中，用量为 0.1-l份。.环氧化合物类，它与金属皂类有协同作用，与有机锡类稀土稳定剂并用效果好，用量为 2-5份，.多元醇类，它可与 Ca/Zn复合稳定剂并用。,热稳定剂对产品的影响,1.颜色2.加工工艺3.力学性能4.焊角强度5.成本,润滑体系,润滑剂的作用是：降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力，提高熔体的流动性，避免熔体与设备的粘附，提高制品表面的光洁度等。,润滑剂的分类：,(1)按润滑剂成份分类，(
20、2)按润滑剂的作用分类，分为内，外润滑剂。其主要区分是依其与树脂的相容性大小。内润滑剂与树脂亲和力大，其作用是降低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和力小，其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。,饱和烃类,饱和烃类按极性可分为非极性烃(如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小可分为;液体石蜡(C16-C21)、固体石蜡(C26-C32)微晶石蜡(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子量 100010000)等，主要用于 PVC 无毒外润滑剂。,金属皂类,即是优良的热稳定剂，又是一种润滑剂，其内、外润滑作用兼有，不同品种侧重稍有不同，润滑性以硬脂酸钙、硬脂
21、酸铅为最好。,脂肪酸类,硬脂酸，是广泛应用的润滑剂，可用于PVC，用量少时，起内润滑作用；用量大时，起外润滑作用。硬脂酸的加入量低于 0.5份。,脂肪酸酯类,a.硬脂酸丁酯，在PVC中以内润滑为主兼具外润滑作用，用量 0.51.5份。b.单硬脂酸甘油酯，为PVC优良内润滑剂，对透明性影响小,加入量低于1.5份，可与硬脂酸并用。c.酯蜡和皂化蜡,皂化蜡有 0 蜡和 OP 蜡。主要用于HPVC，用量 0.10.3份。,润滑剂对加工和产品的影响,1.塑化质量2.加工效率3.合模质量4.表面质量5.焊接强度,改性体系,1.加工助剂的作用原理 由于PVC 熔体延展性差，易导致熔体破碎；PVC熔体松弛慢，
22、易导致制品表面粗糙，PVC加工时往往需要加入加工助剂，以改善其熔体上述缺陷。,加工助剂的作用,1.缩短塑化时间，促进PVC的塑化，2.提高熔体塑化的均匀性，3.降低塑化温度。,ACR,ACR 为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。可用做加工助剂外，还可用做冲击改性剂。我国的ACR 可分为 ACR201、ACR301 和ACR401、ACR402 几种,国外的牌号有：K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PA100等。,冲击改性剂,PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料，当受到冲击时，抗冲击强度较低。加入冲击
23、改性剂后，冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利用粒子自身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长，吸收掉传入材料体内的冲击能，从而达到抗冲击的目的。,有机抗冲击改性剂的分子内部结构，可将其分为如下几类,1）预定弹性体（PDE）型冲击改性剂，它属于核一壳结构的聚合物，其核为软状弹性体，赋予制品较高的抗冲击性能，壳为具有高玻璃化温度的聚合物，此类结构的改性剂有：MBS、ACR、MABS和MACR等，它们都是优良的冲击改性剂。,（2）非预定弹性体型（NPDE）冲击改性剂，它属于网状聚合物，其改性机理是以溶剂化作用（增塑作用）机理对塑料进行改性。形成一个包覆树脂的网状结构，它与树脂不是十分好
24、的相容体。此类结构的改性剂有：CPE、EVA。,a.氯化聚乙烯(CPE),做为增韧剂而使用的CPE，含Cl量一般为 25-45%。CPE来源广，价格低，除具有增韧作用外，尤其在PVC管材和型材生产中，大多数工厂使用CPE。加入量一般为 5-15份。CPE可以同其它增韧剂协同使用，如橡胶类、EVA 等，效果更好，但橡胶类的助剂不耐老化。,ACR,为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物，ACR 为近年来开发的最好的冲击改性剂，它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR冲击改性剂尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性，在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好，
25、表面光洁，耐老化好，焊角强度高的特点，但价格比CPE高1/3左右。国外常用的牌号如K-355，一般用量610份。,MBS,是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三种单体的共聚物。它的最大特点是：加入PVC后可以制成透明的产品。一般在 PVC中加入10-17份，可将PVC 的冲击强度提高 6-15倍，MBS耐热性不好，耐候性差，不适于做户外长期使用制品，一般不用做塑料门窗型材生产的冲击改性剂使用。,EVA,是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，当醋酸乙烯酯含量40-50%用做PVC冲击改性剂。单独使用 EVA作抗冲击剂有许多缺点:拉伸强度下降，热变形温度变低，因此，常将EVA与其他抗冲击树脂并用。EVA添加量为
26、10份以下。,几种冲击改性剂改性PVC性能比较,改性剂 CPE EVA MBS ACR耐腐性 优 好 好 好耐候性 好-优 好-优 差 好-优低温韧性 好 中 好-优 中缺口敏感性 好 中 好-优 中透明性 差 差 好-优 差拉伸强度 好 差 中 优,填充体系,填料的种类很多，使用填料的主要目的是占据空间以降低成本，当然，一些填料也赋予材料一些特殊的性能，如阻燃、导电、导热、刚性等。填料的主要指标为：白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。,填料的主要品种有：,(1)碳酸盐类 主要为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性碳酸钙。一般在PVC塑料型材使用的是活性轻质碳酸钙，粒径为300目 700目。(2)炭黑
27、 主要作橡胶的补强用，用于导电和防静电高分子材料制品中。(3)硫酸盐类 有硫酸钡、硫酸钙、锌钡白(立德粉)等，主要作填充剂，也有着色作用，,填料,(4)金属氧化物 如氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铁、磁粉等，作填充剂和着色剂。(5)金属粉 如铝、青铜、锌、铜、铅等粉末，作装饰用。也可改善导热性。在塑料型材生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的型材。(6)含硅化合物 陶土中最常使用的为高岭土，作填充剂。硬质陶土有补强作用。滑石粉作填充剂，,光稳定剂,光稳定剂大体可以分为四类：1.光屏蔽剂，如钛白和碳黑2.紫外线吸收剂，它可以强烈吸收280-400nm的紫外线，转换成可见光或热量
28、。常用的有UV-531、UV-327、UV-326、UV-P等产品，用量一般为0.1-0.5%。,光稳定剂,3.淬灭剂，它主要是消灭受激发的聚合物分子的能量，使之回到基态。品种有光稳定剂2002、光稳定剂1084等。用量0.1-0.5%。自由基捕捉剂，它捕捉光降解分解出的自由基，终止降解反应的进行。一般使用在LDPE农膜中。它的品种主要有：光稳定剂GW-540、GW-544、GW-310、744、622、944等，用量0.02-0.5%,着色剂,着色剂和聚氯乙烯的“相容性”耐酸性差的着色剂分解变色.一些着色剂中的金属离子会促进聚氯乙烯的热分解.在使用着色剂时必须了解着色剂的耐晒能力，,几种常用
29、的塑料门窗着色剂和常用量,着色剂名称耐晒级别常用量/%中铬黄 5-6 0.51钼铬红 5 0.5-1镉红 5-6 0.30.7酞青蓝B 7-8 0.020.05酞青绿G 8 0.010.05永固黄HR 7-8 0.060.3塑料红B 7-8 0.10.5永固棕5R 7-8 0.10.5联苯胺黄G 5-6 0.10.3耐晒红BBS 5-6 0.30.7荧光增白剂OB4-90.010.05荧光增白剂ZB-1276-70.010.05,二.PVC型材的配方设计,1.PVC塑料型材配方设计原则.树脂应选择PVC-SG5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。注意质量。
30、.热稳定体系，热稳定体系根据生产实际要求选择不同体系的热稳定体系，并注意热稳定剂之间的协同效应和对抗效应。,不同热稳定体系的特点：,卫生性：稀土稳定剂有机锡稳定剂复合铅盐稳定剂铅盐稳定剂焊角强度：有机锡稳定剂稀土稳定剂铅盐稳定剂复合铅盐稳定剂操作性；复合铅盐稳定剂稀土稳定剂铅盐稳定剂有机锡稳定剂经济性：铅盐稳定剂复合铅盐稳定剂稀土稳定剂有机锡稳定剂,PVC塑料型材配方设计原则,.冲击改性剂，可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力，加入量在8-份。CPE 价格较低，来源广泛；ACR 耐老化能力、焊角强度高.适量加入润滑系统，润滑系统可以降低加工机械负荷，使产品光滑
31、，但过量会造成焊角强度下降。,PVC塑料型材配方设计原则,.加入加工改性剂可以提高塑化质量，改善制品外观。一般加入ACR加工改性剂，加入量1-2份。.加入填料可以降低成本，增加型材的刚性但对低温冲击强度影响较大，应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加入，加入量在5-20份。,PVC塑料型材配方设计原则,.必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用，钛白应选择金红石型，加入量在4-6份。必要时可以加入紫外线吸收剂UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。.适量加入兰色和荧光增白剂，可以明显改善型材的色泽。,PVC塑料型材配方设计原则,.在设计配方中应尽量简化尽量不加入液体助剂，并且根据混合工序
32、要求分批按加料顺序把配方分为 号料、号料、号料分别包装。,2.PVC型材配方设计应考虑,1.高速混合设备混合能力2.双螺杆挤出机塑化能力3.模具结构,各类配方实例及特点,.有机锡稳定剂配方PVCSG-5 100 份硫醇锡（京锡8113）2-3 份硬脂酸钙 1-2 份ACR401 1-2 份CPE（35%）8-10份活性轻钙 6-18 份钛白（金红石型）4-6 份PE蜡 0.5-1份该配方特点：无毒，粉尘污染小，型材焊接强度高。缺点：价格高，生产时有味，不能与使用铅盐稳定剂的PVC物料混合使用。,.稀土稳定剂配方,PVC-SG5 100 份稀土复合稳定剂 4-6 份ACR401 1-2 份CPE
33、（35%）8-10份活性轻钙 6-20 份钛白（金红石型）4-6 份PE蜡 0.2-0.5份该配方特点：无毒，型材焊接强度较高。缺点：价格较高。,.复合铅盐稳定剂配方1,PVC（K66-68）100 份复合铅SMS50011FP 5 份Baerorapid 10F 1 份Baerodur EST-3 8 份活性轻钙 10 份钛白（金红石型）5 份,.复合铅盐稳定剂配方2,PVC-SG5 100 份复合铅（HJ-301）5 份硬脂酸 0.3 份ACR401 2 份CPE（35%）10 份活性轻钙 6-20 份钛白（金红石型）4 份该配方特点：生产中铅污染小，加工流动性好，操作简便，价格适中。,.
34、铅盐稳定剂配方,PVC-SG5 100 份三盐 3 份二盐 1.5 份硬脂酸钙 0.5 份硬脂酸钡 0.5 份硬脂酸铅 0.5 份硬脂酸 0.5 份ACR401 2 份CPE（35%）10 份活性轻钙 8-15 份钛白（金红石型）4 份氧化PE蜡 0.3 份石蜡 0.3 份该配方特点：成本低，稳定性好。缺点：生产中铅污染，配料操作麻烦。,.ACR冲击改性剂配方,PVC（K65）100 份二盐 3 份硬脂酸钙 0.5 份硬脂酸钡 0.5 份硬脂酸铅 0.5 份硬脂酸 0.5 份ACR K125P 0.8 份ACR K175 0.5 份ACRKM355P 6 份活性轻钙 6 份钛白（金红石型）4
35、份PE蜡 0.2 份,三.PVC型材质量分析,PVC型材常见质量问题：1.外观（变色）2.低温冲击不合格 3.焊角强度不高,1.外观,影响型材的外观质量主要有：划痕、收缩痕、麻点、杂质，变色。,变色,产生的原因：加工中变色 使用中变色,加工原因：,1.配方：热稳定体系问题-（量和质）树脂问题-（聚合度，杂质，水分）其它助剂对树脂的影响-（金属离子）,加工条件,1.温度控制2.速度控制3.物料温度与停留时间,3.挤出模具,模具的光洁度和清理 死角 减少析出物粘在模具中,使用中变色,主要是配方的原因各种助剂对型材变色的影响,照射前后样条的拉伸强度变化不大从电镜扫描的三维图,抗氧剂,2.低温冲击不合
36、格,应从三个方面来分析解决型材低温冲击强度，一、原料和各种助剂质量波动造成低温冲击强度的下降；二、生产加工工艺控制的变化造成低温冲击强度的下降；三、生产配方的不合理造成低温冲击强度的下降。,原料和各种助剂质量波动,1.PVC树脂主要因素是粘数 即聚合度的大小、挥发物（包括水）含量、杂质粒子数。2.各种助剂包括热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、,生产加工工艺控制,配料、高混和挤出成型三个工段对型材质量特别是对低温冲击性能影响较大。1.检查配料是否按照配方要求对各助剂按配比用量。2.高混是否按工艺要求。3.高速混合设备出料温度不准确和高速捏合机的桨叶由于长期使用（12年）磨损，达不
37、到混合质量的要求。,挤出成型工艺,物料的塑化质量主要是由温度控制，挤出机转速和喂料螺杆转速比、挤出机扭矩由机头压力来决定的。不同温度下加工PVC/CPE物料体系，物料温度在155加工后制品缺口冲击强度仅为6kPa，在165为9kPa，180为11kPa，185为8kPa，195为6kPa。由此可见PVC/CPE改性体系最佳加工温度应在180。,冷却定型,冷却定型速度：冷却速度过慢，有利于大分子的舒展，减少内应力的产生。但不利于高速挤出的要求。如果冷却效果不好，型材进入牵引机时容易变形。冷却速度过快容易产生内应力，不利于耐冲击性能的提高。型材的冷却速度一定要与挤出速度匹配，,模具 1.分流结构
38、2.压力 3.合流结构 4.口模,配方,（1）.配方的问题主要集中在冲击改性剂CPE和填料碳酸钙的加入量,CPE和ACR对PVC抗冲击性能的影响,（2）.碳酸钙,碳酸钙作为配方中的填料加入到型材中，可以提高型材的刚性，更主要的目的是为了降低成本。提高碳酸钙的加入量，型材的冲击性能明显降低。采用加入表面活化的碳酸钙和超细度的活化碳酸钙,加工工艺对CPE的效用,CPE的最佳加工温度175-185,（3）.润滑剂,润滑剂的过量加入会导致物料熔体通过分流锥后合模困难，使型材的合模缝强度不高也是导致耐冲击性能下降的原因,3.焊角强度不高,影响焊角强度的因素不止是焊接工艺，它和焊接、实验的环境、型材加工工
39、艺和配方都有直接的关系。实验中焊角断裂时可以大体分为两种情况，一是断裂在焊接缝上，二是断裂在焊接逢以外。很明显在焊缝上的断裂与焊接工艺有关，也和型材的融合能力有关。断裂在焊缝以外应主要反映了型材的物理力学性能和焊接工艺及环境所造成焊缝附近的材质强度不高。,影响焊角强度的主要四个因素。,测试焊角强度的实验条件、焊角的焊接工艺条件、型材加工工艺、型材配方,试验条件对型材的角强度影响,1.焊接后，必须在18-28的环境中放置16h后再进行试验，2.实验温度，负荷速度(50士5)mm/mim3.试验时，试件受力均匀，4.焊接试角必须是90士15.焊瘤清除,加工工艺条件,1.型材断面2.混合温度:一般为
40、120-1253.加料顺序,加工工艺条件,4.混合设备：混合能力5.挤出设备:塑化能力，压力大小,加工工艺条件,6.挤出工艺:工艺设定的是否适当、合理。例如：温度的高低、主机螺杆与加料螺杆的配比，真空排气真空度等，,组装问题,1.焊机精度2.下料尺寸、角度、垂直等精度。3.焊接温度、熔融时间、焊接时间、焊接压力,配方中组分对型材的角强度影响,PVC树脂 质量（分子量大小、分子量的分布情况、残留单体含量、杂质含量、水分含量）稳定剂 用量、种类（有机锡稳定剂好于稀土稳定剂，好于铅盐稳定剂和复合铅盐稳定剂）冲击改性剂-质量、种类（ACR冲击改性剂6份的PVC混合料生产的型材的焊接强度比加入8份CPE
41、冲击改性剂所生产的型材焊角强度高1030%。）填料-过多、质量 润滑剂-过多,配方设计相关的问题,设备条件模具条件操作条件使用条件,结论：,综上所述，型材的性能不好是综合因素所造成的，解决时也应逐一分析，应首先从原料、助剂的质量；配料；混料工艺设备；挤出工艺条件和设备找到问题所在加以解决。最后才应调整配方。也可以利用综合的方法解决。总之，最佳的工艺、配方是在结合本生产设备，在实践中产生的。,完,谢谢,高分子材料进展课堂练习2 姓名：学号：2005.11.8PVC配方体系是由：热稳定体系（）耐热体系（）耐老化体系（）增塑体系（）润滑体系（）填充体系（）改性体系（）着色体系（）防毒体系（）共混体系（）组成。2.PVC塑料门窗型材配方可以设计成：PVC SG-5 100（）复合稳定剂 5（）活性碳酸钙 15（）ACR 2（）CPE 8（）DOP 10（）钛白 4（）3.PVC塑料门窗的焊接强度主要是由：配方（）焊接工艺（）挤出工艺（）混合工艺（）加工设备（）加工模具（）综合因素影响的。,
