發(fā)泡PVC管材

PVC-U芯層發(fā)泡管是一種新型塑料管材,它是以PVC樹脂中加 其人適量助劑,經(jīng)擠出機(jī)采用多層共擠生產(chǎn)工藝成型。目前世界上已廣泛采用此工藝。利用兩臺(tái)擠出機(jī)同時(shí)向一個(gè)配料模頭共擠出，其中臺(tái)擠出的PVC料在配料模頭中分成兩股熔融料流,這兩股熔融料流形成管材內(nèi)、外皮層;而另一臺(tái)擠出機(jī)將發(fā)泡PVC輸入到同一配料模頭中,處于內(nèi)、外層中間,即為芯層。由于PVC-U芯層發(fā)泡管材比硬質(zhì) PVC實(shí)壁管材具有更多的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。

我國(guó)共擠出 PVC-U芯層發(fā)泡管材于20世紀(jì) 90年代開始生產(chǎn)應(yīng)用近幾年來(lái)，已引進(jìn)法國(guó)、奧地利、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家地區(qū)共擠出PVC芯層發(fā)泡管材生產(chǎn)線十多條,而國(guó)內(nèi)大連、青島、濰坊、武漢、南通等地已有生產(chǎn)線20多條,有力地促進(jìn)了我國(guó)芯層發(fā)泡管材的生產(chǎn)與應(yīng)用。

1.選材與配方設(shè)計(jì)

(1)PVC管材發(fā)泡原理在PVC-U的加工過程中,物料中加人適量的發(fā)泡劑,在一定的溫度下發(fā)泡劑分解、釋放出的氣體在熔體中形成空隙,使PVC聚合物體積增大,相應(yīng)地降低了制品的密度。在擠出發(fā)泡過程中,發(fā)泡劑的膨脹發(fā)生在接近聚合物熔融溫度的環(huán)境中(擠出機(jī)筒),而膨脹必須發(fā)生在聚合物熔融之后,所以必須使發(fā)生在相同溫度下的膨脹與熔融兩個(gè)過程相互分開,才不會(huì)發(fā)生互相干擾,影響制品的質(zhì)量。

通過對(duì)不同發(fā)泡劑及加入量試驗(yàn),最佳配方必須要確保以下幾點(diǎn):①熔體內(nèi)部發(fā)泡倍率及泡孔尺寸均勻,無(wú)連續(xù)空穴,從而保證制品具有

良好的力學(xué)性能:②無(wú)微觀變化所致的強(qiáng)度下降;③表面無(wú)氣泡,表層盡可能密實(shí)。

含有發(fā)泡劑的PVC熔體在高溫下通過螺槽及模頭擠出時(shí),由螺桿施加在熔體上的壓力應(yīng)均勻地在模頭中釋放。為防止熔體提早發(fā)泡，模頭內(nèi)壓力應(yīng)高于發(fā)泡劑氣體的壓力,并盡可能使發(fā)泡階段后推。含有發(fā)泡劑的熔體必須在擠出模頭時(shí)才膨脹,若熔體在模頭中膨脹,會(huì)產(chǎn)生剪切力,破壞已形成的泡孔,導(dǎo)致制品表面粗糙。

PVC-U共擠發(fā)泡體系由PVC樹脂、改性劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑、成核劑等組成。比起普通PVC配方,該體系在配方設(shè)計(jì)時(shí)需考慮其組分對(duì) AC發(fā)泡效果的影響,以及熔體強(qiáng)度與泡孔結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

下面重點(diǎn)分析幾個(gè)影響因素。一般配方(質(zhì)量份)如下:

PVC 樹脂 100 HSt 0.5

穩(wěn)定劑 5~10 TiO2 2~4

改性劑 5~10 CaCO; 10

石蠟 0.5 發(fā)泡劑 0.1~0.4

(2)穩(wěn)定體系對(duì)AC發(fā)泡體系影響在生產(chǎn)中使用C作為發(fā)泡劑.AC的分解溫度愈高發(fā)氣量愈大。在共擠PVC發(fā)泡管材中,要求 AC分解溫度介于 PVC 塑化與分解溫度之間。在PVC發(fā)泡體系中,穩(wěn)定劑不僅用于防止樹脂在加工和使用過程中分解和變質(zhì),而且由于含有金屬離子而對(duì)AC發(fā)泡劑具有活化作用,可改善AC的發(fā)泡性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三鹽用量加大會(huì)明顯降低AC的分解溫度,但隨著用量加大,分解溫度又出現(xiàn)上升趨勢(shì)。同樣發(fā)氣量隨三鹽用量增加而略有上升,但用量過多,發(fā)氣量反而減少。

另外實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明PS用量的增大也能降低AC的分解溫度，但發(fā)泡量隨之減少，見表1-52。

表1-52 PbSt用量對(duì)發(fā)泡的影響序號(hào) nS用量(質(zhì)量份) AC分解溫度/℃ 發(fā)氣量/mL*g'

Bast 是一種對(duì)AC有抑制作用的穩(wěn)定劑,BaSt用量少則 AC 分解溫度低,放氣量多;含量多時(shí)，由于起抑制作用,AC放氣量減少,分解溫度也高,見表1-53。

表1-53 BaSt 用量對(duì)發(fā)泡的影響

序號(hào) BSt用量(質(zhì)量份) AC分解溫度/℃ 185 220 發(fā)氣量/mL.g-'

從表1-53 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,不同鉛鹽對(duì)AC 發(fā)泡影響不同,因而在配方設(shè)計(jì)時(shí)不能使用單一鉛鹽穩(wěn)定劑，必須采用協(xié)同效應(yīng)。所以在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)穩(wěn)定體系要進(jìn)行調(diào)整,以找出最佳配方。

(3)加工改性劑的影響ACR改性劑的加入改善PVC樹脂的熔體強(qiáng)度,使發(fā)泡過程中泡孔壁能承受泡孔氣體壓力,不致破裂造成大的空穴。ACR用量增多,熔體粘度增大,限制了空穴的形成,利于形成細(xì)小的泡孔。所以，ACR用量增大,使PVC發(fā)泡效果更好。發(fā)泡效果與表觀粘度有很大關(guān)系,隨著表觀粘度降低,制品密度減小。一般而言。熔體粘度大,氣泡膨脹的速度下降,限制空穴的形成,利于形成細(xì)小的泡孔,發(fā)泡管的密度也隨著ACR用量增加而增大,因?yàn)榇蟮呐菘诇p少了?？梢?/span>ACR對(duì)發(fā)泡成型有改善作用,見表1-54。

表1-54 ACR用量對(duì)發(fā)泡的影響

ACR用量(質(zhì)量份) 2 3

密度/gam-1 0.72 0.88 0.97