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沈陽化工大學(xué)開題報告題目:年產(chǎn)10000噸公用型PVC地板革壓延生產(chǎn)線設(shè)計院系:材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè):高分子材料與工程班級:高材0806學(xué)生姓名:杜瑤學(xué)號:08030606指導(dǎo)教師:亢萍文獻綜述PVC的介紹1.1PVC的概念PVC全名為Polyvinylchlorid(聚氯乙烯),主要成份為聚氯乙烯,其單體的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CHCl,色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用,由于在制造過程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料來增強其耐熱性,韌性,延展性等,故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品【1】。它是當(dāng)今世界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。1.2生產(chǎn)工藝簡述PVC樹脂可以用懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合和溶液聚合四種基本工藝生產(chǎn)。聚合反應(yīng)由自由基引發(fā),反應(yīng)溫度一般為40~70℃,反應(yīng)溫度和引發(fā)劑的濃度對聚合反應(yīng)速率和PVC樹脂的分子量分布影響很大。懸浮聚合生產(chǎn)工藝成熟、操作簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品品種多、應(yīng)用范圍廣,一直是生產(chǎn)PVC樹脂的主要方法,目前世界上90%的PVC樹脂(包括均聚物和共聚物)都是出自懸浮法生產(chǎn)裝置。美國懸浮法均聚PVC樹脂的生產(chǎn)能力不斷提高,1987年占84%,1996年為90%。PVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟,近年來主要是針對已經(jīng)基本定型的工藝技術(shù)進行一些改進。90年代中期以來有關(guān)PVC樹脂工藝技術(shù)的專利集中在改進防結(jié)焦涂層、改進引發(fā)劑體系、改進乳化劑以及減少殘留單體含量等方面。經(jīng)過30多年的發(fā)展,我國已經(jīng)建成包括先進的懸浮法、本體法和生產(chǎn)糊樹脂的乳液法、微懸浮法等在內(nèi)的工藝齊全的PVC樹脂生產(chǎn)裝置。但是,整個行業(yè)的技術(shù)水平還比較低。我國生產(chǎn)裝置規(guī)模普遍較小,國外先進國家懸浮法裝置生產(chǎn)規(guī)模一般在10~20萬噸/年,在我國70余生產(chǎn)廠只有3套裝置達到這樣的規(guī)模;目前國外乙烯氧氯化法路線生產(chǎn)的PVC樹脂已占90%以上的比例,發(fā)達國家基本淘汰了電石乙炔法路線,我國采用乙烯路線的PVC樹脂僅占PVC樹脂總能力的1/3。1.2.1懸浮聚合懸浮聚合通過不斷進行攪拌使單體液滴在水中保持懸浮狀態(tài),聚合反應(yīng)在單體小液滴中進行。通常懸浮聚合反應(yīng)為間歇聚合。近年來各公司對PVC樹脂間歇懸浮聚合工藝的配方、聚合釜、產(chǎn)品品種和質(zhì)量不斷研究和改進,開發(fā)出各具特點的工藝技術(shù),目前應(yīng)用較多的是Geon公司(原B.FGoodrichg公司)技術(shù)、日本信越公司技術(shù)、歐洲EVC公司技術(shù),這三大公司的技術(shù)在1990年以來世界新增的PVC樹脂生產(chǎn)能力中各占大約21%的比例。1.2.2乳液聚合乳液聚合與懸浮聚合基本類似,只是要采用更為大量的乳化劑,并且不是溶于水中而是溶于單體中。這種聚合體系可以有效防止聚合物粒子的凝聚,從而得到粒徑很小的聚合物樹脂,一般乳液法生產(chǎn)的PVC樹脂的粒徑為0.1~0.2mm,懸浮法為20~200mm。引發(fā)劑體系與懸浮聚合也有所不同,通常是含有過硫酸鹽的氧化還原體系。干燥方法也設(shè)計成可以保持較小的粒徑的方式,常常采用一些噴霧干燥劑。由于不可能將乳化劑完全除去,因此用乳液法生產(chǎn)的樹脂不能用于生產(chǎn)需要高透明性的制品如包裝薄膜或要求吸水性很低的制品如電線絕緣層。一般來說乳液聚合PVC樹脂的價格高于懸浮聚合的樹脂,然而需要以液體形式配料的用戶使用這種樹脂,如糊樹脂。在美國大部分乳液聚合的樹脂產(chǎn)品都是糊樹脂(又叫分散型樹脂),少量用于乳膠。在歐洲,各種乳液工藝也用于生產(chǎn)通用樹脂,尤其是壓延和擠出用樹脂。1.2.3本體聚合本體法生產(chǎn)工藝在無水、無分散劑,只加入引發(fā)劑的條件下進行聚合,不需要后處理設(shè)備,投資小、節(jié)能、成本低。用本體法PVC樹脂生產(chǎn)的制品透明度高、電絕緣性好、易加工,用來加工懸浮法樹脂的設(shè)備均可用于加工本體法樹脂。PVC本體工藝在80年代得到較大發(fā)展。但是,盡管從理論上說懸浮和本體聚合反應(yīng)工藝生產(chǎn)的樹脂可以用于相同的領(lǐng)域,實際上加工廠一般只使用其中之一,因為懸浮和本體樹脂不能混合,即使少量混合也會因靜電效應(yīng)導(dǎo)致聚合物粉末的流動性降低,而懸浮聚合樹脂更易得到的,因此大多數(shù)加工廠放棄了本體樹脂,近年來本體工藝出現(xiàn)了止步不前或衰退的狀態(tài)。1.2.4溶液聚合在溶液聚合中,單體溶解在一種有機溶劑(如n-丁烷或環(huán)己烷)中引發(fā)聚合,隨著反應(yīng)的進行聚合物沉淀下來。溶液聚合反應(yīng)專門用于生產(chǎn)特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物(通常醋酸乙烯含量在10~25%)。這種溶液聚合反應(yīng)生產(chǎn)的共聚物純凈、均勻,具有獨特的溶解性和成膜性。
1.3PVC物理化學(xué)特性及用途1.3.1PVC的化學(xué)和物理特性
剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。PVC其實是一種乙烯基的聚合物質(zhì),其材料是一種非結(jié)晶性材料。。材料在實際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。PVC為白色粉末或微珠,塑化后透明,著色容易,未增塑制品堅韌,通過添加增塑劑等可自由調(diào)節(jié)軟硬程度和力學(xué)性質(zhì)。PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。
聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值為40以上)和離火自熄性能,電絕緣性較好,耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性好,耐化學(xué)藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉),機械強度良好的優(yōu)點。但溶于多數(shù)溶劑,熱穩(wěn)定性差,需添加熱穩(wěn)定劑克服【2】。
1.3.2PVC的用途聚氯乙烯具有原料豐富(石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣)、制造工藝成熟、價格低廉、用途廣泛等突出特點,現(xiàn)已成為世界上僅次于聚乙烯樹脂的第二大通用樹脂,占世界合成樹脂總消費量的29%。聚氯乙烯容易加工,可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進行加工。聚氯乙烯主要用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線護套等塑料軟制品,供水管道,家用管道,房屋墻板,商用機器殼體,電子產(chǎn)品包裝,醫(yī)療器械,食品包裝,快艇護舷,也可生產(chǎn)板材、門窗和閥門等塑料硬制品。
PVC可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場的2/3,軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層,但由于軟PVC中含有柔軟劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別),容易變脆,不易保存,所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含柔軟劑,因此柔韌性好,易成型,不易脆,無毒無污染,保存時間長,因此具有很大的開發(fā)應(yīng)用價值,一般用于板材、管材、門窗、膜片及代替鋼材和木材的建筑材料等【3】。下文均簡稱PVC。軟質(zhì)PVC多用來做成真空吸塑薄膜,用于各類面板的表層包裝,所以又被稱為裝飾膜、附膠膜,應(yīng)用于建材、電線、電纜、薄膜,包裝、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大,為60%,其次是包裝行業(yè),還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。2PVC地板革2.1PVC地板革的概念地板革(又稱卷材地板)是現(xiàn)代居室裝飾不可或缺的地面材料之一,96年前它是一種中等質(zhì)量和價格的產(chǎn)品,厚度1.5毫米以上,耐磨層0.1以上,一般采用平整度好的玻璃絲涂底。塑料地板革屬于軟質(zhì)地板,是以聚氯乙烯樹脂為主要原料,加入適當(dāng)助劑,在片狀連續(xù)基材上經(jīng)涂敷或壓延等工藝生產(chǎn)的地板卷材。2.2PVC地板革的介紹和分類PVC地板革,我們擁有的是普通地革、中檔地革和高檔地革。普通的含有再生料,對環(huán)境對人體有點影響,中檔地革則采用的是一般以上材料生產(chǎn)的高檔的地板革。環(huán)保、耐磨、耐寒效果均比較優(yōu)秀。幅寬有1m、1.25m、1.55m、1.70m、2.00m不等。PVC地板革,已廣泛用于汽車、寫字樓、公寓、操場、學(xué)校、運動場館、辦公室,倉儲、舞校、洗浴中心、醫(yī)院、部隊、機關(guān)等各個行業(yè)。花紋常見的有平紋、條紋、細紋、方格紋、荔枝紋、皮紋、細桔紋、等等。顏色應(yīng)用戶要求任意變換。最主要的有紅色、灰色、米色、深米、綠色、咖啡色、蘭色、印花色等。PVC地板革有二種,一是貼面,將已產(chǎn)好的印花膜或透明膜貼到表面。一種是不貼面,表面無需加覆膜,一次性生產(chǎn)出來,一種是同時生產(chǎn),表面層和底層配料完全不一致,但這種產(chǎn)品有一定市場。其實最受歡迎的是第二種,不貼面,不發(fā)泡,直接生產(chǎn)出來,一次性定型,這種產(chǎn)品耐久、牢固、市場占有率最高。PVC地板革厚度可以根據(jù)用途的不同生產(chǎn)出相應(yīng)的厚度。家用的、汽車用的、火車用的、輪船用的、機場用的,其厚度可以是≥1.00mm、≥1.50mm、≥1.80mm、≥2.00mm、≥2.50mm、≥3.00mm至于特殊規(guī)格的厚度是指超過3.0厚的,這種地革無訂單則不會預(yù)先生產(chǎn)的,否則沒有市場。2.3PVC地板革的選擇2.31規(guī)格尺寸卷材地板的寬度有1800mm和2000mm兩種;總厚度(指基材、中間層和表面耐磨層三部分)分為1.5mm和2mm兩個尺寸;每卷地板革的長度20m和30m兩種。其他規(guī)格尺寸可由供需雙方協(xié)商確定。因為生產(chǎn)的要求,每卷地板革又分為幾段(每兩段之間的圖案有錯位),所以有分段的一卷地板革應(yīng)注明小段的長度,而且該卷地板革的長度應(yīng)至少增加20cm(即不得少于兩個完整的圖案)。一般優(yōu)等品只能有一段,等品和合格品每卷的段數(shù)不超過2段。2.32外觀質(zhì)量檢查塑料地板革的外觀質(zhì)量時,應(yīng)該在散射日光或日光燈下,光照度為(100士20)lx,距離被檢樣品lm,斜向目測來檢查。首先觀察地板革表面有無裂紋、斷裂和分層現(xiàn)象,若有就可判定該地板革不合格。第二步觀察有無折皺痕跡、氣泡污染點及圖案變形現(xiàn)象存在,觀察不到的為優(yōu)等品和一等品;有但很輕微不明顯的認(rèn)定為合格。第三步觀察地板革表面有無漏印圖案的,有無表面透明耐磨膜層的缺損,都沒有的為優(yōu)等品和一等品,有微小漏印或缺膜的為合格品,否則就是不合格品。最后仔細檢查表面多色套印時有無偏差,不同部位有無顏色差異,優(yōu)等品不均勻有以上兩項缺陷,有但不明顯的為一等品,明顯存在以上缺陷但又不影響整體美觀的判定為合格品。最后綜合以上各項判斷認(rèn)定地板革的外觀質(zhì)量。2.33標(biāo)志塑料卷材地板應(yīng)將耐磨層向外卷在管芯上,應(yīng)進行外包裝。在每卷包裝的明顯處應(yīng)標(biāo)明產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)廠名、產(chǎn)品標(biāo)記、等級、批號、質(zhì)量、長度。除以上三項可直接感官判定的項目外,在選購地板革時還應(yīng)注意物理性能,以確保其使用壽命。2.4PVC地板革的性能塑料地板革以具有自重輕、有彈性,機械強度好,腳感強度好,腳感舒適,耐磨,耐污,耐腐,隔熱,隔音,防潮,吸水性小,絕緣性好,自熄,易清潔,施工簡單,維修方便,價格低廉等優(yōu)點,在大量民用建筑以及公共場所,對潔凈要求較高的廠房、實驗室內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。2.5PVC地板革的優(yōu)勢地板革產(chǎn)品的優(yōu)勢在于:第一,價格便宜,比其他裝飾材料便宜幾倍;第二,易于清洗,由于防水、耐水,可用水擦洗;第三,圖案多樣,由于圖案多,選擇的余地大,人們可以根據(jù)自己的喜好選購。兩三年就可更換一次,而不像更換木制地板那樣麻煩;第四,安裝簡單,使用方便,省時、省工、省力。2.6PVC地板革的發(fā)展史[4]2.61在美國的發(fā)展史人們在1933年芝加哥舉辦的世界博覽會上才知道PVC地板革,使用的樹脂是貝克萊特公司的氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂。在美國1938年有少量商品出售,可是在第二次世界大戰(zhàn)的1948年時,仍然保持著良好的狀態(tài)。1957年,PVC地板革的使用量是24925噸,1958年為52664噸,1959年為70370噸,1962年為102400噸。由此可見,PVC地板革的使用量有了很大的飛躍。2.62在英國的發(fā)展史英國也是在1939年開始介紹PVC地板革,而工業(yè)性生產(chǎn)是在第2次世界大戰(zhàn)以后,在1955年英國的PVC樹脂產(chǎn)量的55%用在地板革上,從1956年時進入市面興旺時期。1955年的時候,公共性的建筑物施工幾乎沒有使用,1958年開始使用在一般的家庭地板上。即使是非專業(yè)人員也能簡單地鋪設(shè)這種柔軟地板革。2.7地板革行業(yè)的發(fā)展趨勢我國地板革未來的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個方面:產(chǎn)品發(fā)展趨勢和技術(shù)發(fā)展趨勢。首先,從短期來看,由于地板革生產(chǎn)成本較低,生產(chǎn)技術(shù)和工藝較為簡單,可以滿足消費水平較低群體的需求。特別是在部分國家人民消費水平較低、購買能力有限的情況下,對地板革的產(chǎn)品需求旺盛。其次,生態(tài)型、環(huán)保型人造革合成革產(chǎn)品將成為人造革合成革行業(yè)的主流。技術(shù)發(fā)展趨勢:技術(shù)發(fā)展主要包括生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝的發(fā)展和新材料的開發(fā)。我國人造革合成革行業(yè)整體生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝較為落后、生產(chǎn)效率較低、污染較為嚴(yán)重,原材料和能源使用率不高,并且生產(chǎn)技術(shù)單一,產(chǎn)品雷同,導(dǎo)致價格競爭激烈。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加大科研投入,加大與科研院所的合作力度,注重培養(yǎng)技術(shù)人才注重生產(chǎn)技術(shù)的積累,提高新產(chǎn)品的開發(fā)能力,開展細分行業(yè)的差異化競爭,形成自己的獨特優(yōu)勢。此外還需研究推廣清潔生產(chǎn),推廣節(jié)能減排工作,提高產(chǎn)品和生產(chǎn)的環(huán)保性和生態(tài)性。同時還要不斷開發(fā)新材料,如環(huán)保納米型著色劑、綠色環(huán)保增塑劑無毒無味助劑與涂飾劑和各類納米抗菌材料等,推動行業(yè)的綠色革命,促進產(chǎn)品功能化發(fā)展,滿足人們多樣化需求??傊?隨著以國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)效率和技術(shù)水平的不斷提高,以及憑借相對廉價的勞動力所帶來的成本競爭力,未來我國作為地板革產(chǎn)業(yè)基地的地位將進一步加強,行業(yè)整體競爭力將會逐步提高,盈利水平也會不斷提升。3課題的目標(biāo)設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模:年產(chǎn)10000噸PVC地板革生產(chǎn)規(guī)格:幅寬2000±5mm,革厚0.6±0.02mm,表面復(fù)合0.1mm印花膜。生產(chǎn)方式:連續(xù)壓延生產(chǎn)設(shè)計方案配方設(shè)計原理:PVC人造革是由PVC樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、其它助劑和織物底基經(jīng)不同加工工藝而制成的仿皮革塑料制品。原材料的選擇根據(jù)人造革的種類、加工工藝及性能、用途而定。同時還要考慮原料的來源及價格。1.1PVC樹脂的選用PVC是地板革的主要原料,根據(jù)生產(chǎn)工藝不同,通常使用懸浮樹脂或乳液樹脂,面層選用乳液法PVC,中間層選用懸浮法SG-3型PVC【6】。用涂復(fù)法生產(chǎn)工藝需預(yù)制成增塑溶膠,主要使用乳液樹脂。采用壓延法或?qū)雍戏ㄉa(chǎn)藝需預(yù)制成薄膜或片材,使用懸浮樹脂。工業(yè)上常用粘度或K值表示平均分子量(或平均聚合度)。樹脂的分子量和制品的物理機械性能有關(guān)。分子量越高,制品的拉伸強度、沖擊強度、彈性模量越高,但樹脂熔體的流動性與可塑性下降。PVC樹脂由于聚合中的分散劑的差別可分為疏松型(XS)和緊密型(XI)。疏松型粒徑為0.1—0.2mm,表面不規(guī)則,多孔,呈棉花球狀,易吸收增塑劑;緊密型粒徑為0.1以下,表面規(guī)則,實心,呈乒乓球狀,不易吸收增塑劑,目前使用疏松型的較多。合成工藝差別,PVC又可分為懸浮法PVC和乳液法PVC。應(yīng)用的乳液樹脂聚合度一般為1000~1400,懸浮樹脂為800~1200【7】。聚合度是衡量聚合物分子大小的指標(biāo)。以重復(fù)單元數(shù)為基準(zhǔn),即聚合物大分子鏈上所含重復(fù)單元數(shù)目的平均值,以n表示;以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準(zhǔn),即聚合物大分子鏈上所含單個結(jié)構(gòu)單元數(shù)目。聚合物是由一組不同聚合度和不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的同系物的混合物所組成,因此聚合度是統(tǒng)一計平均值。一些PVC樹脂廠家出廠的PVC樹脂按聚合度分類,如山東齊魯石化總廠出產(chǎn)的PVC樹脂,出場的產(chǎn)物為SK-700;SK-800;SK-1000;SK-1100;SK-1200等。其SG-5樹脂對應(yīng)的聚合度為1000-1100。適宜的樹脂粒度及穎粒形狀能給予增塑溶膠適宜的物理、化學(xué)及膠體性能。粒度太大,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不均,性能不好。粒度過小,樹脂在增塑劑中的溶劑化作用增大,使增塑溶膠的粘度變大,溶膠不穩(wěn)定,不利于加工成型,也影響了地板革的性能與質(zhì)量?!?】1.2增塑劑聚氯乙烯是一種強極性聚合物,分子間有很大的作用力,需加熱到一定的溫度方能顯示塑性。它對熱極敏感,當(dāng)加熱到130~140℃時就開始發(fā)生嚴(yán)重的分解,變成棕色或黑色。由于分子間的強作用力使制品變得堅硬而缺乏彈性和柔韌性。增塑劑的作用就在于削弱PVC分子間的作用力,從而降低軟化溫度,減小溶體的粘度,增加其流動性,改善PVC的加工性能和制品的柔韌性。增塑劑通常是難揮發(fā)的高沸點酯類,少數(shù)是低熔點固體,它們一般不與聚合物(PVC)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。增塑劑的使用條件是與樹脂有良好的相溶性;價格低廉;增塑效率高;增塑速度快;耐久性好(揮發(fā)性低、逸移性小,耐抽出性高);環(huán)境穩(wěn)定性好(耐光、耐熱、耐菌、耐化學(xué)藥品和阻燃性好);衛(wèi)生性好(對人、畜和農(nóng)作物無毒、不污染、無味);電絕緣性好;粘度穩(wěn)定性好。但是沒有一種增塑劑能滿足所有條件,實際使用時,多數(shù)是由兩種或多種并用,以取長補短,獲得最佳的增塑效果并達到完善的性能要求。增塑劑的選用在一個配方中,要使制品的所有性能都達到最佳值是不可能的,因此,選用增塑劑時首先要保證主要的性能要求。除這些要求外,增塑劑的選用還應(yīng)著重考慮以下5個方面的因素,即增塑劑本身的性能;PVC樹脂的性能;制品所要求的性能;增塑劑的加工適應(yīng)性;成本。而就增塑劑本身的性能考慮,相溶性對增塑劑最為重要,它是選擇增塑劑時必須首先考慮的基本因素。增塑劑與樹脂的相容性好,則增塑效率高,增塑劑不離析、不滲出,制品的柔韌性好,使用壽命長。國內(nèi)常見的增塑劑有鄰苯二甲酸酯(如:DBP、DOP、DIDP)、脂肪族二元酸酯(如:己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛酯DOS)、磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)、環(huán)氧化合物(如:環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧油酸丁酯)、聚合型增塑劑、苯多酸酯(如:1,2,4-偏苯三酸三異辛酯)、含氯增塑劑(如:氯化石蠟、五氯硬酯酸甲酯)、烷基磺酸酯、多元醇酯、其它增塑劑[9]。下面主要介紹三種:(1)DOP:鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯簡稱DOP,英文名Di-(2-ethylhexyl)phthalate。它是塑料加工中使用最廣泛的增塑劑之一,具有優(yōu)良的綜合性能,增塑效率高,揮發(fā)性小,耐紫外光,耐水抽出,逸移性小,而且耐寒性、柔軟性和電氣性能等都很好,是一類比較理想的主增塑劑,也是國內(nèi)用量最大的增塑劑。(2)環(huán)氧大豆油:環(huán)氧大豆油英文名Epoxidizedsoybeanoil。與PVC相容性好,是聚氯乙烯的增塑劑兼熱穩(wěn)定劑。揮發(fā)性低,逸移性小,具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,耐水性和耐油性亦佳,可賦予制品良好的機械強度、耐候性及電絕緣性能。本品適用于各種PVC制品,可與聚酯類增塑劑并用,與熱穩(wěn)定劑并用有顯著的協(xié)同效應(yīng)。環(huán)氧大豆油無毒,可作為食品、藥物的包裝材料、玩具及家庭裝飾材料的助劑【10】。(3)DEDB:一縮二乙二醇二苯甲酸酯,又名二一甘醇二苯甲酸醋,代號“DEDB”,屬多元醇酯類增塑劑。該產(chǎn)品不但完全符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求而且突出地顯示出該增塑劑增塑效率高、相容性好、安全系數(shù)大、制品柔韌性良好等特點。更重要的是使用該增塑劑大大地降低了產(chǎn)品成本。但該增塑劑有味,不宜在食品包裝、農(nóng)膜等生產(chǎn)中使用。除此之外可以廣泛地在PVC軟制品生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。【11】聚氯乙烯(PVC)應(yīng)用增塑劑主要是以鄰苯二甲酸酯類為主,占整個增塑劑用量的80%左右。鄰苯二甲酸酯類增塑劑具有增塑制品彈性性能良好,耐久性能突出,尤其在PVC軟制品(軟質(zhì)人造革、玩具等)領(lǐng)域,在過去幾十年得到廣泛應(yīng)用。隨著近年人們對健康的關(guān)注和對傳統(tǒng)PVC鄰苯二甲酸酯類增塑劑研究的開展,發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸酯類增塑劑對人體會產(chǎn)生毒害作用,隨著人們對健康的關(guān)注與環(huán)境保護意識的加強,綠色環(huán)保型增塑劑必將得到進一步發(fā)展。環(huán)保型增塑劑種類很多,綜合考慮增塑劑的性能與價格因素,目前研究較多、應(yīng)用比較廣泛的環(huán)保型增塑劑主要有兩大類:環(huán)氧油類和檸檬酸三丁酯類?;谏鲜隼碛?,本設(shè)計配方中選用DOP為增塑劑,質(zhì)量份數(shù)為50份,氯化石蠟為輔助增塑劑,質(zhì)量份數(shù)為20份。1.3穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑是能夠防止和抑制聚合物在成型加工和使用過程中由于熱、氧、光的作用而引起分解或變色的物質(zhì)【12】。聚氯乙烯(PVC)是用量最大的通用塑料之一,具有優(yōu)異機械、電氣和阻燃性能。然而PVC本身熱穩(wěn)定性差,加工過程中的熱降解會導(dǎo)致制品性能顯著下降,給加工帶來一定困難。PVC的降解是由PVC脫除HCl引起,釋放出的HCl的自催化作用會加速PVC的降解。在加工過程中釋放出的HCl還會腐蝕設(shè)備并生成金屬氯化物,這些金屬氯化物也起到催化降解作用。PVC穩(wěn)定劑可有效吸收降解過程釋放的HCl,抑制降解,從而改善PVC的熱穩(wěn)定性能?!?3】目前,熱穩(wěn)定劑的作用機理很復(fù)雜,具備一種或多種作用,才能有效的發(fā)揮其熱穩(wěn)定作用。熱穩(wěn)定劑的發(fā)展方向是:無毒、高效多功能、低成本、非重金屬化、復(fù)合型等。常見的PVC熱穩(wěn)定劑主要有鉛鹽類如三堿式硫酸鉛、有機錫類如二馬來酸二丁基錫、金屬皂類如硬脂酸鋇,硬脂酸鋅和銻穩(wěn)定劑如硫醇銻鹽類,還有稀土穩(wěn)定劑、水合硅鋁鎂穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類穩(wěn)定劑【10】,其中鉛鹽類熱穩(wěn)定劑和金屬皂類熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定效果好,但鉛鹽和重金屬為有毒有害物質(zhì),已逐漸退出穩(wěn)定劑市場;有機錫類熱穩(wěn)定劑效果尚可,且可用于透明制品,但價格較高;普通金屬皂類則熱穩(wěn)定性不佳,稀土類熱穩(wěn)定劑是一類新型熱穩(wěn)定劑,但稀土資源短缺,價格在不斷上漲,因而,開發(fā)物美價廉的新型穩(wěn)定劑具有重要的研究意義?!?4】在本配方設(shè)計中采用質(zhì)量份數(shù)為2.5份的鋇/鎘/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。1.4潤滑劑潤滑劑是為了改善塑料在成型加工時的流動性和脫模性,從而提高制品性能的一種添加助劑。一個良好的潤滑劑應(yīng)滿足以下要求:分散性良好、與樹脂有適當(dāng)?shù)南嗳菪裕瑹岱€(wěn)定性良好,不引起顏色漂移,不影響制品性質(zhì),無毒、價廉【12】。潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的摩擦力,從而降低熔體的流動阻力,降低熔體粘度,提高熔體的流動性,避免熔體與設(shè)備的粘附,提高制品表面的光潔度等。PVC本身對霉菌為非活性材料,通常不能被微生物霉解。而PVC人造革由于配方中其它組份如增塑劑的影響,有時會產(chǎn)生發(fā)霉現(xiàn)象。為了使地板革在濕潤條件下,具有良好的耐霉菌性能,需加入適量的防霉劑如水楊酞苯胺等。在本設(shè)計配方中采用質(zhì)量份數(shù)分別為0.2、0.5、0.5的BaSt、PbSt、HSt作為潤滑劑。1.5填充劑填充劑(簡稱填料)是塑料材料的重要添加劑之一,它可以降低成本,同時還能提高某些物理或化學(xué)性質(zhì)。在PVC中加入某些無機填料作為增量劑,以降低成本,同時提高某些物理機械性能(如硬度、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性與降低收縮率),增加電絕緣性和耐燃性。近年來,將無機填料納米化,并將它運用到塑料中成為改性劑一直是研究熱點,并已經(jīng)有了部分研究成果如納米碳酸鈣增韌增強PVC,這其中要解決的重要問題就是如何將納米產(chǎn)品均勻分散于塑料中。
在硬質(zhì)擠壓成型過程中,PVC制品一般的填料為碳酸鈣和硫酸鋇。對注塑制品,要求有較好的流動性和韌性,一般宜用鈦白粉和碳酸鈣。在本設(shè)計配方中采用質(zhì)量份數(shù)為50份的碳酸鈣為填料。1.6其它助劑【12】1.6.1抗氧劑聚合物在加工、貯存、使用過程中常受到氧和臭氧的作用,這種氧化反應(yīng)尤其在受熱、光照或有重金屬離子存在下會加速進行,引起高聚物分子降解或交聯(lián),從而使制品性能下降??寡鮿┚褪悄芤种苹蜓泳徃呔畚镒詣友趸磻?yīng)速度的物質(zhì)。常見的氧化劑分為主抗氧劑:抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑DNP等,輔助抗氧劑:抗氧劑DLTP、亞磷酸三壬基苯酯(TNP)等。1.6.2偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑是一種增加無機物與有機聚合物之間親和力、且具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。偶聯(lián)劑在無機物和聚合物之間,通過物理的纏繞或進行某種化學(xué)反應(yīng),形成牢固的化學(xué)鍵,從而使兩種性質(zhì)大不相同的材料緊密結(jié)合起來。常見的偶聯(lián)劑有KH-550、A-151、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。1.6.3增強劑增強劑即增強材料,是加入到塑料中能夠顯著提高制品力學(xué)性能的材料。它與填充劑很難區(qū)別。有些填充劑如云母、高長徑比的滑石粉也起增強作用。常見的增強劑是高強度纖維狀惰性物質(zhì),一般添加量為10%-40%。1.6.4著色劑使用著色劑的目的是使PVC人造革得到所需要的各種染色。有機和無機著色劑都可應(yīng)用。無機顏料化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐熱、耐光、耐溶劑性能較好,但染色不鮮艷、分散性差。有機染料,著色力強、染色鮮艷,但耐熱、耐光性能差,有遷移性。具體選擇根據(jù)用途要求而定。1.6.5表面處理劑為了改進PVC人造革表面的發(fā)粘、吸塵、手感及耐磨性能,有時需要進行表面處理??捎玫谋砻嫣幚韯┯蠵VC、聚丙烯酸醋類、聚氨醋、聚酞胺等。PVC樹脂與丙烯酸樹脂混合使用最為普通1.6配方設(shè)計總方案【12】綜合前面的論述,可以得出本課題設(shè)計的總體配方方案如下表:配方設(shè)計總方案原料名稱用量PVC100DOP(鄰苯二甲酸二辛酯)30氯化石蠟20液體Ba∕Cd∕Zn復(fù)合穩(wěn)定劑2.5硬脂酸鋇0.2硬脂酸鉛0.5硬脂酸0.5CaCO3502生產(chǎn)線設(shè)計2.1生產(chǎn)方式:連續(xù)壓延生產(chǎn)壓延是將樹脂和各種添加劑經(jīng)預(yù)期處理(捏合、過濾等)后通過壓延機的兩個或多個轉(zhuǎn)向相反的壓延輥的間隙加工成薄膜或片材,隨后從壓延機輥筒上剝離下來,再經(jīng)冷卻定型的一種成型方法,又叫壓延成型。也可將壓延薄片復(fù)合引入的基布或紙上,制成人造革或壁紙。壓延工藝的最大優(yōu)勢在于連續(xù)、高效。壓延成型是將熔融塑化的熱塑性塑料通過平行異向旋轉(zhuǎn)輥筒間隙,使塑料熔體受到輥筒擠壓延展、拉伸而成為具有一定規(guī)格尺寸和符合質(zhì)量要求的連續(xù)片狀制品,最后經(jīng)自然冷卻成型的方法?!?】壓延機的規(guī)格用輥筒直徑
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