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文檔簡介

材料科學(xué)概論之聚氯乙烯第一頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)

以聚氯乙烯樹脂(PVC)為基礎(chǔ)原料.與穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑及其他改性劑配合的聚氯乙烯塑料是目的品種和數(shù)量最多的五大通用塑料之—,其產(chǎn)量僅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有強度高、耐腐蝕性好、加工簡便、價格低廉、容易改性等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工、電子、建筑、機械及輕工等部門。尤其是硬質(zhì)聚氯乙烯制品具有優(yōu)越的阻燃性、電絕緣性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、強度大、耐腐蝕性好等優(yōu)點,近幾年來發(fā)展很快,大量用來制造管材、板材、異型材,尤其是當(dāng)前中國政府部門大力推廣的、用以替代金屬門窗的聚氯乙烯塑料門窗。第二頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)聚氯乙烯發(fā)展至今已經(jīng)歷了100多年的歷史,早在1835年,法國化學(xué)家V.Regnauh就用苛性鉀酒精溶液處理1,2—二氯乙烷合成了氯乙烯。1872年德國的E.Bauman發(fā)現(xiàn)盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于陽光下會由低粘度的液體轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶的白色粉末,而且發(fā)現(xiàn)這些固體的化學(xué)穩(wěn)定性很好,不為酸堿等試劑浸蝕。這是關(guān)于聚氯乙烯的首次文獻(xiàn)記錄。真正開始現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)氯乙烯的是1912年德國F.Klatt發(fā)現(xiàn)乙炔和氯化氫經(jīng)催化加成可制得氯乙烯。由于當(dāng)時對聚氯乙烯的特性,特別是其在160℃還不軟化,再升溫也不會流動,但到180℃就開始分解的加工行為了解甚少,因此限制了它的加工應(yīng)用。直到20世紀(jì)30年代初,隨著聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑和增塑劑的出現(xiàn),特別是聚氯乙烯熱穩(wěn)定化技術(shù)和增塑技術(shù)的發(fā)展,為聚氯乙烯的加工和應(yīng)用提供了廣闊的前景,才引起了各國的重視。

第三頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)二次世界大戰(zhàn)中,交戰(zhàn)雙方都看到丁聚氯乙烯的戰(zhàn)略價值。作為電線絕緣材料它不僅是橡膠的代用品,而且在耐油性、耐燃性、耐濕熱等性能上超過當(dāng)時其他所有的絕緣材料,作為潛艇電線絕緣來說是唯一可選用的材料。為了適應(yīng)戰(zhàn)時重要物資的特殊需要,聚氯乙烯的聚合方法也開始由乳液聚合向懸浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大戰(zhàn)之后,聚氯乙烯轉(zhuǎn)向民用,打升了更為廣闊的應(yīng)用天地,聚氯乙烯的生產(chǎn)進(jìn)入更為迅速的發(fā)展階段。石油工業(yè)的深入開發(fā),為聚氯乙烯生產(chǎn)的迅速擴展帶來了新的活力,同時聚氯乙烯生產(chǎn)、穩(wěn)定、增塑、加工、機械等相關(guān)技術(shù)的研究也進(jìn)入了一個前所未有的空前高漲和繁榮時期。由于聚氯乙烯生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,聚氯乙烯工業(yè)與氯堿工業(yè)、熱穩(wěn)定劑工業(yè)、增塑劑工業(yè)、聚氯乙烯制品加工業(yè)以及加工機械制造業(yè)等聯(lián)成一體,形成相互關(guān)聯(lián)的新興產(chǎn)業(yè)群體。這一群體不僅對化學(xué)工業(yè)有舉足輕重的影響,就是在整個國民經(jīng)濟中也占有一定地位。第四頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.1聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)11.1.1種類聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)工藝方法眾多,不同生產(chǎn)工藝方法制備的聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能存在較大差異性,而不同的結(jié)構(gòu)、性能適合于不同加工工藝、制品使用性能,各種類型的聚氯乙烯樹脂制備大致如下表所示。

聚氯乙烯分類聚氯乙烯PVC通用樹脂(懸浮法、本體法)分散型樹脂(乳液法)糊樹脂(乳液法、微懸浮法)溶液樹脂(溶液法)第五頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.1聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)11.1.2制造方法

聚氯乙烯是以氯乙烯為單體.在引發(fā)劑的作用下脂。其基本反應(yīng)式表示如下:

nCH2=CHCl-(-CH2-CH-)n-A.原料

Cl

聚氯乙烯的單體為氯乙烯(又稱一氯乙烯),微溶于水,溶于大多數(shù)普通有機溶劑.如乙醇、乙醚、苯等,在常溫常壓下為無色氣體,-13.9℃時液化為無色液體。氯乙烯常用的工業(yè)生產(chǎn)方法有:乙炔法、乙烯乙炔聯(lián)合法、乙烯氧氯化法。無論哪一種方法,所用乙炔或乙烯都必須是高純度的。乙炔法工業(yè)上生產(chǎn)氯乙烯最早的方法是采用電石(CaC2)加水產(chǎn)生乙炔,乙炔經(jīng)精制后,與氯化氫在120~180℃,氯化汞的作用下制備氯乙烯。此法生產(chǎn)規(guī)模受限制,生產(chǎn)成本高,操作危險性大,引發(fā)劑毒性大,日前已逐漸淘汰。第六頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)A.原料乙烯、乙炔聯(lián)合法(烯炔聯(lián)合法)

:聯(lián)合法分兩種。一為電石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法,綜合利用二氯乙烷的副產(chǎn)物氯化氫與電石乙炔合成氯乙烯。這種方法在20世紀(jì)60年代出電石乙炔向乙烯氧氯化法過渡時期應(yīng)用很普遍,但現(xiàn)在絕大部分已被氧氯法替代。另一種方法與前一種方法基本原理相同,只是原料來源于石油化學(xué)工業(yè),將石腦油裂解得到乙烯、乙炔的混合氣體,經(jīng)精制后,制備氯乙烯。乙烯氧氯化法:用乙烯、氯氣或氯化氫為原料合成氯乙烯,是工業(yè)上制備氯乙烯的最主要方法。所謂氧氯化法就是在引發(fā)劑存在下將氯化氫的氧化和烴的氯化一步進(jìn)行的方法。氧氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化法三種。目前工業(yè)上絕大部分氯乙烯生產(chǎn)采用二步法,三步法很少采用,一步法在技術(shù)路線上和經(jīng)濟上優(yōu)于二步法,是今后生產(chǎn)發(fā)展方向。

第七頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

自1931年德國BASF公司用乳液法首先實現(xiàn)聚氯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)以來,1933年美國Bakelite公司采用氯乙烯溶液聚合法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),1941年美國Goodrich公司首創(chuàng)懸浮法進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn),1956年法國PechineySaintGobain(PSG)公司實現(xiàn)了氯乙烯本體聚合的工業(yè)化,并于1964年開發(fā)成功兩段本體聚合法。懸浮聚合法后處理簡便、得到的聚氯乙烯樹脂性能良好,已成為生產(chǎn)聚氯乙烯的主要生產(chǎn)方法。中國從1958年開始,由錦西化工廠、上海天原化工廠、北京化工二廠等先后實現(xiàn)了懸浮聚合法聚氯乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。

第八頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(1)乳液聚合法

乳液聚合法生產(chǎn)的是聚氯乙烯糊狀樹脂,是最先工業(yè)化的生產(chǎn)方法,乳液聚合在以水為分散介質(zhì)(連續(xù)相)的乳液中進(jìn)行,所用的表面活性劑(乳化劑)要求乳化力強而穩(wěn)定性好,常用的有十二烷基苯磺酸鈉、十二醇硫酸鈉、硬脂酸銨等。聚合時采用水溶性的引發(fā)劑如過硫酸銨、過硫酸鉀等。聚合反應(yīng)在乳膠粒內(nèi)部進(jìn)行。乳液聚合的特點是聚合速度快、體系穩(wěn)定、容易控制,在聚合過程中能迅速進(jìn)行熱交換,可以有效地控制反應(yīng)溫度,因此不會出現(xiàn)局部過熱,也不會發(fā)生爆聚,易于連續(xù)化生產(chǎn)。但由于乳液固含量低,一般為38%~40%,產(chǎn)品顆粒細(xì),其后處理復(fù)雜,能耗高、成本高,產(chǎn)品中雜質(zhì)含量高,使樹脂的電絕緣性、熱穩(wěn)定性、透明性和樹脂的顏色變差,從而限制了使用范圍。20世紀(jì)50年代后,乳液聚合法逐漸被懸浮聚合法替代,但對于某些特殊用途,如用于人造革、各種膠乳涂料和糊狀樹脂仍用乳液法生產(chǎn)。早期的乳液聚合有間歇式和連續(xù)式兩種方法,如下圖所示氯乙烯連續(xù)乳液聚合工藝流程。連續(xù)式成本低,熱穩(wěn)定性較差;間歇式操作簡便,設(shè)備與懸浮法相同,樹脂質(zhì)量較好。第九頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第十頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(1)乳液聚合法

目前新開發(fā)的聚合方法主要有:種子乳液聚合、微懸浮聚合、種子微懸浮聚合、微乳液聚合、溶脹聚合等,下面就種子乳液聚合作簡單介紹。在種子乳液聚合中,首先制備聚合用的聚氯乙烯細(xì)微乳膠種子,細(xì)微乳膠種子的制備與乳液聚合生產(chǎn)聚氯乙烯過程相似,但產(chǎn)生的種子顆粒直徑為0.1~0.4μm,要比乳液聚合聚氯乙烯小而均勻,固含量控制在36%~42%。種子有一定“壽命”,一般在1周內(nèi)使用,新鮮種子活性高,反應(yīng)速度快,制備好的種子儲存待用。種子乳液聚合比一般乳液聚合用的表面活性劑量要少,僅為通常所需量的25%~40%在此基礎(chǔ)上進(jìn)行種子乳液聚合,聚合時加入單體量1.5%~2.5%的細(xì)微乳膠種子,聚合過程中不斷添加適量氯乙烯單體和表面活性劑,其添加速度要求不致引起凝聚和產(chǎn)生新的膠束,在水溶性引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合。種子乳液聚合法生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒大小分布范圍較窄,乳膠穩(wěn)定,固含量可達(dá)65%。此種聚合方法的關(guān)鍵是控制決定產(chǎn)品質(zhì)量和加工特性的種子增長和新生粒子比例。氯乙烯種子乳液聚合流程如下圖所示。第十一頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第十二頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(2)懸浮聚合自懸浮聚合法聚氯乙烯工業(yè)化以來,由于其工藝穩(wěn)定,操作簡便,后處理簡單,生產(chǎn)成本低,經(jīng)濟效益好,產(chǎn)品雜質(zhì)含量少,樹脂質(zhì)量好,用途廣,已成為聚氯乙烯生產(chǎn)的主要方法。氯乙烯懸浮聚合是將壓縮成液體的氯乙烯,在攪拌作用下分散到含有分散劑的去離子水介質(zhì)中,形成懸浮液,使用油溶性引發(fā)劑,每1個液滴相當(dāng)于1個小本體聚合體系,溶于單體中的引發(fā)劑在聚合溫度下分解,引發(fā)氯乙烯聚合反應(yīng)。常用的分散劑有聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、明膠等,分散劑的用量和種類對聚氯乙烯的粒子大小、分布、形態(tài)和孔隙率有很大影響,這些因素影響樹脂密度、吸收增塑劑的性能和加工性能,一般采用復(fù)合分散劑,既能降低表面張力,又具有較強的保膠能力。典型的氯乙烯懸浮聚合工藝流程如下圖所示。第十三頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章

聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第十四頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(3)本體聚合

氯乙烯的本體聚合(M—PVC)既不用水作介質(zhì)也不用分散劑,只用單體和可溶于單體的引發(fā)劑。和一般聚合物生產(chǎn)工藝相比,具有工藝簡便、設(shè)備簡單等特點,聚合物中幾乎不合雜質(zhì),樹脂質(zhì)量高,樹脂的熱穩(wěn)定性較高,透明性好。但本體聚合存在聚合反應(yīng)熱難以導(dǎo)出,不容易調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度,生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象,釋出的氯化氫使聚合物變黃,況且反應(yīng)生成的聚氯乙烯不溶于單體,隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行,聚氯乙烯含量不斷增加,反應(yīng)器內(nèi)的傳熱系數(shù)就會急劇下降,排除反應(yīng)熱將變得更加困難。因此氯乙烯本體聚合法發(fā)展緩慢,直到1964年法國PSG公司開發(fā)成功兩段本體聚合法生產(chǎn)工藝后,才得到長足發(fā)展。

第十五頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(3)本體聚合

兩段本體聚合反應(yīng)分兩段進(jìn)行。第一段為頸聚合,在預(yù)聚合反應(yīng)器中進(jìn)行,加入單體為總量的1/3~1/2,以高活性的過氧化物作引發(fā)劑,高速攪拌,反應(yīng)溫度在40~70℃,聚合轉(zhuǎn)化率控制在8%~12%,制成種子粒子。第二段為后聚合,將預(yù)聚和得到的種子粒子全部轉(zhuǎn)人反應(yīng)器中,再將剩下的單體全部加入,補足引發(fā)劑,進(jìn)行種子粒子的增長聚合,聚合總轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%~90%,聚合反應(yīng)結(jié)束。二段法本體聚合生產(chǎn)工藝成功地解決了傳熱、粘釜、控制和樹脂質(zhì)量等一系列問題。使樹脂的生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低、樹脂質(zhì)量不斷提高。目前國外有Hoechst公司(德國)、BP公司(英國)、GoodrichChemical公司(美國)等20多家廠商生產(chǎn),中國宜賓天原化工廠,從法國Atochem公司引進(jìn)了此生產(chǎn)工藝技術(shù),已經(jīng)投人生產(chǎn)。氯乙烯兩段法本體聚合工藝流程如下圖所示。

第十六頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第十七頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B.聚合

(4)溶液聚合1933年美國Bakelite公司采用氯乙烯溶液聚合法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),氯乙烯的溶液聚合是將氯乙烯溶于溶劑中,溶劑以環(huán)己烷、苯、甲苯、烷烴、丙酮、四氫呋喃為主,在過氧化物引發(fā)劑存在下進(jìn)行聚合,聚合反應(yīng)溫度保持在40℃,反應(yīng)密閉操作。溶液聚合散熱容易,聚合反應(yīng)容易控制,得到的聚合物相對分子質(zhì)量分布較窄、化學(xué)組成均勻。但由于溶劑具有鏈轉(zhuǎn)移劑作用,溶液聚合物的相對分子質(zhì)量和聚合速率均不高,不宜用作一般成型,且生產(chǎn)成本高,通常只作罐頭涂料等特殊用途。

第十八頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)

以聚氯乙烯樹脂為基礎(chǔ)原料,添加穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑及其他改性助劑,可生產(chǎn)兩種截然不同性能與用途的聚氯乙烯塑料即硬質(zhì)制品和軟質(zhì)制品兩大類,一般添加增塑劑大于30%的為軟質(zhì)制品,小于10%或不加的為硬質(zhì)制品,介于兩者之間的稱半硬質(zhì)制品或半軟質(zhì)制品。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,聚氯乙烯在熱塑性塑料市場中仍占有近20%的份額。聚氯乙烯主要用于制造各種管材、管件、板材、異型材、電線電纜、片材、薄膜與包裝材料、裝飾材料、仿革材料、醫(yī)用材料和其他材料。在整個聚氯乙烯塑料應(yīng)用中,消耗量最大的是電線電纜料,下面就聚氯乙烯電纜料的生產(chǎn)作介紹。第十九頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

聚氯乙烯電線電纜料屬軟質(zhì)制品,要求有較高的柔軟性、耐寒性、耐老化性、耐熱性、電絕緣性、自熄性等,因此在選擇樹脂及助劑時應(yīng)充分考慮到其特殊性能要求,適當(dāng)制定符合要求的配方及工藝。

A.樹脂

目前中國生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂大部分采用懸浮聚合法生產(chǎn),懸浮聚合生產(chǎn)樹脂按顆粒形態(tài)來分有疏松型與緊密型,中國以疏松型樹脂為主、國產(chǎn)疏松型樹脂按聚合度的大小分為8個型號:SG-1~SG-8。自SG-1到SG-8,相對分子質(zhì)量逐漸變小。由于電線電纜的特殊要求,選擇樹脂時采用相對分子質(zhì)量大,電絕緣性好的電氣級樹脂SG-1、SG-2、SG-3,有的廠商生產(chǎn)的樹脂牌號直接以聚合度表示,一般用作電線電纜的聚氯乙烯樹脂聚合度為1000~1300,有時甚至更高。

第二十頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

B.穩(wěn)定劑聚氯乙烯在加工和使用過程中,出于受熱、氧、光等因素的影響,經(jīng)常會發(fā)生熱降解和老化而影響制品的加工性能和使用壽命。因此在聚氯乙烯配方中需添加熱穩(wěn)定劑、抗氧劑和紫外光吸收劑等,這對經(jīng)常使用于熱環(huán)境或戶外的電線電纜料顯得尤為重要。聚氯乙烯在接近90℃時便開始分解,放出氯化氫,隨溫度升高,分解速度加快,最后導(dǎo)致聚氯乙烯變黃、變黑,并嚴(yán)重污染環(huán)境,威脅人體健康。而電線電纜料的加工溫度在150~200℃之間,因此必須添加穩(wěn)定劑防止樹脂降解。聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑主要有鉛鹽系列,有機錫系列,鋇、鉻、鋅復(fù)合穩(wěn)定劑系列,硬脂酸鹽系列,復(fù)合鹽系列及輔助穩(wěn)定劑等。對于電線電纜料一般采用鉛鹽系列加輔助穩(wěn)定劑。

第二十一頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

C.增塑劑由于電線電纜料屬軟質(zhì)制品,因此必須加入較多增塑劑,以提高制品的柔軟性,聚氯乙烯的增塑劑品種很多,有石油系增塑劑,煤焦油系增塑劑,植物油系增塑劑及合成酯類增塑劑(醇與羧酸合成產(chǎn)物)。常用的增塑劑主要是合成酯類,其中鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(

DOS)等尤為重要。增塑劑選擇應(yīng)首先考慮與聚氯乙烯相容性較好、溶解度參數(shù)相近的增塑劑,并應(yīng)考慮到電線電纜對耐寒性、電絕緣性能、阻燃性特點及加工工藝可行性與成本等因素的要求,有時為了取得良好的工藝性能和使用性能,并盡可能降低成本,可采用多種增塑劑并用,相互取長補短。第二十二頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

D.填充劑在聚氯乙烯電線電纜料生產(chǎn)配方中,為了改進(jìn)材料的電絕緣性能和高溫下的形變,降低材料的生產(chǎn)成本,要添加較多的填充劑,填充劑的品種很多,主要有無機碳酸鹽、硫酸鹽、氧化物、水合氧化物等,在聚氯乙烯電線電纜料中主要添加陶土、燃燒高嶺土、碳酸鈣等。影響填充劑填充效果的主要因素有填充劑粒子的大小、形狀、表面性能和結(jié)構(gòu)性。選擇填充劑時應(yīng)考慮其對材料性能的影響、價格、吸附性、純度及對加工工藝性能的影響。第二十三頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

E.潤滑劑聚氯乙烯電線電纜料中加潤滑劑的主要作用是防止粘在加工設(shè)備和模具上,提高電線生產(chǎn)時放線速度,因此選擇一些與聚氯乙烯相容性較差,容易析出在線纜表面形成一層膜的物質(zhì)。常用的潤滑劑有硬脂酸、硬脂酸鹽及各種蠟(聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟等)F.著色劑聚氯乙烯電線電纜中經(jīng)常用不同的顏色來標(biāo)志不同的用途,因此有著色要求。選擇著色劑時要考慮多種因素:具有所需色澤和一定的覆蓋力;能滿足工藝過程的要求,容易分散;要考慮著色劑對制品性能要求;不干擾其他助劑發(fā)揮作用。

第二十四頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1物料組成

G.其他助劑除上述各種助劑外,在聚氯乙烯電線電纜料中還經(jīng)常加人一些其他助劑,如為防止靜電作用而加入抗靜電劑;為防止制品發(fā)霉而加人防霉劑;有特殊需要時還加入一些防白蟻劑、防鼠劑等。

第二十五頁,共三十五頁,編輯于2023年,星期日第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.2加工方法

電線電纜料的加工過程主要步驟如下:A.物料配制原材料在生產(chǎn)、運輸和儲存過程中可能會混入雜質(zhì)、吸潮、結(jié)團(tuán)或發(fā)生其它不希望的現(xiàn)象,為了使生產(chǎn)順利進(jìn)行,保證制品質(zhì)量,需要對原材料進(jìn)行處理。為廠保證設(shè)備不受損壞及制品質(zhì)量,對于原材料中的機械雜質(zhì)可以經(jīng)過過篩、過濾和磁選;對塊狀或顆粒較大的助劑按需要進(jìn)行粉碎、研磨;含水分、揮發(fā)物過多的助劑(如填充劑、增塑劑)對制品外觀及內(nèi)在質(zhì)量影響較大,必須進(jìn)行干燥處理;有些增塑劑粘度較大(特別在室溫較低的冬季,甚至可能結(jié)塊),影響增塑劑向樹脂顆粒內(nèi)部的擴散速度,有必要進(jìn)行預(yù)熱;著色劑一般用量較少,難以分散均勻,常將著色劑配制成色母料或色漿后使用,以減少配料誤差并有利于物料混合均勻;穩(wěn)定劑和粉狀填充劑等助劑的固體粒子在樹脂中分散比較困難,且容易造成粉塵飛揚,影響加料的準(zhǔn)確性及人體健康,可采用密閉管道輸送。各種原材料經(jīng)檢驗合格后,然后按設(shè)計的配方精確稱量、進(jìn)行配料。

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B.混合混合是在混合設(shè)備內(nèi)將配制好的各種物料通過擴散、對流、剪切等作用,使物料各組分之間相互混雜和分散,并具有初塑化效果。聚氯乙烯電線電纜料生產(chǎn)時,一般采用高速捏合機(混合機)進(jìn)行混合,為了增加混合效果,混合時設(shè)備外夾套內(nèi)可通入蒸汽或?qū)峤橘|(zhì)使物料加熱達(dá)到一定溫度(必須充分考慮到由于物料在高速剪切作用下會大量生熱),但必須控制在物料粘流溫度以下,以防止設(shè)備內(nèi)物料因溫度太高而結(jié)塊(嚴(yán)重時甚至引起物料降解),影響操作及制品質(zhì)量;混合終了應(yīng)使物料達(dá)到所需的分散程度和均勻程度。為保證操作連續(xù)進(jìn)行及制品質(zhì)量,混合結(jié)束后,物料必須充分冷卻、散熱,以防結(jié)塊降解。

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C.塑化物料在完成混合后,進(jìn)入塑化階段,塑化是在高于樹脂粘流溫度和強烈剪切作用下進(jìn)行,是復(fù)雜的再混合過程,聚氯乙烯電線電線料塑化是一個物理過程。塑化采用的設(shè)備有開煉機、密煉機、螺桿擠出機,大型廠商一般采用密煉機或擠出機塑化,但不管采用何種設(shè)備、為保證塑化效果,必須嚴(yán)格控制塑化溫度在樹脂粘流溫度(Ti)以上、分解溫度(Td)以下進(jìn)行,如果溫度太低,無法進(jìn)行有效塑化,溫度太高將造成樹脂發(fā)生降解或交聯(lián)等化學(xué)變化,對制品的成型和制品的性能帶來不良影響。塑化的終點可以取樣測試樣品的均勻與分散程度,或通過取樣測試樣品的機械性能,實際操作過程中可以通過嚴(yán)格控制工藝條件和根據(jù)積累的經(jīng)驗來決定。

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D.造粒經(jīng)塑化均勻的物料,通過擠出機擠出造?;蜷_煉機開片切粒,得到所需的聚氯乙烯電線電纜料。目前比較先進(jìn)的造粒方法是通過分段式擠出機熱切粒(磨面切粒),造好粒子經(jīng)冷卻、風(fēng)送進(jìn)入儲槽,經(jīng)混批后,計量、包裝、入庫。造粒階

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