在由CPVC樹(shù)脂加工成型為成品或半成品的過(guò)程中,“塑化”是一個(gè)關(guān)鍵。無(wú)論是擠出成型還是注射成型,塑化的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量,因而,如何從工藝、設(shè)備及技術(shù)上得到好的塑化質(zhì)量,也就是CPVC加工的關(guān)鍵。
以下幾點(diǎn)可以幫助我們了解在CPVC加工過(guò)程中如何提高塑化質(zhì)量:
一、CPVC的分子式
CPVC(PVC-C)是PVC的氯化產(chǎn)物,它是聚氯乙烯的氯化改性,改性后的PVC可以達(dá)到二種不同的目的:
1:提高熱變型溫度,增加剛性,提高化學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí)提高耐候性及難燃性,降低煙密度。這種產(chǎn)品通常用來(lái)制成產(chǎn)品,用于有特殊要求的場(chǎng)合;
2:提高材料的溶解性能。這種產(chǎn)品俗稱過(guò)氯乙烯,主要用于生產(chǎn)粘合劑、涂料和氯綸化纖。
CPVC的氯化方法為水相懸?。ㄓ贊{)氯化法。它的分子結(jié)構(gòu)為:-CHCl-CHCl-CH2-CHCl-
CPVC的性能,決定于二個(gè)因素:氯的含量和氯在CPVC分子鏈上的分布。所以相同氯含量的CPVC會(huì)由于氯原子的分布不一樣而產(chǎn)生較大的性能差別。
二、成型加工過(guò)程中
提高塑化質(zhì)量的相關(guān)要素
由于CPVC的熔體粘度至少為PVC的2倍,加工溫度高,在加工過(guò)程中因熱分解產(chǎn)生hcl的釋放而造成了加工成型的困難和設(shè)備的腐蝕。
在擠出過(guò)程中,如何使CPVC這種高粘度的材料達(dá)到理想的“塑化”(塑化到位)是CPVC加工技術(shù)的關(guān)鍵。
因此,它對(duì)配方有著特殊的要求:
熱穩(wěn)定劑的要求
由于CPVC加工溫度高,配方中對(duì)熱穩(wěn)定劑的用量比PVC高出許多,顯然,僅僅使用傳統(tǒng)的三鹽,二鹽熱穩(wěn)定劑是不適合的。目前較為成熟的熱穩(wěn)定劑是具有潤(rùn)滑體系的復(fù)合鉛系列穩(wěn)定劑。
對(duì)潤(rùn)滑劑的要求
由于CPVC的熔體粘度很高,特別是在注射成型中容易發(fā)生熔體破裂,所以僅僅使用傳統(tǒng)的石蠟、硬脂酸和金屬皂類潤(rùn)滑體系是不合適的。
在CPVC的擠出加工中,由于CPVC存在一種傾向于粘附在熱后加工設(shè)備(特別是機(jī)頭和模具)的金屬表面,為了消除這種粘附,必須在配方中加入外潤(rùn)滑劑。外潤(rùn)滑劑與CPVC樹(shù)脂應(yīng)該是不相溶的。
在CPVC成型加工中(特別是注射加工),在壓力作用下,CPVC樹(shù)脂間的相互摩擦產(chǎn)生摩擦熱,摩擦熱的產(chǎn)生對(duì)成型加工是不利的,必須給予控制。內(nèi)潤(rùn)滑劑可以減少CPVC在加工過(guò)程中樹(shù)脂間的摩擦。內(nèi)潤(rùn)滑劑與CPVC樹(shù)脂應(yīng)該是相溶的。
應(yīng)當(dāng)指出,配方中的內(nèi)外潤(rùn)滑的平衡是關(guān)鍵。內(nèi)潤(rùn)滑過(guò)量會(huì)嚴(yán)重影響“塑化”,使制品品質(zhì)變壞;外潤(rùn)滑過(guò)量會(huì)造成潤(rùn)滑劑析出,甚至?xí)a(chǎn)生螺桿打滑等嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象。皂化蠟中的OP蠟(褐煤酯蠟)是理想的內(nèi)外復(fù)合型潤(rùn)滑劑。
加工助劑對(duì)提高塑化質(zhì)量的作用
在CPVC的擠出和注射成型加工中,必須使用加工助劑,其目的是提高塑化質(zhì)量和增加CPVC材料的低溫抗沖性及制品的韌性。
就CPVC而言,即使在粘流態(tài)的溫度下(如195~205℃),它的流動(dòng)單元仍為初級(jí)粒子,樹(shù)脂微細(xì)粒子間相互作用差,傳熱作用差,容易產(chǎn)生熔體破裂,塑化質(zhì)量差。
ACR是一種促進(jìn)塑化的加工助劑,它能在CPVC熔體中分散為尺寸小于0.01μm的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單元,并均勻分布于CPVC微細(xì)粒子間,在剪切力的作用下增大CPVC粒子間的摩擦力,促進(jìn)熔融體系的傳熱傳質(zhì),增加扭矩,加快塑化過(guò)程,提高塑化質(zhì)量。
CPVC樹(shù)脂的融體粘度大,加工扭矩大,塑化困難,易分解。因此,對(duì)于內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的選擇及配比是CPVC管材、管件配方設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵。
使用不同的熱穩(wěn)定劑、應(yīng)用不同的加工方法,其配方中內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的配比是不同的。
一般來(lái)講,使用鉛穩(wěn)定劑,需要配制較多的內(nèi)潤(rùn)滑劑及適制的外潤(rùn)滑劑;使用有機(jī)錫穩(wěn)定劑,則需要配制較多的外潤(rùn)滑劑及適量的內(nèi)潤(rùn)滑劑;擠出管材需要的內(nèi)潤(rùn)滑剎較注射管件多,而注射管件需要的外潤(rùn)滑劑較擠出管件要多。
潤(rùn)滑劑的加入量必須適宜,不能過(guò)多,過(guò)多的潤(rùn)滑劑不但會(huì)影響融體的塑化,而且,由于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)一般都很低,因此,還會(huì)降低產(chǎn)品的維卜軟化溫度。
值得注意的是,在配方中,除了有機(jī)錫穩(wěn)定劑外,切忌加入任何的液體潤(rùn)滑劑,因?yàn)檫@會(huì)明顯降低管材、管件的維卜軟化溫度及其他物理機(jī)械性能。
有效的內(nèi)潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)具有一與融體相容性好、能明顯降低融休粘度,并能促進(jìn)融體塑化的特點(diǎn);一些高溫石蠟,能明顯降低融體在模具中流動(dòng)的阻力而較少影響融休的塑化的特點(diǎn),是理想的外潤(rùn)滑劑。
三、CPVC對(duì)專用PVC樹(shù)脂的要求
由于CPVC制品低溫脆性較大,抗沖性差,只有通過(guò)配方及工藝的調(diào)整,才能增加CPVC制品的韌性,提高其抗沖性。
對(duì)生產(chǎn)CPVC樹(shù)脂的專用PVC樹(shù)脂的要求:CPVC樹(shù)脂是PVC樹(shù)脂經(jīng)氯化改性后的產(chǎn)物,在生產(chǎn)過(guò)程中,為了提高CPVC樹(shù)脂的綜合性能,除改進(jìn)氯化條件,提高氯化技術(shù)水平外,選用專用的PVC樹(shù)脂也是至關(guān)重要的。根據(jù)美國(guó)的B.F.Goodrich公司的成功經(jīng)驗(yàn),專用PVC樹(shù)脂的生產(chǎn),是在VC懸浮聚合配方中采用添加特殊助劑的方法,以達(dá)到以下的基本要求:
1、專用PVC樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能疏松,以利于氯化反應(yīng)。
2、專用PVC樹(shù)脂的皮膜盡可能地薄,以利于氯的深化,避免因表面氯含量高而造成的流動(dòng)性差,粘性大,加工困難。
3、PVC專用樹(shù)脂的比表面積和孔隙度要有一個(gè)合適的比例,具體可通過(guò)對(duì)B.F.Goodrich公司的產(chǎn)品分析而確定。
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性能 |
擠出級(jí) |
注塑級(jí) |
||
高氯 |
低氯 |
高氯 |
低氯 |
|
體密度 |
0.44 |
0.44 |
0.44 |
0.44 |
粒徑(42目通過(guò)率) |
≥99 |
≥99 |
≥99 |
≥99 |
平均聚合度P= |
800~1000 |
700~800 |
700~800 |
500~600 |
揮發(fā)物 |
≤0.3 |
≤0.3 |
≤0.3 |
≤0.3 |
形態(tài) |
白色粉末 |
白色粉末 |
白色粉末 |
白色粉末 |
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