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文檔簡介
1、PVC型材材料和塑化原理PVC異型材是用于制作門窗的基材之一,優(yōu)異的耐侯性、耐老化性是制造的首要條件,而型材的塑化,原輔料選擇、填料加入量是影響型材質(zhì)量的關(guān)健。下面就PVC的塑化和材料選擇作一闡述。一、PVC樹脂的性能和狀態(tài)PVC樹脂不同于和類的聚烯烴樹脂,該樹脂在塑化以后,分子間有極強的極性鍵存在,會造成樹脂粘度上升,同時PVC樹脂的塑化溫度和分解溫度很接近,加工工藝特別窄,需要合理的配方,添加相當?shù)闹鷦?,而型材又絕對禁止加入增塑劑,使型材加工難度更大。PVC塑化的過程,是從固態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的前提是能量,能量的提供方式是熱能,而熱能有兩種方式,即熱源(加熱)和摩擦來實
2、現(xiàn)的,所以PVC的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,就需要充足的熱能和合理的摩擦剪切能。PVC樹脂在一定能量的條件下,第一狀態(tài)是膨脹,第二狀態(tài)是粘流,密度隨著狀態(tài)的改變而改變。二、配方的選用PVC的配方是至關(guān)重要的決定因素,原因有三:()PVC的加工范圍需要助劑進行調(diào)整;()PVC塑化以后粘度非常大,需要定量內(nèi)潤滑和外潤滑劑加以避免,改善流動狀態(tài);()不添加增塑劑,須用最佳的材料配比,實現(xiàn)PVC的塑化提高制品的耐侯、耐老化性能。下面就配方,來對PVC塑化原理作一分析:優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定劑是保證型材塑化,耐侯,耐老化的前提。PVC的配方主要有鉛系、稀土,有機錫三大類穩(wěn)定體系,由于各廠復合穩(wěn)定劑的體系不同,難以一一闡述,在此以單
3、體鹽來作一分析:()三鹽基性硫酸鉛是PVC很好的熱穩(wěn)定劑,當PVC被加熱后,加入即能很明顯的提高制品的熱穩(wěn)定效果。二鹽基亞磷酸鉛不僅具備加工熱穩(wěn)定作用,并且對制品的長期性能幫助較大,一般加入量在左右,就能保證制品的長期穩(wěn)定性能;()在潤滑體系中,硬酯酸鈣是效能明顯的內(nèi)潤滑助劑,鋇和鉛次之,硬酯酸鉛在后期的外潤滑效果比較明顯,硬酯酸和蠟外潤滑作用較好;()ACR類加工助劑是一種高分子內(nèi)增塑劑,由于選用MMA作為主要單體,和PVC的相容性極好,這在降低PVC塑化溫度的同時,與PVC的材料不會出現(xiàn)不相溶的情況;()PVC的抗沖改性主要依賴加入一些橡膠體,目前有CPE和ACR;()填料適當加入可以提高
4、制品的剛度和硬度,顏色通過加入一定量的鈦白粉解決。三、PVC工藝和塑化原理混配完成后,PVC在高速混料中,產(chǎn)生了很大的摩擦熱,從而使PVC樹脂中的潤滑劑充分熔化,滲透吸附到PVC表面,也使助劑、填料等均勻地分布于PVC顆粒的相中?;炫淞线M入擠出機后,由擠出機通過加熱方式提供熱能,PVC樹脂中的外潤滑首先由低能量區(qū)向高能量區(qū)運動,形成初級潤滑。PVC樹脂在吸附能量以后,顆粒開始膨脹,進入高彈態(tài)。由于外潤滑在初始運動時,帶走了一部分能量,從而保證了PVC的初期穩(wěn)定性能。這時,對PVC粒子來說,外潤滑、內(nèi)潤滑和加工助劑由于其熔點和玻璃化溫度較低,就形成了能量中心。熱能不斷地促進了內(nèi)外潤滑劑和加工助劑
5、的運動,轟擊著已膨脹的PVC顆粒,使顆粒外層不斷聚集能量。此后,通過螺桿的擠壓、剪切,外層分子開始運動,內(nèi)層分子便被裸露出來。新的能量又促進了裸露微粒再次膨脹,再次擠壓、剪切,從而使PVC分子得以充分運動,發(fā)生塑化。這時,穩(wěn)定劑和潤滑劑等其它助劑,也被均勻地分布在PVC的每個相中,流動性就變得越來越好。四、配方中材料對老化性能的影響PVC型材是門窗的組裝基材,而門窗是建筑材料暴露在外面最多的材料之一,完全不同于戶內(nèi)制品。()門窗材料暴露在自然環(huán)境中,會與大氣中、CO3、等氣體接觸;()門窗會常年受紫外線,紅外線的照射;()冬夏戶內(nèi)外溫差大,門窗熱脹冷縮明顯;()使用環(huán)境中,沙塵風暴、雨雪冰雹的
6、襲擊需要經(jīng)受。配方須滿足上述條件下的正常使用和性能保證。這也是國家標準的制訂依據(jù)。成窗的內(nèi)側(cè)在戶內(nèi),常年溫差一般在30左右。外側(cè)與大氣接觸型材老化相應要快。一般PVC與大氣中、CO3不會發(fā)生化學反應。但型材的配方中目前以鉛系穩(wěn)定劑的居多,配方把握不好,產(chǎn)生大顆粒塑化,PVC表面就會形成類毛孔現(xiàn)象,穩(wěn)定劑不能被很好的剪切、均勻地分布,就會隨滑劑被擠到表面,與含硫氣體反應形成點狀或塊狀黑斑,而且,長期光照以后型材還會變黃、老化。而且由于加工時材料不能很好的被剪切,材料的內(nèi)應力相對集中,焊角強度也較低,焊口極易開裂。紫外光有極強的穿透力,能將型材表面造成破壞。以抗沖改性劑為例,CPE在型材中是以網(wǎng)絡
7、結(jié)構(gòu)分布的,紫外光很容易穿透其部分分子鏈,經(jīng)過一段時間以后,型材性能會顯著降低。而丙烯酸酯是核殼桔構(gòu)的高聚合體,其核心部分經(jīng)過交聯(lián)聚合,不容易被紫外光射透,從而可保證材料的長期性能。紅外光會產(chǎn)生很大的熱能,使型材表面分子膨脹,型材中的顏料會隨著分子的膨脹而出現(xiàn)位移,造成色度下降。所以,在PVC型材中要選擇優(yōu)質(zhì)晶形的鈦白粉。外門窗須面對一個溫差大的問題,以我國東北地區(qū)和西北地區(qū)為例,夏天光線直射,門窗外表面溫度高時可達4050;冬天,其外表面溫度又有時會降到3040,溫差達到8090,溫差大,熱脹冷縮的現(xiàn)象嚴重,膨脹會使材料表面變松,滑劑流失、收縮,玻璃化溫度高的材料脆性增加。如CPE的玻璃化溫
8、度在20左右,當達到30時,會顯現(xiàn)出脆性。而丙烯酸酯核心玻璃化溫度在50左右,就會有很好的耐低溫性能。同時,若添加類增塑劑時,材料收縮就會被擠出,在夏天強光照后,會出現(xiàn)退光和銀紋,特別是CaCO3高填充型材,由于塑性材料低溫收縮率大于CaCO3,低溫環(huán)境下材料的范德華力下降,脆性增加,耐老化性能下降 ?,F(xiàn)在市場上的ACR加工助劑,由于MMA(甲基丙烯酸甲酯)的價格高達13000元噸以上,一些偷工減料的廠家在產(chǎn)品中添加很多其它材料,如裂解回收的MMA、苯乙烯、丙烯睛等,由于苯乙烯、丙烯睛均含雙健,光照以后會降解變色。這一類材料的加入,和PVC相容性差,溫度變化,會使型材的耐老化性明顯降低。同時由
9、于使用了裂解單體,長期的耐侯性能變差,短期內(nèi)就可能出現(xiàn)變色等問題。所以ACR的選擇對型材品質(zhì)至關(guān)重要。溫度變化造成的型材尺寸率大,是型材中很難克服的一個問題。雙玻窗在冬季出現(xiàn)玻璃開裂,就是型材的低溫條件下,外側(cè)型材收縮,內(nèi)側(cè)沒有變化,型材彎曲造成的。收縮率大和選用CPE抗沖改性劑有關(guān)。CPE是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分布。所以,CPE在型材中的使用量必須減少,或和丙烯酸酯類抗沖改性劑共用,甚或不用。我國多數(shù)地區(qū)對型材抗風壓強度要求都很高。而抗風壓強度的提升須先提升材料的抗沖強度和焊角強度??箾_強度主要滿足的是外側(cè)面,而焊角強度直接與填料添加成反比例關(guān)系,與拉伸強度、斷裂伸長率直接反應材料的可塑性能,所以,Ca
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