PVC塑料门窗设计作业doc

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,型材配方设计,1,聚氯乙烯是世界上实现工业化时间最早，应用范围最广泛的通用型热塑性塑料。纯聚氯乙烯树脂的分解和塑化温度极为接近，当加热到100时，就会发生分解，放出氯化氢，所以用纯聚氯乙烯树脂是不能加工制造塑料制品的，必须加入各种助剂，改善聚氯乙烯性能，才能获得性能各异、用途广泛的各种制品。因此，聚氯乙烯配方设计是聚氯乙烯制品加工的前提和重要工序。,PVC树脂,热稳定剂,润滑剂,加工改性助剂,冲击改性剂,光稳定剂,填料和着色剂,螺杆挤出,2,树脂应选择PVC-S,G,5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在,1000-1200,的聚氯乙烯树脂。,型号,粘数,平均聚合度,适用制品,SG-1 154-144 1800-1650 高级电绝缘材料,SG-2 143-136 1650-1500 电绝缘材料、一般软制品,SG-3,135-127,1500-1350 电绝缘材料、农膜、塑料鞋,SG-4 126-118 1350-1200,一般薄膜、软管、异型材、高,强度硬管,SG-5,117-107,1150-1000 异型材、硬管、透明及其它制品,SG-6 106-96,950-850 透明片、硬板、唱片、纤维,SG-7 95-85 850-750 透明片、管件、吹塑瓶,SG,-,8 750-650 透明片、管件、吹塑瓶,从-,7,到-,1,，PVC的相对分子质量逐渐增大，材料的强度、刚度、韧性,耐热及耐低温性越好，但是成型加工性能越差。,一、树脂的选择,3,纯的PVC树脂对热极为敏感，当加热温度达到90Y：以上时，就会发生轻微的热分解反应，当温度升到120C后分解反应加剧，在150C，10分钟，PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色红色棕色黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应，最后导致大分子链断裂。,常用稳定剂品种：,1、铅盐类,铅盐类是PVC最常用的热稳定剂，也是十分有效的热稳定剂，其用量可占PVC热稳定剂的70以上。,铅盐类稳定剂的优点：热稳定性优良，具有长期热稳定性，电气绝缘性能优良，耐候性好，价格低。,铅盐类稳定剂的缺点：分散性差、毒性大、有初期着色性，难以得到透明制品，也难以得到鲜明色彩的制品，缺乏润滑性，易产生硫污染。,二、热,稳定剂,4,2、金属皂类,为用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂，其热稳定性虽不如铅盐类，但兼具润滑性。金属皂类可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、环烷酸等)的金属(铅、钡、镉、锌、钙等)盐，金属皂类一般不单独使用，常常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无毒，除Pb、Ca外都透明，无硫化污染，因而广泛用于软质PVC中，如无毒类、透明类制品等,。,硬脂酸钙(CaSt)，加工性能好、热稳定能力较低，无硫化污染，无毒，常与Zn皂并用。,3、有机锡类,有机锡类为热稳定剂中最有效的，在透明和无毒制品中应用最广泛的一类，其突出优点为：热稳定性好，透明性好，大多数无毒。缺点为价格高，无润滑性。,有机锡类大部分为液体，只有少数为固体。可以单独使用，也常与金属皂类并用。,有机锡类热稳定剂主要包括含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。,5,4,、复合铅盐稳定剂,铅盐稳定剂价格低廉，热稳定性好，一直被广泛使用，但铅盐的粉末细小，配料和混合中，其粉尘被人吸入会造成铅中毒，为此，科技人员又研究出一种新型的复合铅盐热稳定剂。这种复合助剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合，以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散，同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状，也避免了因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份，被称作为全包装热稳定剂。,复合热稳定剂有利于规模生产，为铅盐热稳定剂的发展提供了新的方向。复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅的含量，目前所生产的复合铅盐稳定剂含铅量一般为20-60；在PVC塑料门窗型材生产上的用量为356份。,6,1、润滑剂作用,润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力，降低熔体粘度，提高熔体的流动性，避免熔体与设备的粘附，提高制品表面的光洁度等。,2、润滑剂的分类,(,1,) 按润滑剂的作用分类，分为内，外润滑剂。其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润滑剂与树脂亲和力大，其作用是降低分子间的作用力；外润滑剂与树脂的亲和力小，其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。,三、,润滑剂,7,在不同加工温度下，内、外润滑剂的作用也会发生变化，如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压延成型初期，由于加工温度低，与PVC相容性差，主要起外润滑作用；当温度升高后，与PVC相容性增大，则转起内润滑剂作用。,(,2,) 按润滑剂的组成可分为：饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。,1、,饱和烃类液体,石蜡：俗称白油，为无色透明液体，可用作PVC的透明性外润滑剂，用量为05份左右，用量大会严重影响焊角强度。低分子量聚乙烯，又称聚乙烯蜡，外观为白色或淡黄色固体粉末，透明性差，可用于PVC挤出和压延加工外润滑剂，用量一般为05份以下。,2、,金属皂类既是优良的热稳定剂，又是一种润滑剂，其内、外润滑作用兼有，不同品种侧重稍有不同，润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。,3、脂肪酸类 如硬脂酸，是仅次于金属皂类而广泛应用的润滑剂，可用于PVC，用量少时，起内润滑作用；用量大时，起外润滑作用。硬脂酸的加入量低于05份。）,8,1、加工助剂的作用原理,由于PVC熔体延展性差，易导致熔体破碎；PVC熔体松弛慢，易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等。因此，PVC加工时往往需要添加加工助剂，以改善其熔体述缺陷。,加工助剂为可以改善树脂加工性能的助剂，其主要作用方式有三种：促进树脂熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。,2、常用加工改性剂一ACR,ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。除可用做加工助剂外，还可用做冲击改性剂。,ACR加工改性剂的重要作用是促进PVC的塑化，缩短塑化时间，提高熔体塑化的均匀性，降低塑化温度。在PVC塑料门窗型材中一般使用量为1.5-3份。,四,、加工改性助剂,9,高分子材料改性的一个重要内容是改善其耐冲击性能，PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料；抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后，冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利用粒子自身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长，吸收掉传人材料体内的冲击能，从而达到抗冲击的目的。改性剂的颗粒很小，以利于增加单位重量或单位体积中改性剂的数量，使其有效体积份数提高，从而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性剂。,五,、冲击改性剂,10,用于PVC树脂的具体品种有：,(1)氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中进行悬浮氯化的粉状产物，随着氯化程度的增加使原来结晶的HDPE逐渐成为非结晶的弹性体。作为增韧剂使用的C?E，含C1量一般为25-45。CPE来源广，价格低，除具有增韧作用外，还具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化学药品性。目前在我国CPE是占主导地位的冲击改性剂，尤其在PVC管材和型材生产中，大多数工厂使用CPE。加入量一般为515份。CPE可以同其它增韧剂协同使用，如橡胶类、EVA等，效果更好，但橡胶类的助剂不耐老化。,(2)ACR为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物，ACR为近年来开发的最好的冲击改性剂，它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR属于核壳结构的冲击改性剂，甲基丙烯酸甲酯丙烯酸乙酯高聚物组成的外壳，以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性，在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好，表面光洁，耐老化好，焊角强度高的特点，但价格比CPE，高13左右。国外常用的牌号如K-355，一般用量610份。目前国内生产ACR冲击改性剂的厂家较少，使用厂家也较少。,11,光稳定剂,PVC制品多数暴露在阳光和其它各种光线下，根据制品应用环境添加一定量的光稳定剂可防止和延缓其分解和老化，延制品使用寿命。,光稳定剂大体可以分为四类：,(1)光屏蔽剂。如钛白和碳黑，可以阻挡紫外线进入型材的内部，以阻止聚合物的光降解进行。如加入2的碳黑的PVC片材其耐老化程度比不加碳黑的PVC片材提高20倍。钛白对型材的耐老化程度有较大的提高，在PVC塑料门窗型材中的使用量在3-6份。,(2)紫外线吸收剂。可以强烈吸收280-400 nm的紫外线，转换成可见光或热量。用量一般为0.1-0.5。但价格较高。,(3)淬灭剂。主要是消灭受激发的聚合物分子的能量，使之回到基态。一般与其它光稳定剂配合使用，用量0.1-0.5。,(4)自由基捕捉剂。是一种高效的光稳定剂，它捕捉光降解分解出的自由基，终止降解反应的进行用量0.02-0.5。,六,、常用的其它助剂,12,使用填料的主要目的是占据空间以降低成本，当然，一些填料也赋予材料一些特殊的性能，如阻燃、导电、导热、刚性等。,填料的主要指标为：白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。,其主要品种有：,(1)碳酸盐类：主要为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性碳酸钙。一般在PVC塑料型材使用的是活性轻质碳酸钙，粒径为300目-700目。,(2)炭黑：如天然气槽黑、混气槽黑、高耐磨炉黑、热裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡胶的补强，有些品种亦作填充剂，如用于导电和防静电高分子材料制品中。,(3)硫酸盐类：有硫酸钡、硫酸钙、锌钡白(立德粉)等，主要作填充剂，也有着色作用，硫酸钡可减少X光透过度。,(4)金属氧化物：如氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铁、磁粉等，作填充剂和着色剂。,(5)金属粉：如铝、青铜、锌、铜、铅等粉末，作装饰用和改善导热性。在塑料型材生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的型材。,(6)含硅化合物：陶土中最常使用的为高岭土，作填充剂。硬质陶土有补强作用。滑石粉作填充剂。,(7)纤维类：如玻璃纤维、硼纤维、碳纤维等，作增强剂。,七,、填料,13,PVC型材配方设计原则,PVC塑料型材配方设计原则,1、树脂应选择PVC-S,G,5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在,1000-1200,的聚氯乙烯树脂。,2、须加入热稳定体系。根据生产实际要求选择，注意热稳定剂之间的协同效应和对抗效应。,3、须加入冲击改性剂。可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力，加入量在8-12份。CPE价格较低，来源广泛；ACR耐老化能力、焊角强度高。,4、适量加入润滑系统。润滑系统可以降低加工机械负荷，使产品光滑，但过量会造成焊角强度下降。,5、加入加工改性剂可以提高塑化质量，改善制品外观。一般加入ACR加工改性剂，加入量1-2份。,6、加入填料可以降低成本，增加型材的刚性但对低温冲击强度影响较大，应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加人，加入量在5-15份。,7、必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用。加入量在4-6份。必要时可以加入紫外线吸收剂以增加型材的耐老化能力。,8、适量加入兰色和荧光增白剂，可以明显改善型材的色泽。,9、在设计配方中应尽量简化，尽量不加入液体助剂，并且根据混合工序要求分批按加料顺序把配方分为I号料、号料、号料分别包装。,14,配方,设计,1、有机锡稳定剂配方PVCSG-5 100份硫醇锡(京锡8113) 2-3份硬脂酸钙 1-2份ACR401 1-2份CPE(35) 8-10份活性轻钙 6-8份钛白(金红石型) 4-6份PE蜡 0.5-1份该配方特点：无毒，粉尘污染小，型材焊接强度高。缺点：价格高，生产时有味，,不能与使用铅盐稳定剂的PVC物料混合使用。,2,、复合铅盐稳定剂配方PVC-SG5 100份复合铅(HJ-301) 5 份硬脂酸 0.3份ACR401 2 份CPE(35) 10 份活性轻钙 6 份钛白(金红石型) 4 份该配方特点：生产中铅污染小，加工流动性好，操作简便，价格适中。,15,