聚氯乙烯粒料的制備

1、聚氯乙烯粒料的制備以聚氯乙烯樹(shù)脂為主要原料的塑料制品種類(lèi)很多，從原料到制品可采用的成型方法也不同，如PVC 薄膜，在種類(lèi)上有收縮與否之分，從加工方法上可以采用壓迫法或吹塑法；PV C 板、片，有軟、硬之分，還可以有不同透明度的要求，板材可采取擠出成型，也可以采用壓制成型；PVC 電纜料，可以采用輥壓切粒，也可以采用擠出造粒；PV C 管材、型材等，組分上有不同的填充程度，結(jié)構(gòu)上有是否復(fù)合之分，同為擠出成型，采用工藝和設(shè)備有所不同。這些聚氯乙烯制品、可以選用不同型號(hào)的樹(shù)脂，根據(jù)產(chǎn)品性能要求和成型方法設(shè)計(jì)的配方，加入各種助劑，混合配制成原料而成型。擠出成型中采用單螺桿擠出機(jī)的，將配制好的料造成粒狀

2、，更有利于提高制品質(zhì)量和方便加工。一、聚氯乙烯樹(shù)脂的型號(hào)及性能我國(guó)以懸浮法生產(chǎn)的均聚疏松型聚氯乙烯樹(shù)脂的型號(hào)有7 種 （ G B5761 86），它們的主要用途見(jiàn)表4 4 。表4 4懸浮法PVC 樹(shù)脂的型號(hào)與主要用途注： 1粘數(shù)為100cm3環(huán)已酮中含0 5gPVC 樹(shù)脂溶液在25時(shí)的測(cè)定值。2表中的符號(hào)含義：S 懸浮法；G 通用型；A 和B 一級(jí)品的分檔代號(hào)。表中的粘數(shù)表示PV C 樹(shù)脂平均相對(duì)分子質(zhì)量的大小。除此，顆粒結(jié)構(gòu)也關(guān)系加工過(guò)程和制品質(zhì)量。PV C 樹(shù)脂顆粒是由微區(qū)粒子、初級(jí)粒子、聚集體粒子堆砌構(gòu)成的粗粒，粒徑為50 250 m 。顆粒的形態(tài)、內(nèi)部孔隙率、表面皮膜、顆粒大小及其分布

3、等對(duì)PV C 樹(shù)脂的許多性能均有影響。顆粒較大、粒徑分布均勻、內(nèi)部孔隙率高、外層皮膜較薄時(shí)，樹(shù)脂具有吸收增塑劑快、塑化溫度低、熔體均勻性好、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。這類(lèi)樹(shù)脂被稱(chēng)為疏松型樹(shù)脂，相反則稱(chēng)為緊密型PVC 樹(shù)脂。目前工業(yè)上以生產(chǎn)疏松型PV C樹(shù)脂為主。二、聚氯乙烯中常用的助劑PVC 分子鏈的極性使樹(shù)脂的粘流溫度較高，給成型加工造成很大困難，通常需要加入增塑劑來(lái)減小分子間的引力和增加制品的柔韌性；PVC 樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性差，在熱、氧、光的作用下，PVC 會(huì)脫去H Cl 而形成共軛鍵使樹(shù)脂變色，材料性能變壞，因此PV C在加工中一定要加入熱、光穩(wěn)定劑；為了改善PV C 制品的表面性能，減少制品的收

4、縮以及著色等目的，還需要在PV C 樹(shù)脂中加入潤(rùn)滑劑、其他加工助劑、填料和顏料等。在PV C 塑料中加入增塑劑，不但能提高樹(shù)脂的流動(dòng)性、降低塑化溫度，而且使制品變軟。通常PVC 塑料制品可按增塑劑的加入量分類(lèi)：不含或含量低于10 增塑劑為硬制品，含40 以上增塑劑為軟制品，介于兩者之間為半硬制品。PVC 塑料的性能見(jiàn)表4 5 。以下介紹PV C 塑料常用助劑及其選擇。1增塑劑增塑劑能降低樹(shù)脂的熔融溫度和熔體粘度，增加塑性、提高樹(shù)脂成型流動(dòng)性及制品柔軟性。增塑劑應(yīng)具備與基體樹(shù)脂很好的相容性，且不易從制品中揮發(fā)、抽出、遷移，要有良好的光、熱穩(wěn)定性和耐寒性，對(duì)于一些特殊制品，如電器、建材、食品包裝等

5、方面的應(yīng)用，還應(yīng)要求電絕緣性、阻燃性、無(wú)毒、透明等。增塑劑的種類(lèi)很多，最常用的有以下幾類(lèi)。（ 1） 鄰苯二甲酸酯類(lèi)鄰苯二甲酸二辛酯 （ D OP） 為最常用的主增塑劑，其特點(diǎn)是相容性好，性能較全面，無(wú)特別缺點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)增塑劑。鄰苯二甲酸二仲辛酯 （ DCP） 和二異辛酯 （ DIOP） 性能與D OP 相似，但DIOP 對(duì)植物的危害較大，不能用作農(nóng)膜的增塑劑。（ 2） 脂肪族二元酸能耐寒輔助增塑劑。和主增塑劑并用可提高耐寒性，并有一定的潤(rùn)滑作用。但相容性較差，易抽出、遷移。主要品種有己二酸二辛酯 （ D O A）、壬二酸二辛酯 （ D OE）、癸二酸二辛酯 （ D OS）。（ 3）

6、磷酸酯主增塑劑。相容性好，耐化學(xué)腐蝕性好，難燃；但耐寒性差，有異味，光、穩(wěn)定性不及鄰苯二甲酸酯類(lèi)。主要品種有磷酸三甲苯酯 （ TCP）、磷酸三辛酯（ TOP） 和磷酸二苯辛酯 （ O DPP）。（ 4） 環(huán)氧化合物兼具穩(wěn)定作用，揮發(fā)性低，耐熱、耐光，不易抽出，電性能好，但耐寒性低，相容性差，不能單獨(dú)使用。主要品種有環(huán)氧大豆油和環(huán)氧硬脂酸酯。（ 5） 石油酯烷基磺酸苯酯和甲苯酯，可作主增塑劑。機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性能和耐氣候性好，吸水性小，揮發(fā)性小，價(jià)格便宜，但相容性比D OP 差，見(jiàn)光后會(huì)發(fā)黃，耐寒性也較差。（ 6） 氯化物充量增塑劑。主要為氯化石蠟，電性能和阻燃性能優(yōu)良，價(jià)格便宜；但相容性差，用

7、量稍多就會(huì)滲出，光、熱穩(wěn)定性和耐寒性也很差。提高氯化石蠟的氯含量或縮短其碳鏈可改善其相容性。（ 7） 聚酯己二酸、壬二酸、苯二甲酸等二元酸和己二醇、丙二醇等多元醇的縮聚物。因?yàn)榫埘サ南鄬?duì)分子質(zhì)量較高，一般為2000 8000 ，所以耐遷移性好，耐久性好，相容性尚可。但增塑效率低，耐寒性差。增塑劑使塑料制品性能變化的程度稱(chēng)增塑效率。增塑效率是以改變樹(shù)脂的一定量的物理性能 （如硬度、100 模量等） 時(shí)所需加入增塑劑的數(shù)量來(lái)表示，一般以鄰苯二甲酸二辛酯作為基礎(chǔ)100 。表4 6 是根據(jù)硬度測(cè)得的增塑劑的增塑效率比值。增塑效率比值越高的增塑劑，其可添加量越少。表4 6常用增塑劑的增塑效率比較2穩(wěn)定劑

8、聚氯乙烯是無(wú)定型高聚物，由于其分子結(jié)構(gòu)對(duì)熱不穩(wěn)定，使它在成型加工、使用以至簡(jiǎn)單的長(zhǎng)期存放過(guò)程中，受光、熱、氧、重金屬離子、細(xì)菌等的作用，常會(huì)發(fā)生變色，以致影響其力學(xué)性能，這種變質(zhì)的過(guò)程常稱(chēng)為老化。穩(wěn)定劑的加入可防止加工過(guò)程中由于溫度的作用發(fā)生變色，并可保持最終產(chǎn)品在使用期內(nèi)的外觀(guān)及物理性能，即能夠阻止或抑制光、熱、氧、重金屬離子等因素對(duì)PV C 樹(shù)脂造成的老化，增加穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命、PV C 的穩(wěn)定劑有熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧劑以及其他輔助穩(wěn)定劑。表47 列出一些聚氯乙烯常用穩(wěn)定劑。表4 7聚氯乙烯常用的穩(wěn)定劑表4 7聚氯乙烯常用的穩(wěn)定劑類(lèi)型 品種 穩(wěn)定作用 特性 說(shuō)明金屬鹽類(lèi)三堿式硫酸鉛

9、 熱白色粉末，熱穩(wěn)定性高，電性能好，有劇毒，僅適用于半透明、不透明制品，潤(rùn)滑性差，價(jià)廉宜與金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑協(xié)同使用二堿式亞磷酸鉛 光白色粉末，電性能好，有毒，能啄收紫外線(xiàn)，僅適用于半透明制品，潤(rùn)滑性差，價(jià)廉宜與金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑協(xié)同使用堿式碳酸鉛 熱 電性能好，價(jià)廉，有毒 宜與金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑協(xié)同使用金屬皂類(lèi)硬脂酸鉛 熱白色粉末，吸收HCl 能力強(qiáng)，具有好的潤(rùn)滑性和耐光性。有毒，易受硫化物污染。不宜用于透明制品與其他硬脂酸皂并用，用量0 5 1 5 份，用量太多，制品表面起霜硬脂酸鋇 熱白粉末，有潤(rùn)滑性，光穩(wěn)定性差，可用于透明制品，有毒，易析出宜與硬脂酸鋅、硬脂酸鎘、環(huán)氧脂、螯合劑等協(xié)同使用硬脂酸鎘

10、光 有潤(rùn)滑作用，透明度高，價(jià)昂，易析出 協(xié)同使用硬脂酸鈣 熱 白色粉末，有潤(rùn)滑作用，無(wú)毒與硬脂酸鋅協(xié)同使用，為無(wú)毒穩(wěn)定劑硬脂酸鋅 熱 白色粉末，防污，無(wú)毒，熱穩(wěn)定性不好共鉛 熱白色粉末，能制得透明制品，熱穩(wěn)定性好，系硬脂酸鉛和硅酸鉛之共沉淀物代金屬鉛鹽使用共鋇 熱白色粉末，能制透明制品，熱穩(wěn)定性好，系硬脂酸鋇和硅酸鋇共沉淀物代金屬鉛鹽使用液 體 鎘， 鋇（椰子油酸鎘、鋇等）光、熱 糕狀或液狀，易分散 代替硬脂酸鎘、鋇續(xù)表類(lèi)型 品種 穩(wěn)定作用 特性 說(shuō)明有機(jī)錫化合物二月桂酸二丁基錫 光、熱有潤(rùn)滑作用，透明度高，穩(wěn)定性好，液狀，淡茶色，有毒，價(jià)昂宜與硬脂酸鎘、鋇、環(huán)氧酯共用二正辛基錫鹽 熱 液狀、

11、無(wú)毒，穩(wěn)定性好馬來(lái)酸二辛基錫 熱 液狀，有潤(rùn)滑作用，透明度高硫醇有機(jī)錫 熱 液狀，熱穩(wěn)定性好 忌與鉛類(lèi)穩(wěn)定劑共用螯合劑亞磷酸三苯酯 光能與鎘，鋇氯化物形成可溶性螯合物，消除鎘，鋇氯化物對(duì)聚氯乙烯降解的催化作用，是液狀穩(wěn)定劑其他 環(huán)氧酯 熱 既有增塑作用，又有穩(wěn)定作用 與硬脂酸鋇、鎘、鋅共用3潤(rùn)滑劑為了改善聚氯乙烯熔體的流動(dòng)性和防止物料與成型設(shè)備金屬表面的粘附，以提高潤(rùn)滑性，減小摩擦力，使成型易進(jìn)行的助劑叫做潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑按照在PV C 中所起作用的方式，分為外潤(rùn)滑劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑和內(nèi)外潤(rùn)滑劑。外潤(rùn)滑劑一般是非極性物質(zhì)，與PVC 樹(shù)脂的相容性較差，在成型過(guò)程中析出塑料表面，在成型設(shè)備與物料之間形成潤(rùn)

12、滑薄膜，從而減小物料對(duì)設(shè)備表面的摩擦和粘附。外潤(rùn)滑劑的用量一般為0 2 0 5 份，用量過(guò)多會(huì)形成物料與擠出機(jī)料筒內(nèi)壁打滑，物料輸送不穩(wěn)定，輸送率降低。內(nèi)潤(rùn)滑劑一般是含極性的物質(zhì)，與PV C 相容性好，可以浸潤(rùn)PV C 粒子內(nèi)部，降低樹(shù)脂大分子間的內(nèi)聚力和摩擦力，從而促進(jìn)塑化，提高熔體的流動(dòng)性。內(nèi)潤(rùn)滑劑可以適量加入，一般添加量為0 5 1 0 份，過(guò)量會(huì)降低軟化點(diǎn)。常用的潤(rùn)滑劑有以下幾類(lèi)。（ 1） 金屬皂類(lèi)脂肪酸金屬皂類(lèi)是具有內(nèi)外兩種潤(rùn)滑作用的潤(rùn)滑劑兼穩(wěn)定劑，它們的性質(zhì)視脂肪酸基的長(zhǎng)短以及極性部分的金屬種類(lèi)而定。金屬皂類(lèi)中尤以硬脂酸鉛的外潤(rùn)滑性最強(qiáng)，硬脂酸鎘最差，二堿式硬脂酸鉛、硬脂酸鋇是在加

13、工溫度下不會(huì)熔融的固體潤(rùn)滑劑。金屬皂除本身有潤(rùn)滑作用外，還會(huì)在加工過(guò)程中和PV C 樹(shù)脂分解的 H Cl 反應(yīng)而生成脂肪酸，也是一種潤(rùn)滑劑。（ 2） 石蠟和低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯石蠟和低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯與PV C 相容性差，是PV C 的外潤(rùn)滑劑。石蠟的過(guò)多加入會(huì)使PV C 制品表面 “起霜”，帶有部分極性基團(tuán)的氧化低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯是硬質(zhì)PVC 的優(yōu)良潤(rùn)滑劑。（ 3） 脂肪酸及其酯類(lèi)硬脂酸作為潤(rùn)滑劑應(yīng)用之廣，僅次于金屬皂。脂肪酸酯類(lèi)包括脂肪酸低級(jí)醇酯和高級(jí)醇酯，這類(lèi)潤(rùn)滑劑可起內(nèi)外潤(rùn)滑作用。常用的品種有硬脂酸單甘油酯、油酸酯、高級(jí)醇酸復(fù)合酯。一般添加量為0 5 1 0 份。4填充劑填充劑的主

14、要作用是降低制品的成本，提高硬度、強(qiáng)度、剛性、電絕緣性能，減少成型收縮率等。擠出制品加少量填充劑可以改善成型性，制品易定型。填充劑的種類(lèi)很多，PVC 塑料制品中常用的填充劑有碳酸鈣、陶土、白炭黑、硫酸鋇、紅泥等。表4 8 中列出幾種常用填充劑的性狀與填充效果。表4 8常用填充劑的性狀與填充效果名稱(chēng) 外觀(guān) 密度（ g cm3） 效果 說(shuō)明重質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣沉淀碳酸鈣白色粉末白色粉末白色粉末3 0 5 02 5 2 62 6能提高耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、剛性、硬度及加工性。輕質(zhì)碳酸鈣尚可提高拉伸強(qiáng)度不論哪種碳酸鈣，凡同一品種顆粒越細(xì)，吸收增塑劑量越多白艷華（碳 酸 鈣 加 入3 5 5的硬脂酸）白色

15、粉末 2 56提高耐熱性，尺寸穩(wěn)定性，剛性硬度，拉伸強(qiáng)度及加工性較普通碳酸鈣具有較好的分散性，較低的吸濕性煅燒陶土（ Al2O3、S iO2）白色或淡黃色粉末 2 5提高耐熱性，尺寸穩(wěn)定性，剛性及電絕緣性吸收增塑劑的量大于碳酸鈣和硫酸鋇，制品外觀(guān)差白炭黑 （ S iO2） 白色粉末 2 06提高力學(xué)強(qiáng)度，電絕緣性及耐磨性由于顆粒特別細(xì)其比表面積為20 350m 2g，所以補(bǔ)強(qiáng)性好續(xù)表名稱(chēng) 外觀(guān) 密度（ g cm3） 效果 說(shuō)明硫酸鋇（ BaSO4） 白色粉末 4 46提高耐熱性、耐化學(xué)性、耐磨耗性，改善電絕緣性，增加著色遮蓋率，制品表面光澤，特別適用于醫(yī)療衛(wèi)生制品，因?yàn)樗挥绊慩 光顯影吸收增

16、塑劑量較小5阻燃劑由于PV C 的含氯量大于55 ，因而具有阻燃性和自熄性，但是，在建材等對(duì)阻燃性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，還應(yīng)在配方中加入阻燃劑。含有鹵素、銻、硼、磷、銑和氮的化合物均可作阻燃劑。三氧化二銻是硬質(zhì)PV C 塑料等常用的阻燃劑。磷酸酯和氯化石蠟是具有阻燃性的增塑劑，是軟質(zhì)制品常用的阻燃劑。含有阻燃劑的塑料大多數(shù)是自熄的，也可以是難燃或不燃的。6著色劑著色劑的加入使制品獲得所需的顏色，還可以改進(jìn)制品的耐氣候性，耐老化性，延長(zhǎng)制品的使用壽命。著色劑有染料和顏料之分，染料能溶于水或有機(jī)溶劑，與聚合物混合時(shí)，也能溶解，但由于其耐熱性、耐光性和耐遷移性較差，在塑料制品中基本不采用。顏料一般難溶

17、或不溶于水或有機(jī)溶劑，在聚合物中以細(xì)小顆粒分散的形式使之著色，因此，大量的顏料使制品不透明，但具有優(yōu)異的耐熱性、耐光性、耐溶劑性。顏料又分為有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)顏料的耐熱性、耐光性、遮蓋力均較好，不易遷移，而且價(jià)格便宜，但缺點(diǎn)是色澤不鮮艷，著色力差，密度大，因其價(jià)格較低，仍被廣泛采用。有機(jī)顏料則與之相反。用作PV C 樹(shù)脂的著色劑以顏料居多。常用的無(wú)機(jī)顏料有鈦白粉、炭黑、鉛鉻黃、鑰鉻紅、氧化鐵紅；有機(jī)顏料有立索爾寶紅、塑料紅G R 、永固紅B 、永固黃H R 、熒光黃、酞菁蘭和酞菁綠等。表59 是常用顏料的性能。表4 9常用顏料的性能注：耐光性1 級(jí)最差， 8 級(jí)最好。其他性能1 級(jí)

18、最差， 5 級(jí)最好。7紫外線(xiàn)吸收劑長(zhǎng)期曝露在陽(yáng)光中的制品，聚合物會(huì)因光氧化而降解。添加紫外線(xiàn)吸收劑可起到對(duì)制品的保護(hù)作用。紫外線(xiàn)吸收劑分為二苯甲酮類(lèi)、水楊酸酯類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、三嗪類(lèi)等。二苯甲酮類(lèi)是最常用的紫外線(xiàn)吸收劑，可用于PV C 和PE 。主要品種有2 羥基4 甲氧基二苯甲酮 （ U V 9）、2 2 二羥基4 甲氧基二苯甲酮 （ U V24）、2 羥基4 正辛氧基二苯甲酮（ U V 531） 等。水楊酸酯價(jià)格便宜。苯并三唑類(lèi)品種有2 （ 2 羥基3 ，4 二叔丁基苯）5 氯苯并三唑 （ U V 327）、2 （ 2 羥基3 丁基5 甲苯基） 5 氯苯并三唑（ U V 326） 等。三嗪類(lèi)

19、是近年來(lái)發(fā)展的高效、價(jià)廉的紫外線(xiàn)吸收劑，2 ，4 ，6 三 （ 2 羥基4 正丁氧基苯基）1 ，3 ，5 三嗪 （三嗪5），本身熱、光穩(wěn)定性?xún)?yōu)良，效果優(yōu)于U V9 ，U V 531 ，U V 327 ，對(duì)戶(hù)外PVC 制品有良好的防紫外線(xiàn)作用。取代丙烯酸酯類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑如2 氰基3 ，3 二苯基丙烯酸酯 （ U V35） 熔點(diǎn)96 ，其特性波長(zhǎng)310 320nm ，不吸收可見(jiàn)光，不受鐵鹽和重金屬化合物影響，具有優(yōu)良的熱性能，低毒，對(duì)戶(hù)外PV C 制品有極好的光穩(wěn)定效果。8防霉劑在濕熱的條件下，塑料受霉菌的侵蝕會(huì)使制品外觀(guān)、色澤變壞，甚至還能降低機(jī)械性能和電絕緣性能。防霉劑能抑制微生物的繁殖和再生

20、及對(duì)塑料的侵蝕。PV C 塑料用得較多的防霉劑是水楊酰苯胺和5 ，6 二氯苯并口 惡唑啉酮等，此外還有8 羥基喹啉酮、硫柳汞等。除水楊酰苯胺外都有劇毒。9發(fā)泡劑發(fā)泡劑是制備泡沫塑料的重要助劑，發(fā)泡劑與PVC 樹(shù)脂混合均勻，在熔融塑化的同時(shí)，發(fā)泡劑分解放出氣體，使制品帶有微孔結(jié)構(gòu)。使用化學(xué)發(fā)泡劑可以制備硬質(zhì)PV C和軟質(zhì)PV C 泡沫制品。發(fā)泡劑可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類(lèi)。如果泡沫的微孔是通過(guò)發(fā)泡劑的物理形態(tài)變化，即通過(guò)壓縮氣體的膨脹，或液體的揮發(fā)等而形成，則此種發(fā)泡劑稱(chēng)為物理發(fā)泡劑。例如壓縮氮?dú)?，氯化脂肪烴 （如一氯甲烷，二氯甲烷，三氯乙烯等） 以及醇、醚等。如果泡沫微孔是通過(guò)發(fā)泡劑在

21、受熱分解時(shí)放出的氣體而形成的，則此種發(fā)泡劑稱(chēng)為化學(xué)發(fā)泡劑?；瘜W(xué)發(fā)泡劑又分為無(wú)機(jī)發(fā)泡劑和有機(jī)發(fā)泡劑。無(wú)機(jī)發(fā)泡劑主要有碳酸銨、碳酸氫鈉、亞硝酸鈉等。有機(jī)發(fā)泡劑主要有偶氮化合物、磺酰肼類(lèi)化合物、亞硝基化合物等。在生產(chǎn)上使用的最多的是有機(jī)發(fā)泡劑，尤其是偶氮二甲酰胺 （簡(jiǎn)稱(chēng)A C 發(fā)泡劑）。A C 發(fā)泡劑為橙黃色結(jié)晶，熔點(diǎn)約230 ，分解溫度為195 210 ，發(fā)氣量為250 300 ml g，分解產(chǎn)物一般為61 73 （體積） 的N 2，22 32 （體積） 的CO 及3 5 （體積） 的C O 2。AC 發(fā)泡劑具有自熄、無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)污染、不變色等優(yōu)點(diǎn)，但其分解溫度較高，若與硬脂酸鎘、鉛、鋅等化合物

22、并用，會(huì)促進(jìn)A C 發(fā)泡劑的分解，使分解溫度下降。表4 10 是A C 發(fā)泡劑與硬脂酸鉛并用時(shí)對(duì)分解溫度的影響。表4 10硬脂酸鉛對(duì)AC 發(fā)泡劑分解溫度的影響在聚氯乙烯樹(shù)脂發(fā)泡時(shí)，凡發(fā)泡劑產(chǎn)生對(duì)泡孔壁滲透的氣體，如二氧化碳、氫氣等，則易形成連續(xù)的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，反之產(chǎn)生的氣體如氮?dú)獾?，則易形成獨(dú)立閉孔結(jié)構(gòu)。氣孔的大小，隨發(fā)泡的條件以及發(fā)泡劑的種類(lèi)不同而異。欲得到均勻的泡沫結(jié)構(gòu)，必須選擇發(fā)泡劑分解溫度與樹(shù)脂的熔融溫度相適應(yīng)的發(fā)泡劑。同時(shí)，發(fā)泡的速率必須能被熔體所包圍而形成均勻的氣孔。PVC 樹(shù)脂中加入的助劑還有許多種，其中在與其他樹(shù)脂中可加入相容劑，在硬質(zhì)制品中需提高加工流動(dòng)性和制品沖擊韌性時(shí)，往往要

23、加入流動(dòng)改性劑和抗沖改性劑。作相容劑、流動(dòng)改性劑和抗沖改性劑使用的助劑往往是一些種類(lèi)的共聚樹(shù)脂，如 CPE 、A CR 、EV A 、SBS 等。這些樹(shù)脂在第一章中已有介紹，這里不再贅述。三、聚氯乙烯造粒工藝用于聚氯乙烯塑料成型的物料有粉料和粒料之分，一般用單螺桿擠出成型產(chǎn)品的多用粒料，雙螺桿擠出成型機(jī)多用粉料。如前所述，PV C 塑料制品很少用樹(shù)脂直接成型，而是要在樹(shù)脂中加入各種助劑，以便達(dá)到加工過(guò)程和產(chǎn)品最終性能的要求。因此，成型PV C 塑料制品的原料實(shí)際上是混合料，粉料和粒料是混合料的兩種形式?；旌狭系闹苽溥^(guò)程主要包括樹(shù)脂及各種助劑的準(zhǔn)備和原料的稱(chēng)量與混合兩個(gè)方面。原料的準(zhǔn)備是先將選定

24、配方中所用的原料進(jìn)行必要的預(yù)處理、計(jì)量及輸送等過(guò)程，然后將這些物料按順序混合。混合的目的是將原料各組分相互分散以獲得均勻的物料的過(guò)程，也稱(chēng)為干混料?；旌衔锪系木鶆虺潭葘⒅苯佑绊懼破焚|(zhì)量，可見(jiàn)混合工序在PV C 塑料制品加工過(guò)程中起關(guān)鍵性的作用。造粒是將預(yù)混合 （干混） 的物料加工成粒的過(guò)程。1混合前的準(zhǔn)備工作樹(shù)脂過(guò)篩。過(guò)篩的目的主要是去掉混在樹(shù)脂中的雜質(zhì)。固體助劑粉碎。為使塊狀助劑均勻分散在樹(shù)脂中，必須先將這些物料破碎成盡可能小的顆粒。粉狀助劑磨漿。為使穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑等粉末狀助劑均勻地分散在樹(shù)脂中，在配制軟質(zhì)PVC 混合料時(shí)，必須先將它們與增塑劑按一定比例在攪拌器內(nèi)攪拌混合均勻后，再用

25、三輥研磨機(jī)反復(fù)研磨成細(xì)度符合要求的漿料。母料制備。為使配方中含量極少的組分 （如著色劑） 均勻分散，可先將樹(shù)脂和多于配方中用量若干倍的著色劑經(jīng)捏合機(jī)冷攪拌，配制成分散均勻的母料。2混合過(guò)程PVC 混合料的制備過(guò)程可采用不同的工藝和設(shè)備。初混合裝置、高速混合機(jī)、冷混合機(jī)及一些輔助裝置組成PV C 混料生產(chǎn)裝置?；旌线^(guò)程中，物料的狀態(tài)發(fā)生變化。與混合效果有關(guān)是物料的聚集狀態(tài)，密度差異，顆粒尺寸、分布和形態(tài)，組分的加料順序和操作條件。了解PV C 樹(shù)脂形態(tài)及其混合物的表觀(guān)密度、顆粒平均直徑在高速混合過(guò)程中的變化，混合工藝對(duì)物料性能的影響很有必要。（ 1） 混合過(guò)程中PV C 粉料顆粒形態(tài)的變化由懸浮

26、法生產(chǎn)的PV C 粉料，一般由12 m 的不規(guī)則的圓形初級(jí)粒子堆集而成，粉料顆粒直徑約為100 300 m 。通過(guò)在不同溫度下高速攪拌，取樣觀(guān)測(cè)PVC 顆粒形態(tài)和平均粒徑，發(fā)現(xiàn)：常溫下PV C 粉料顆粒大小不一，小顆粒較多，在擠出成型時(shí)極易引起塑化不均勻。當(dāng)溫度達(dá)50 左右時(shí)，粉料大粒子變小，小顆粒消失。這時(shí)由于在此溫度條件下，大粒子受剪切破碎成小粒子，小顆粒吸收了熱能和機(jī)械能而產(chǎn)生了部分凝膠化。當(dāng)溫度達(dá)到130 左右時(shí)，PV C顆粒的粒度趨于穩(wěn)定，凝膠化程度更深。由此可以得出PVC 粉料在高速混合條件下，既有顆粒細(xì)化、重新結(jié)合，粒徑增大而均勻的形態(tài)變化，又有表觀(guān)密度增大和部分凝膠化的功效。顆

27、粒的增大，會(huì)起到致密作用，使顆粒的表觀(guān)密度達(dá)到最大值，從而提高擠出產(chǎn)量；重新結(jié)合和均化，有利于擠出成型過(guò)程的均勻塑化；部分凝膠化，可加速物料擠出時(shí)的塑化進(jìn)程。（ 2） 混合過(guò)程中PV C 粉料混合物表觀(guān)密度和尺寸變化 表觀(guān)密度 b 和顆粒平均直徑dcp隨混合溫度的變化規(guī)律如圖4 22 和圖4 23 所示。圖4 22PVC 粉料混合物的表現(xiàn)密度 b 和熱混溫度T 的關(guān)系純PVC ；改性PVC ；，發(fā)泡PVC圖4 23PVC 粉料混合物顆粒平均直徑dcp和熱混溫度T 的關(guān)系純PVC ；改性PVC ；發(fā)泡PVC硬質(zhì)PV C 配方混合物在20 40 范圍內(nèi)， b 在0 5 1 mi n 內(nèi)就可以達(dá)到相

28、當(dāng)高的值（ 0 57 0 58g cm 3），但是其dcp 卻有所下降。這是由于以下兩個(gè)原因造成的：在20 40 溫度范圍內(nèi)，高速混合機(jī)的葉片高速轉(zhuǎn)動(dòng)，剪切力把PVC 樹(shù)脂堆集結(jié)團(tuán)的大顆粒和各種助劑顆粒進(jìn)行粉碎，造成dcp 減?。坏腔旌蠙C(jī)的葉片的傾角側(cè)面又把剪切力變?yōu)閴毫ν瑫r(shí)將物料壓實(shí)，因而 b 增加。在40 110 溫度范圍內(nèi)， b 繼續(xù)增大，dcp大多達(dá)到最大值或又開(kāi)始下降。PV C 粉料顆粒部分凝膠化，顆粒均化和相當(dāng)部分的助劑熔化是此區(qū)的主要特點(diǎn)，也是熱混合的目的之一。當(dāng)溫度140 時(shí)， b 達(dá)到最大值，dcp 開(kāi)始不同程度的下降，其原因有二：一方面是由于PV C 顆粒凝膠化后體積變小

29、；另一面由于助劑熔化，從而造成了 b 增加dcp 下降。當(dāng)溫度155 時(shí)，有些配方物料開(kāi)始變色，出現(xiàn)分解現(xiàn)象。雖然凝膠化程度和 b進(jìn)一步提高，但這些物料已失去使用價(jià)值。（ 3） 混合機(jī)的加料量和升溫速度的關(guān)系圖4 24 為混合機(jī)的加料量和升溫速度的關(guān)系。圖中所示是無(wú)外加熱源，只靠攪拌葉片剪切熱、摩擦熱進(jìn)行混合取得的結(jié)果。由圖中可以看出，投料量有一最佳值。當(dāng)物料體積和混合機(jī)容積之比50 時(shí)，升溫速度較慢，約需15 20 mi n 才能達(dá)到終溫；當(dāng)比值為50 70 時(shí)，物料翻騰良好，9 10 min就可以達(dá)到終溫，效率提高30 以上；當(dāng)比值70 時(shí)，物料升溫速度提高不多，且物料翻騰變慢，由于負(fù)荷過(guò)

30、大，致使轉(zhuǎn)速下降，給混合帶來(lái)不利影響。因此，應(yīng)根據(jù)混料設(shè)備容積、出料溫度及混料時(shí)間要求來(lái)確定加料量。圖4 24混合機(jī)加料量和升溫速度的關(guān)系（ 4） 混合工藝條件對(duì)混合料性能的影響如前所述，混合溫度是影響混合料性能的重要因素之一。固體組分的加料順序影響PV C 的升溫速度，也影響混合時(shí)間和組分的分散。實(shí)驗(yàn)證明，潤(rùn)滑劑對(duì)于干混料的表觀(guān)密度和凝膠化速率有重要影響，最好在PV C樹(shù)脂與其他助劑混合后，在約低于混合終點(diǎn)溫度20 時(shí)，在高速攪拌下加入。混合溫度和混合時(shí)間關(guān)系密切，操作中應(yīng)嚴(yán)格控制。圖4 25 表示時(shí)間溫度周期，PVC 干混料混合過(guò)程的終點(diǎn)控制可根據(jù)圖中所示確定。從低速混合高速混合低速混合的

31、整個(gè)周期為10 15 min ，圖中各段 （ 1 5） 對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度段，也與相應(yīng)的混合時(shí)間相對(duì)應(yīng)，根據(jù)物料特性確定終點(diǎn)狀態(tài)，混合時(shí)間。圖4 25混合時(shí)間溫度周期圖低速混合；高速混合實(shí)際上，PV C 物料各組分在高速混合過(guò)程中，并非只是各組分簡(jiǎn)單的機(jī)械混合，而是一個(gè)復(fù)雜的PVC 粒子物理變化過(guò)程，因此，混合過(guò)程的工藝條件對(duì)于干混料質(zhì)量有著重要影響。圖4 26 是硬質(zhì)PVC 干混料常用的一種工藝，以此為實(shí)例，進(jìn)一步對(duì)PV C 物料混合工藝和操作過(guò)程加以了解。圖4 26干混料生產(chǎn)線(xiàn)示意圖1預(yù)摻混； 2磅稱(chēng)； 3吊斗提升機(jī)； 4，6篩分機(jī)； 4附加貯槽；7樹(shù)脂貯槽； 8稱(chēng)重料斗； 9高速混合機(jī)； 10

32、冷卻混合機(jī)；11摻混機(jī)； 12， 13包裝機(jī)；14移動(dòng)式冷水器在這種工藝過(guò)程中，樹(shù)脂和添加劑受到高速、高剪切作用下的混合。物料由攪拌槳葉的高速轉(zhuǎn)動(dòng)形成的與物料間的摩擦熱而升溫。溫度升高的樹(shù)脂會(huì)吸收液體添加劑，而蠟和其他低熔點(diǎn)的潤(rùn)滑劑發(fā)生熔化，并涂于樹(shù)脂粒子上。在高速混合機(jī)上中，不熔的固體添加劑 （如無(wú)機(jī)填充劑和聚合物改性劑） 是與樹(shù)脂顆粒相互分散的。高速混合是一種間歇式操作。由于高剪切作用，物料升溫很快，混合周期短。因此，控制出料溫度是關(guān)鍵。如采用最低的出料溫度 （ 90 ），應(yīng)保證分散適當(dāng)和除掉殘余水分。從高速混合機(jī)中卸出的干混料 （ 90 115 ），必須在攪拌下冷卻到30 40 。如果從

33、混合機(jī)中卸出的干混料立即裝袋，或不通過(guò)冷攪就進(jìn)入料倉(cāng)，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一是干混料緩慢冷卻到室溫，物料會(huì)結(jié)塊；二是由于PV C 對(duì)熱敏感，物料會(huì)降解而變紅。高速混合的操作方法有多種，建議按以下步驟進(jìn)行：在低速攪拌下向混合機(jī)中加入樹(shù)脂；加入液體穩(wěn)定劑，升高混合機(jī)的攪拌速度；在60 下加入流動(dòng)改性劑、沖擊改性劑和著色劑；在75 下加入潤(rùn)滑劑；在85 下加入填充劑和二氧化鈦；在90 110 下，將物料放進(jìn)冷卻混合機(jī)，冷至35 。配制軟質(zhì)和半硬質(zhì)PV C 料與硬質(zhì)料在生產(chǎn)流程上是相似的，只是增設(shè)了增塑劑的貯存和計(jì)量。圖4 27 是帶有增塑劑儲(chǔ)槽、計(jì)量、輸送系統(tǒng)的PV C 粒料生產(chǎn)流程示意圖。圖4 27PVC 粒料生產(chǎn)流程示意圖1鼓風(fēng)機(jī)； 2加料斗；3PVC 料倉(cāng)； 4填充劑倉(cāng)；4計(jì)量；6 增塑劑儲(chǔ)槽；7添加劑入口； 8高速混合機(jī)：9造粒機(jī)；10 中間儲(chǔ)倉(cāng)： 11裝袋機(jī)增塑劑的加料順序是在物料進(jìn)行高速混合時(shí)，樹(shù)脂中加入穩(wěn)定劑之后。增塑劑加入的方式可以是一次添加、部分添加或連續(xù)添加。此時(shí)的溫度以70 80 為宜：加入的速率比較緩慢，不應(yīng)使高速混合