在由CPVC樹脂加工成型為成品或半成品的過程中,“塑化”是一個關鍵。無論是擠出成型還是注射成型,塑化的質量直接關系到產品的內在質量和表面質量,因而,如何從工藝、設備及技術上得到好的塑化質量,也就是CPVC加工的關鍵。
以下幾點可以幫助我們了解在CPVC加工過程中如何提高塑化質量:
一、CPVC的分子式
CPVC(PVC-C)是PVC的氯化產物,它是聚氯乙烯的氯化改性,改性后的PVC可以達到二種不同的目的:
1:提高熱變型溫度,增加剛性,提高化學穩定性,同時提高耐候性及難燃性,降低煙密度。這種產品通常用來制成產品,用于有特殊要求的場合;
2:提高材料的溶解性能。這種產品俗稱過氯乙烯,主要用于生產粘合劑、涂料和氯綸化纖。
CPVC的氯化方法為水相懸浮(淤漿)氯化法。它的分子結構為:-CHCl-CHCl-CH2-CHCl-
CPVC的性能,決定于二個因素:氯的含量和氯在CPVC分子鏈上的分布。所以相同氯含量的CPVC會由于氯原子的分布不一樣而產生較大的性能差別。
二、成型加工過程中
提高塑化質量的相關要素
由于CPVC的熔體粘度至少為PVC的2倍,加工溫度高,在加工過程中因熱分解產生hcl的釋放而造成了加工成型的困難和設備的腐蝕。
在擠出過程中,如何使CPVC這種高粘度的材料達到理想的“塑化”(塑化到位)是CPVC加工技術的關鍵。
因此,它對配方有著特殊的要求:
熱穩定劑的要求
由于CPVC加工溫度高,配方中對熱穩定劑的用量比PVC高出許多,顯然,僅僅使用傳統的三鹽,二鹽熱穩定劑是不適合的。目前較為成熟的熱穩定劑是具有潤滑體系的復合鉛系列穩定劑。
對潤滑劑的要求
由于CPVC的熔體粘度很高,特別是在注射成型中容易發生熔體破裂,所以僅僅使用傳統的石蠟、硬脂酸和金屬皂類潤滑體系是不合適的。
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備(特別是機頭和模具)的金屬表面,為了消除這種粘附,必須在配方中加入外潤滑劑。外潤滑劑與CPVC樹脂應該是不相溶的。
在CPVC成型加工中(特別是注射加工),在壓力作用下,CPVC樹脂間的相互摩擦產生摩擦熱,摩擦熱的產生對成型加工是不利的,必須給予控制。內潤滑劑可以減少CPVC在加工過程中樹脂間的摩擦。內潤滑劑與CPVC樹脂應該是相溶的。
應當指出,配方中的內外潤滑的平衡是關鍵。內潤滑過量會嚴重影響“塑化”,使制品品質變壞;外潤滑過量會造成潤滑劑析出,甚至會產生螺桿打滑等嚴重影響正常生產的現象。皂化蠟中的OP蠟(褐煤酯蠟)是理想的內外復合型潤滑劑。
加工助劑對提高塑化質量的作用
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,即使在粘流態的溫度下(如195~205℃),它的流動單元仍為初級粒子,樹脂微細粒子間相互作用差,傳熱作用差,容易產生熔體破裂,塑化質量差。
ACR是一種促進塑化的加工助劑,它能在CPVC熔體中分散為尺寸小于0.01μm的網狀結構單元,并均勻分布于CPVC微細粒子間,在剪切力的作用下增大CPVC粒子間的摩擦力,促進熔融體系的傳熱傳質,增加扭矩,加快塑化過程,提高塑化質量。
CPVC樹脂的融體粘度大,加工扭矩大,塑化困難,易分解。因此,對于內、外潤滑劑的選擇及配比是CPVC管材、管件配方設計的又一關鍵。
使用不同的熱穩定劑、應用不同的加工方法,其配方中內、外潤滑劑的配比是不同的。
一般來講,使用鉛穩定劑,需要配制較多的內潤滑劑及適制的外潤滑劑;使用有機錫穩定劑,則需要配制較多的外潤滑劑及適量的內潤滑劑;擠出管材需要的內潤滑剎較注射管件多,而注射管件需要的外潤滑劑較擠出管件要多。
潤滑劑的加入量必須適宜,不能過多,過多的潤滑劑不但會影響融體的塑化,而且,由于潤滑劑的熔點一般都很低,因此,還會降低產品的維卜軟化溫度。
值得注意的是,在配方中,除了有機錫穩定劑外,切忌加入任何的液體潤滑劑,因為這會明顯降低管材、管件的維卜軟化溫度及其他物理機械性能。
有效的內潤滑劑應當具有一與融體相容性好、能明顯降低融休粘度,并能促進融體塑化的特點;一些高溫石蠟,能明顯降低融體在模具中流動的阻力而較少影響融休的塑化的特點,是理想的外潤滑劑。
三、CPVC對專用PVC樹脂的要求
由于CPVC制品低溫脆性較大,抗沖性差,只有通過配方及工藝的調整,才能增加CPVC制品的韌性,提高其抗沖性。
對生產CPVC樹脂的專用PVC樹脂的要求:CPVC樹脂是PVC樹脂經氯化改性后的產物,在生產過程中,為了提高CPVC樹脂的綜合性能,除改進氯化條件,提高氯化技術水平外,選用專用的PVC樹脂也是至關重要的。根據美國的B.F.Goodrich公司的成功經驗,專用PVC樹脂的生產,是在VC懸浮聚合配方中采用添加特殊助劑的方法,以達到以下的基本要求:
1、專用PVC樹脂的結構應盡可能疏松,以利于氯化反應。
2、專用PVC樹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性差,粘性大,加工困難。
3、PVC專用樹脂的比表面積和孔隙度要有一個合適的比例,具體可通過對B.F.Goodrich公司的產品分析而確定。
性能 |
擠出級 |
注塑級 |
||
高氯 |
低氯 |
高氯 |
低氯 |
|
體密度 |
0.44 |
0.44 |
0.44 |
0.44 |
粒徑(42目通過率) |
≥99 |
≥99 |
≥99 |
≥99 |
平均聚合度P= |
800~1000 |
700~800 |
700~800 |
500~600 |
揮發物 |
≤0.3 |
≤0.3 |
≤0.3 |
≤0.3 |
形態 |
白色粉末 |
白色粉末 |
白色粉末 |
白色粉末 |
產品展示
生產CPVC樹脂專用PVC樹脂的性能參數(供參考)
?
?