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CPVC管材挤出工艺

发布日期:2018-07-26  浏览次数:12放大 缩小
核心提示:  氯化聚氯乙烯树脂(以下简称CPVC)于1958年由美国古立德公司(BFGoodrich)开发研制成功,它是聚氯乙烯树脂(PVC)的氯化产物,经
   氯化聚氯乙烯树脂(以下简称CPVC)于1958年由美国古立德公司(BFGoodrich)开发研制成功,它是聚氯乙烯树脂(PVC)的氯化产物,经过氯化处理的PVC氯含量可由57%提高到64%~75%,随着氯含量的增加,相应的耐温性、刚性、耐化学腐蚀性、阻燃性、消烟性等都得以增强,但CPVC树脂熔融粘度增加、脆性增大、冲击强度下降、热稳定性降低,给CPVC的挤出加工带来很大难度,同时如果工艺控制不当将会产生大量的HCl气体而使加工设备和模具受到严重腐蚀,因此CPVC树脂的挤出加工问题一直是人们讨论的焦点。在CPVC树脂的加工过程中,“塑化”是关键,因而,如何从配方、设备及工艺技术上得到好的塑化质量,是CPVC树脂加工的关键。
 
    一、氯化聚氯乙烯(PVC—C)管材的配方
 
    1、热稳定剂
 
    CPVC树脂在加工过程中较PVC更容易分解,因此需要加入比PVC更多的热稳定剂,试制时,可以按照PVC加入量的1.5~2.5倍加入,然后再根据试制情况适当增减,总的原则是:热稳定剂不得添加过多,否则会影响CPVC树脂的塑化。基本上,加工PVC的热稳定剂都可以加工CPVC,如铅盐稳定剂、钙锌稳定剂、复合铅稳定剂、金属皂类稳定剂和液体有机锡稳定剂等,在众多的热稳定剂中,当管材有不同的特殊要求时,在选用上是有所区别的,生产卫生级CPVC管材时应选用无毒的钙锌稳定剂或有机锡稳定剂;生产对耐温性能有要求的管材时,应尽量避免使用液体有机锡稳定剂;生产高抗冲管材时,不加硬脂酸钙。
 
    2、润滑剂
 
    润滑剂的作用与热稳定剂的作用同等重要,加入量过少,会造成加工困难,甚至会给设备带来相当大的损害,加入量过多,不仅影响塑化质量,还会降低管材的维卡软化温度,因此如何掌握好润滑剂的加入量是关键,也是CPVC管材配方的设计关键,甚至可以说,CPVC管材配方的设计其实也是润滑体系的设计。CPVC树脂的熔体粘度大,至少是PVC树脂的2倍[1],因此润滑剂的加入量要稍多于PVC树脂。当使用不同的稳定剂时,其配方中内、外润滑剂的配比是不同的,一般来讲,使用铅盐稳定剂,需要配置较多的内润滑剂和适量的外润滑剂;使用有机锡稳定剂,需要配置较多的外润滑剂和适量的内润滑剂;使用带润滑体系的复合稳定剂时,内、外润滑剂用量均要适当减少。内润滑剂可以选用硬脂酸(HSt),外润滑剂则需选用高温石蜡、PE蜡或氧化聚乙烯蜡,一般石蜡不宜单独作为CPVC树脂的外润滑剂。总之,协调好了内、外润滑剂之间的配比关系,那么该配方虽然不能说是一个成熟的配方,至少在挤出成型方面是不会有什么问题的。
 
    3、抗冲改性剂和加工助剂
 
    由于CPVC树脂氯含量较高,它的抗冲击性能比PVC树脂更差,必须加入抗冲击剂加以改性,常用的抗冲击剂有:CPE、MBS、ABS和抗冲型ACR等,在CPVC管材的加工中加入CPE,其增韧效果十分明显,添加量在8~12份之间增韧效果最好,但加入CPE会明显降低管材的维卡软化温度;MBS、ABS对维卡软化温度影响较小,但由于它们的分子链中含有不饱和双键,耐候性较差;抗冲型ACR是较为理想的抗冲击改性剂,但价格较高。综合上述原因,笔者推荐使用CPE/MBS的混合体作为抗冲击改性剂,可以兼顾产品对维卡软化温度、抗冲击性、耐候性及价格等诸方面的要求,二者的配比以1.5:1为宜。目前国内使用的加工助剂主要为ACR,它是几种丙烯酸酯类化合物混合在一起的产物,它可以提高树脂的塑化程度,但CPVC树脂由于熔融粘度较大,分子之间不需要再借助其他助剂来增加摩擦热,它比PVC树脂更容易塑化,因此在挤出加工CPVC管材时应少加或不加ACR类促凝剂。
 
    4、其他添加剂
 
    其他添加剂包括填充剂和着色剂。
 
    4.1填充剂
 
    加入适量的填充剂不仅可以降低成本,还可以改善加工性能。它可以降低CPVC树脂的加工粘度、改善混料分散性、减少挤出加工时对设备和模具的粘附性,同时,作为刚性粒子的填充剂,还可以提高CPVC管材的抗冲击性能。最常用的填充剂是碳酸钙,加入量以不超过5份为宜,否则会影响制品的性能
 
    4.2着色剂
 
    CPVC管材比PVC管材颜色略深,呈灰白色,但可以根据需要,添加一些着色剂,在加入着色剂的同时应加入少量的金红石型钛白粉,以掩盖住CPVC管材的灰色,减少其对着色剂的影响。
 
    二、氯化聚氯乙烯(PVC—C)管材的加工技术
 
    1、挤出机
 
    挤出加工CPVC管材通常选用平行或锥形双螺杆挤出机,鉴于CPVC比PVC更易塑化的特性,选用平行双螺杆挤出机更容易控制CPVC管材的挤出生产。配方中如果用的是铅盐稳定剂,要求挤出机要有较好的塑化性能;如果配方是用有机锡为稳定剂,则要求挤出机螺杆的压缩比不要太大。
 
    2、加工工艺
 
    2.1物料的混合
 
    CPVC树脂的混合工艺与PVC树脂一样,需要高速混合和低速冷却搅拌两个过程,通常高速混合温度宜控制在115~125℃,不能太高,否则容易混出发黄的物料,在挤出过程中造成物料的分解或出现“过塑化”现象。低速冷却搅拌的温度控制在40~50℃,也不能过高,否则混出的物料会因与室温相差太大的关系,使物料吸收过多空气中的水分而影响制品的性能。
 
    2.2挤出温度
 
    CPVC管材的挤出工艺重点是工艺温度,它将直接影响管材的塑化质量。一般工艺温度会因挤出机塑化性能的不同,而有很大的差异,有时这种差异会有20~30℃。理论上,CPVC材料的加工温度要比PVC高,但实际上,根据我们多年的加工经验,CPVC的加工温度要比PVC低5~8℃,这是因为CPVC熔融粘度比PVC大,熔融的分子之间将会产生大量的摩擦热,这时如果挤出机再提供给它过多的热量,很容易造成物料的分解。
 
    在工艺温度设定上,应尽量保持曲线的平缓,这样有利于CPVC树脂的塑化质量,曲线忽上忽下不利于管材的塑化,一般曲线为“U”形是比较适宜的。整个工艺温度的控制大体可以分为三部分:机筒、合流芯和模具,机筒温度从一区开始依次递减,合流芯温度又要比机筒温度略低一些,在模具的温度设定中,值得注意的是口模的温度和芯模的温度,口模的温度应比机筒的加热段温度低10℃左右,否则会影响管材的纵向回缩率,对纵向回缩率无要求的管材则不受此限制,芯模加热可以在管材正常牵出后即断开,CPVC熔体的热量和对芯模摩擦所产生的热量完全可以维持芯模的温度。
 
 
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