PVC塑料加工技術技巧

主要内容：

1、PVC樹脂的結(jié)構(gòu)和性能

2、PVC樹(shù)脂的改性和應(yīng)用

3、PVC樹脂的加工原理

4、硬質PVC的加工應用

一、PVC樹脂的結(jié)構(gòu)和性能

1、PVC材料的物理性能：硬質PVC它的密度通常在1.38~1.46g/cm3，吸水率小於(yú)0.5%，浸泡於(yú)水中，24小時(shí)，吸水率小於(yú)0.05%；

2、力學性能：硬質PVC主要有拉伸強度、拉伸摸量、伸長(zhǎng)率、沖擊強度、硬度、蠕變(biàn)性能等等；

2.1拉伸性能

2.1.1應力—應變(biàn)曲線(xiàn)的影響因素：

a、随測(cè)試速度的快慢有關：拉伸速度增加，屈服應力增加、斷(duàn)裂應力增加；

b、與測(cè)試溫度有關：具有對溫度有敏感性，溫度降低時，拉伸強度、拉伸摸量、屈服伸長(zhǎng)率、硬度增加，斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強度降低；反之則相反。

2.1.2對(duì)拉伸強度及伸長(zhǎng)率的影響：

a.PVC分子量的影響(xiǎng)：分子量增加，則(zé)增加；

b.增韌劑的影響：使用增韌劑時，會(huì)增加制品的韌性，伸長(zhǎng)率會(huì)增加，但其他性能如拉伸強度會(huì)降低；

c.增塑劑的影響：通常可以改善配混料的加工流動(dòng)性能，但是拉伸強度會(huì)明顯降低；

d.填充料的影響：通常填料的使用都會降低制品的拉伸強度和沖(chōng)擊強度，個(gè)别填料除外(如玻璃纖維等)。

2.2沖擊性能

對沖(chōng)擊性能的影響因素主要有以下幾點(diǎn)：

2.2.1試驗加載速度：

2.2.2缺口的敏感性：

2.2.3溫度的影響：強烈的依賴(lài)溫度的變(biàn)化

2.2.4配料的影響：配方的各組份和用量都會(huì)影響制品的沖(chōng)擊強度

a.分子量的影響：分子量增加，則沖(chōng)擊(jī)強度增加；

b.改性劑的影響：一般情況下改性劑用量的增加，制品的沖(chōng)擊強度增加，但是在增加用量到達(dá)一個臨界值後，改性劑用量再增加，沖(chōng)擊強度增加的幅度就明顯減少，效果不是很明顯，而且改性劑也必須增加到一定的量後才有明顯的改性效果；

c.增塑劑的影響：存在反增塑效應，在增塑劑用量過瞭(le)反增塑效應以後，随著(zhe)用量的增加沖擊強度也随之增加；

d.填料的影響：通常填料的使用都會使制品的沖(chōng)擊性能降低。但也有在使用少量的超細填料和補(bǔ)強填料時可以增加制品的沖(chōng)擊強度；

e.加工條件的影響：主要是要求達(dá)到塑化均勻，控制熟塑化程度在55%~65%之間(jiān)。

2.3硬度

2.4耐熱性能

3加工流變性能：

主要是指PVC配混料在加工過(guò)程中熔體粘度的變(biàn)化及其影響因素。

PVC的流變(biàn)性能——典型假塑性流體(tǐ)-剪切變(biàn)稀的現象，即剪切速度加快，熔體(tǐ)粘度變(biàn)小。

3.1影響剪切粘度和流動(dòng)曲線(xiàn)的因素：

a、PVC分子量的大小：分子量高，熔體(tǐ)粘度高，不利於(yú)加工；

b、PVC樹脂顆粒形态：樹脂表面的形态結構疏松型，有利於(yú)增塑劑、潤滑劑和助劑的吸收，從(cóng)而有利於(yú)塑化，加工性能良好；

c、增塑劑(jì)：降低熔體粘度，改善熔體流動(dòng)加工加工性能；

d、潤(rùn)滑劑(jì)：降低熔體的粘度；

e、加工助劑(jì)：不同類型的加工助劑(jì)可以起到不同的作用，（詳細見(jiàn)加工助劑(jì)的作用）；

f、剪切速度：剪切速度增加，粘度降低。

3.2熔體的彈性效應：高分子聚合物的熔體在流動過程中伴随著(zhe)可以逆轉的高彈性形變(biàn)，包括法向應力效應（包軸現象），巴拉斯效應（出口膨脹）及熔體破裂現象。

a、擠出膨脹現象：指熔體擠出口模後(hòu)，擠出物的截面積大於(yú)口模截面積的現象。

通常分子量高，熔體粘度大，鏈段運動松馳需要的時間長(zhǎng)，彈性松弛變(biàn)慢，彈性效應明顯，出口膨脹程度比較小，膨脹比小：反之則相反。

b、不穩定流動(dòng)——熔體(tǐ)破裂現象：

二、PVC樹脂的改性加工

1、改性目的：PVC材料的一些缺陷：如熱穩定性差、硬質PVC制品呈脆性、耐熱性差、熔體粘度高，流動(dòng)性差，加工困難、增塑作用不穩定易析出、屬於(yú)極性聚合物屬於(yú)親水性與生物相容性差。

2、改性方法：通過(guò)不同的改性原理可以分爲(wèi)化學改性和物理改性。

通常我們在生産(chǎn)過程中應用的最多的就是物理改性，包括複合改性和共混改性及其他物理改性，其中複合改性主要有填充改性和纖維增強改性，共混改性則主要是指将PVC與其他高聚物混合在一起，從(cóng)而取得綜合性能良好的共混物。

3、共混改性的要點：

3.1如果是作爲(wèi)改善韌(rèn)性和加工性能的聚合物，則要求與PVC部分相容性；

3.2如是作爲永久增塑和改善熱(rè)變(biàn)形溫度的聚合物則要求有與PVC完全相容性。

4、共混改性的目的：提高韌(rèn)性、耐熱(rè)性、加工成型性能、阻燃性能等

4.1提高韌(rèn)性：通常用CPE、MBS、ABS、NBR、EVA及部分剛(gāng)性聚合物等等；

4.2耐熱(rè)性：使用耐熱(rè)改性劑(jì)；

4.3加工成型性能：所謂的加工助劑就是指少量加入就能夠明顯改善PVC的加工性能的特殊配合劑，大緻可以分爲可以促進PVC的塑化並(bìng)賦予其橡膠彈(dàn)性和賦予潤滑性兩大類。

4.3.1賦(fù)予橡膠彈(dàn)性型的高分子加工助劑的主要作用有：

a、促進(jìn)塑化，提高制品的光澤(zé)度；

b、提高熔體破裂時(shí)的熔體強(qiáng)度；

c、防止吹塑成型及真空成型時(shí)的收縮(suō)；

d、改善壓延加工時的儲(chǔ)料性，包輥(gǔn)性及熔體的均一性；

e、可以使擠(jǐ)出發(fā)泡的泡孔均一；

f、提高制品的外觀；

g、防止注塑時産生旋紋；

h、可以改善填料和顔(yán)料的分散性。

4.3.2賦(fù)予潤滑性型的高分子加工助劑(jì)的主要作用有：

a、延遲(chí)塑化，降低成型負(fù)荷；

b、改善熔體的金屬剝(bō)離(lí)性能；

c、防止表面粘料而降低其他的性能。

4.3.3主要原理：

a、促進塑化和延長塑化；

b、橡膠彈性的賦予；

c、改善成型時(shí)的熔體強(qiáng)度；

d、改善發泡成型；

e、改善注塑性能；

f、改善壓延加工性能；

g、潤滑性的賦予。

4.4其他改性：如阻燃性能、抗靜(jìng)電(diàn)性能等

三、PVC樹(shù)脂的加工原理及配料的組(zǔ)成

1、物料的組成及其作用：主要有PVC樹脂、熱穩定劑、增塑劑、潤滑劑、改性劑、填料、著(zhe)色劑、及其他加工助劑，在有特殊要求時還需要加入一些特殊的助劑，每一種組分在配方中都有其一定的作用並(bìng)最終影響制品的性能。

1.1PVC樹(shù)脂是配方中的主體成分，其分子量的高低及分子量的分布對(duì)其性能的影響：

分子量大小的影響：

a、随分子量的增加，分子鏈間(jiān)的引力和纏(chán)結程度增加，玻璃化溫度增加，制品的力學性能随之提高；

b、随分子量的增加，熔體粘度增加，流動(dòng)性變(biàn)差，加工困難程度增加。

分子量分布的影響：

a、分子分布太寬，則說明存在一定數量的分子其分子量偏低和偏高，前則導(dǎo)緻制品的力學性能降低，後則容易導(dǎo)緻加工困難，而且容易導(dǎo)緻制品外觀(guān)不佳；

b、是産生魚眼的重要原因：其一，PVC樹脂中存在部分超高分子量的分子，不容易吸收增塑劑，在正常加工條件下隻能與增塑劑膨潤而不能與配方中其他組分相容；其二，PVC樹脂中存在部分分子量偏高並(bìng)具有線性結構或物理内部結構過於(yú)緊密的分子，同樣難以塑化。

1.2穩定劑：是配方中不可缺少的組成部分，PVC樹脂在加熱或受熱過程中由於(yú)材料的特性，會逐漸分解，而變(biàn)色，從淡黃、黃色、黃橙色、紅橙色、棕色、棕褐色直到黑色，因此必需在配方中加入足夠的穩定劑方可以正常生産。常用的穩定劑有堿式鉛鹽穩定劑、金屬皂類穩定劑、有機錫穩定劑、複合穩定劑等四大類及其他一些環氧化合物等等。由於(yú)穩定劑的多樣性，在選用穩定劑時必需考慮以下幾點：優良的熱穩定性能、良好的配混工藝性能、對産品性能的影響。

a、堿式鉛鹽穩定劑；是目前使用量最大的穩定劑品種，具有優良的綜合性能如熱穩定性能、電性能、還有就是加工性能和低廉的價格優勢，但是鉛鹽有毒性，且制品不透明，目前已有相當(dāng)一部分産(chǎn)品已經禁止使用；

b、金屬皂類穩定劑：通常具有良好的光穩定性能、耐氣候性和優良的潤滑性能，但是通常需要兩種金屬皂或與堿式鉛鹽穩定劑配合使用而獲(huò)得良好的穩定效果。c、有機錫穩定劑：主要有脂肪酸有機錫，馬來酸有機錫和硫醇有機錫，起共同的特點(diǎn)是穩定性能效力高，透明性好、用量少和耐硫化污染，三者中熱穩定性數脂肪酸有機錫但差，但加工潤滑性能最好；

d、複(fù)合穩定劑：目前的複(fù)合穩定劑主要有鉛鹽複(fù)合穩定劑、鈣(gài)鋅複(fù)合穩定劑、還有少量其他複(fù)合穩定劑；

e、輔(fǔ)助穩定劑：本身具有比較弱的穩定性，但是能夠(gòu)改進其他穩定體系的穩定效果的化合物，主要有亞磷酸脂類、環氧化合物等等。

1.3增塑劑：可以使PVC樹脂産(chǎn)生在增塑可塑性、柔韌性、降低加工溫度、降低熱熔融溫度、改進流動性，但是在增塑範圍内降低模量、強度、硬度、玻璃化溫度、脆化溫度和提高沖擊性能；在反增塑範圍内則增加模量、強度、硬度和脆性。主要有金屬皂類，飽(bǎo)和烴類，脂肪酸及其脂類。

1.4潤滑劑：能夠改善PVC熔體的流動(dòng)性能和防止熔混物粘附設備(bèi)上的助劑。

1.4.1潤(rùn)滑劑(jì)的主要作用：

a、防止物料對(duì)加工設備(bèi)的粘附，使熔體能夠很好的轉移或輸送；

b、調(diào)整物料的熔化特性、熔體粘度和流變(biàn)特性；

c、提供适當(dāng)的潤滑，使物料在加工過程中産(chǎn)生适宜的摩擦生熱速度，獲得平衡溫度較低而質量較好的熔體，提供比較寬的加工條件；

d、最終影響(xiǎng)制品的性能：如透明性、耐化學性、耐氣(qì)候性等。

1.4.2按作用效果和機(jī)理可以分爲内潤滑劑(jì)和外潤滑劑(jì)，内外潤滑劑(jì)

a、内潤滑劑：與PVC的相容性較好，主要指聚合物熔體内部的潤滑，主要作用是降低聚合物熔體分子鏈之間的摩擦，並(bìng)具有改進熔體流動(dòng)性與均勻性的功能；

b、外潤滑劑：與PVC的相容性較小，主要牽涉相界的過(guò)程，主要作用是降低聚合物熔體和加工設備(bèi)、模具之間的摩擦或減小聚合物粒子之間的摩擦力。

1.4.3潤滑劑的選擇：

a、能夠很好地分散於(yú)PVC樹脂中並(bìng)且與其他助劑不互相幹擾；

b、不防礙(ài)PVC樹(shù)脂的塑化；

c、潤(rùn)滑效率高切能夠(gòu)持久；

d、不嚴(yán)重降低制品的質量，最好能夠(gòu)提高制品的質量。

1.4.3由於(yú)不同的加工工藝有不同潤滑要求，PVC的擠出成型所需要的潤滑劑的量與機器類型、螺杆結構、模具結構也有很大的關系，因此在具體選擇是還需注意以下幾點(diǎn)：

a、在成型工藝中剪切速率越快則需要内潤(rùn)滑效果越好，需要潤(rùn)滑劑(jì)的量越多；

b、在配方中未添加增塑劑(jì)時比添加增塑劑(jì)時需要更多的潤滑劑(jì)，同時還(hái)需要考慮某些穩定劑(jì)固有的潤滑性能；

c、在有增塑劑的配方中由於(yú)增塑劑已經具備(bèi)内潤滑作用，因此隻需要少量的内潤滑劑；

d、配方中内外潤滑劑(jì)應力求平衡，否則引起加工困難(nán)；

e、配方中填料比較多時應适當(dāng)增加潤滑劑(jì)的用量；

f、産(chǎn)品截面結構簡單(dān)且大的制品需要的潤滑劑少，反之則多。

1.5加工助劑(jì)：爲瞭(le)改善配混料的加工性能，（詳細見前面）

1.6抗沖(chōng)改性劑(jì)：（詳細内容見前面）

1.7填料：主要是爲瞭(le)降低生産成本，但是在一定程度上也可以改善制品的某些性能如收縮率，耐熱變(biàn)形溫度、增加制品的硬度等

1.8其他組分

四、硬質PVC的加工應用（我們(men)主要講(jiǎng)的是硬質管材和管件）

1.硬質PVC實壁管材；

1.1配方的基本原則：必須(xū)兼顧(gù)制品的性能和加工性能；

1.2硬質PVC實壁管材生産(chǎn)中經(jīng)常出現的問題：