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PVC發泡板材-各類助劑之間的不平衡表征/鈣鋅穩定劑廠家

杭州泓納科技有限公司,PVC穩定劑,改性劑,氧化聚乙烯蠟

1、穩定劑

   聚氯乙烯(PVC)具有良好的耐酸堿性、耐磨性、電絕緣性、難燃自熄性及價格低等優點,是一種應用十分廣泛的熱塑性塑料。盡管PVC具有上述諸多的優點,但卻有一個致命的缺點,即熱穩定性能差。PVC通常加熱到140℃時就開始降解,而它的加工成型溫度在160-200℃左右,因此,加工成型時必須加入熱穩定劑來抑制PVC的降解。目前傳統的熱穩定劑主要以鉛鹽類、有機錫類、金屬皂類等含金屬離子的熱穩定劑為主。

熱穩定劑的作用為:  

  1)中和HCl 有機酸的金屬皂類、某些無機酸的堿式鹽類、環氧化合物、胺類、金屬醇鹽和酚類及金屬硫醇鹽等都能迅速地與PVC分解放出的HCl反應,生成無害的化合物,起穩定作用。顯然,這類穩定劑僅通過接受和中和HCl起抑制作用,并不能預防PVC的分解! 

  2)取代不穩定氯艦原子 不穩定氯原子在PVC降解過程中扮演重要角色。因此,最有效的穩定劑應該在PVC發生分解前,與PVC分子中的薄弱環節—不穩定氯原子發生取代反應,以對熱更為穩定的基團置換易引起降解的不穩定氯原子。重金屬羥酸鹽和硫醇鹽可以擔當這種角色。然而,進一步的研究表明,這些鹽類也與HCl起反應,從而減少了起取代反應的有效量;而且,形成的重金屬氯化物將促進PVC的降解。故利用重金屬羥酸鹽和堿金屬或堿土金屬羥酸鹽、環氧化合物的協同作用,提高穩定效能! 

   3)與不飽和部位反應    

利用某種穩定基團與PVC鏈上的不飽和雙鍵起加成反應,從而抑制脫HC1,并因使共軛多烯的雙健打開而起消色作用,這是又一種有效的穩定作用。例如金屬硫醇鹽與HCf反應生成硫醇,而硫醇可與雙鍵發生加成反應,在PVC鏈上形成穩定的硫醚鍵! 

   4)飩化雜質    

亞磷酸三元酯等一類穩定劑有中和或鈍化某些樹脂雜質、痕量金屬污染物、引發劑殘余物等的作用,使PVC樹脂熱穩定性提高! 

單一穩定劑往往不如滿足多種要求,多種穩定劑復合是經常采用的手段,最理想的復合效果是產生協同效應。

   PVC發泡制品上應用最多的穩定劑是鉛鹽穩定劑和鈣鋅穩定劑,隨著環保的要求越來越嚴以及鈣鋅穩定劑的性價比越來越高,鈣鋅穩定劑的應用開始變得越來越廣泛。板材特別是寬幅板材在擠出加工中,熔融物料在模具內流動距離遠、滯留時間長,這對配方的熱穩定性和流動性有較高的要求,作為戶外用戶的話還必須具有高度的耐侯性,因此板材用鈣鋅穩定劑除了優異的長期熱穩定劑外還需要含有高效的抑制初期著色的輔助熱穩定劑和提供耐侯性的光穩定劑     

穩定劑不足,板面發黃、糊料、制品脆性大、強度降低、發泡率低;穩定劑過多,發泡劑提前分解,氣體會從加料孔和真空孔溢出,有型腔結構的會裂筋或者收縮痕;

2、潤滑劑的功能

2.1增加熔融指數 

   聚合物熔體的熔融指數是表征其加工流動性的重要參數。一般隨著溫度升高﹐熔融指數增加﹐熔體的流動速率增加。由于受材料熱穩定性等因素的限制,加工溫度不可能無限度的升高。而且靠提高加工溫度降低熔體黏度還會增加能耗。這時,添加適量的內潤滑劑能夠改變樹脂熔體的流變行為﹐有效的增加熔融指數,達到降低熔體黏度﹐提高熔體流動性之目的。

2.2減小內生熱 

 內生熱即聚合物流動過程內部磨擦產生的熱。在高速加工成型工藝中﹐高剪切使大量的機械能轉化為熱能﹐熔體黏度越大﹐剪切力越強﹐因此產生的內生熱越多。

   內生熱的不良后果會導致聚合物熔體局部過熱﹑使其熱穩定性下降。添加內潤滑劑可以有效的降低熔體黏度,有效減小內生熱?赡軒淼牟涣己蠊堑腿廴陴ざ瓤赡苁棺⑺艹尚偷燃庸るy以進行﹐這種情況下,我們應該選擇能夠賦予樹脂內部結構單元足夠高的潤滑性 。同時又對聚合物溶劑化作用極小的潤滑劑。這樣就就可以通過減少樹脂內部界面的磨擦生熱或將產生的內生熱盡快散逸而提高加工穩定性﹐也避免了熔融黏度的降低和制品熱變形溫度下降等問題。

2.3脫模作用 

聚合物加工后期,制品成型。這時需要比較容易的從磨具上脫落下來,以提高加工效率和產品的質量。這時可以添加具有脫模作用的潤滑劑。脫模作用的潤滑劑一般為外潤滑劑﹐多是極性化合物﹐它們與樹脂兼容性有限﹐能夠從熔體遷移到表面﹐極性基團與金屬表面具有一定的親和性。這樣在熔體和金屬表面之間形成一層相對穩定﹑互為隔離的分子層﹐因此抑制聚合物熔體與加工機械表面之間的粘著。

2.4 延遲塑化作用 

延遲塑化作用是外潤滑性在塑料加工中的另一種表現形式。在PVC加工中﹐PVC樹脂是在剪切形變作用下熔融并與各種助劑均勻混合的﹐在具體情況下對樹脂熔融的要求并不一致。例如在成型過程的初級階段往往并不希望樹脂微粒過早熔化﹐有時為了獲得最終制品的最佳力學性能并不要求樹脂完全熔融﹐這在高抗沖聚氯乙烯加工中表面的尤其明顯。通過在樹脂中配合兼容性較低的潤滑劑﹐可以在加工溫度下遷移到樹脂微;蛉垠w表面﹐從而在樹脂微;蛉垠w表面與加工機械金屬表面形成潤滑層﹐使之產生良好的滑動﹐削弱剪切變形作用﹐達到延緩樹脂塑化的目的。

2.5防止熔體破裂 

在高速剪切速率下的高黏度會導致所謂熔體破裂的表面現象﹐這是因為析出物質在流道內經歷規則的粘附/滑動轉變。

2.6改善制品的自潤滑性  

許多塑料制品要求有很好的表面潤滑效果﹐例如齒輪﹐具有外潤滑效果的潤滑劑往往可以通過向制品表面的遷移或滲出形成自潤滑層﹐產生永久的潤滑作用。

2.7爽滑和防粘連作用 

對于比表面積較大的塑料制品﹐表面粘連往往會給其生產或應用帶來諸多困難﹐許多具有外潤滑作用的潤滑劑向制品表面遷移較大﹐而且冷卻后能夠形成一個分布均勻的薄涂層﹐由于兩個界面插入隔離層﹐因此既賦予制品的表面滑動性﹐又不致造成表面粗糙﹐這種功能助劑稱為爽滑劑。

2.8外潤滑劑     

發泡制品上應用最多的外潤滑一般有石蠟、PE蠟,石蠟容易析出,所以一般使用PE蠟。     

外滑不足,擠出機4、5區溫度,不易控制,易超溫,板面出現大泡、串泡、發黃、板材表面粗糙;摩擦剪切熱增大,引起物料分解,板面發黃、糊料;     

外滑過多,塑化不良,致使模具內腔結垢和制品表面析出,易出現白帶、壁厚不均和某些癥狀在表面不定期來回移動現象;

2.9 內潤滑劑     

常用內潤滑劑有硬脂酸、60、單甘脂、316等。     

內潤滑不足,物料分散性不好,塑化不均,制品厚度難以控制,發泡板中間厚兩邊薄,還可能出現白帶、與模腔粘附及局部過熱等現象;     

內潤滑過多,發泡制品發脆,耐熱性能下降,并在一定的溫度和熔壓作用下轉變為外潤滑,致使潤滑失衡;     

內、外潤滑均不足,熔體粘度較大,塑化扭矩較大,熔體粘壁現象嚴重,物料表面有黃色的分解線,表面光滑性較差,制品力學性能降低;     

內、外潤滑均過量,塑化扭距較小,熔體塑化明顯不足,雖然制品光滑度好但壓點黏合較差,嚴重影響制品力學性能;     

內潤滑較少,外潤滑較多,塑化時間明顯的延長,塑化扭矩減小,制品成型困難,變脆;   

內潤滑較多,外潤滑較少,塑化時間明顯縮短,有較嚴重的粘壁現象,熱穩定時間縮短,制品表面有分解黃線;

3、碳酸鈣     

碳酸鈣(calcium carbonate)分子式為CaCO3,分子量為100,是白色粉末,無色無味,無毒,相對密度為2.71。熔點為1339℃。微溶于水,10%懸浮液pH值為8~10。遇稀酸或加熱至825℃分解,生成氧化鈣,放出二氧化碳。

碳酸鈣是最常用的填料,資源豐富,價廉。碳酸鈣填料有輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣之分,作為填料最常用的是輕質碳酸鈣,有工業沉淀碳酸鈣和超細活性碳酸鈣系列。

輕質碳酸鈣即沉淀法碳酸鈣,由天然石灰石煅燒成石灰,再投入水中消化,在得到的石灰乳(氫氧化鈣水乳液)中通入二氧化碳進行碳酸化,使碳酸鈣沉淀,收集沉淀、烘干而成。沉淀法碳酸鈣粒度均勻,比表面積大,等聚合物基料中分散性較好。

超細碳酸鈣是一種特殊結晶型的、平均粒徑小于0.4um的碳酸鈣細微粉末,全部通過325目篩,吸油量≦40mL/100g,水分≦0.4%。

活性碳酸鈣(膠質碳酸鈣)是指用高級脂肪酸等化學物質進行處理得到的碳酸鈣填料。將碳酸鈣用脂肪酸(如硬脂酸、月桂酸、癸酸等)或脂肪酸鹽的溶液、有機硅烷偶聯劑等進行表面處理,能使填料微粒表面包覆一層疏水性有機物質。通過改性,可改善填料與聚合物的相容性和結合力,降低填料本身的吸水性,用于聚氨酯密封膠等體系,可提高貯存穩定性,并可增加填料用量而不降低制品性能。

微細活性碳酸鈣平均粒徑≦1.0um,吸油值為85~110mL/100g,碳酸鈣(以干基計)≧96.0%,活化率≧96%,水分≦0.50%,白度≧90。脂肪酸含量為(1.0±0.5)%。堆密度為0.40~0.60g/mL,比表面積(BET)一般在25~50m2/g。

重質碳酸鈣又稱石粉,是將天然石灰石經選礦、干式粉碎、分級而制得。種類有重質活性碳酸鈣、重質超細碳酸鈣、重質微細碳酸鈣及各種白度(85~95)各種細度(120~600目)的重質碳酸鈣。重質碳酸鈣按細度由粗到細分為單飛粉、雙飛粉、三飛粉和四飛粉。以三飛粉為常用,其碳酸鈣含量≧95%,水分≦0.5%,45um篩余物≦0.5%。

   發泡制品一般選用粒徑1200目左右的輕鈣為宜,鈣粉容易吸潮而在制品表面形成氣泡、銀紋等,影響外觀和物理性能,因此注意雨季存儲。   

當碳酸鈣粒徑過大時,易混合不均,混合料塑化時間延遲,螺桿扭矩較低;當碳酸鈣粒徑過小時,容易發生團聚,由小顆粒變成大顆粒,類似于顆粒過大后果;   

當碳酸鈣劑量過少,泡孔缺少核芯,泡孔數量減少,發泡率降低;   

當碳酸鈣劑量過多,組分中樹脂相對含量減少,熔體強度降低,板斷面容易出現破泡;

4、發泡調節劑      

PVC發泡調節劑屬于丙烯酸酯類加工助劑,有著普通加工助劑的一切性能,跟PVC具有其他材料無可比擬的相容性,能夠在較低點的溫度實現PVC的熔融塑化,并能加快塑化,形成凝膠網絡,進而提高熔體流動性和表面光澤度。我們清楚PVC屬于非晶材料,隨熔體溫度的提高熔體強度降低,反之隨熔體溫度降低熔體強度提高。     

能夠大大提高PVC物料的熔體強度。工業生產的PVC分子量一般在5萬-11萬,發泡調節劑的分子量大大超過PVC的分子量,可以很好地將PVC分子纏繞在一起,通過用量調整,可以使起泡核在可控范圍內膨脹,阻止氣泡發生以及氣體溢出,并能固化泡體,防止泡體塌陷,形成大量均勻的小氣泡。我們知道當一個大氣泡被分解成無數小氣泡時,氣泡的比較面積會大大增加,而制品的體積不變,因此密度會大大降低。     

當然,發泡調節劑分為很多品種,只為更多的產品設計。例如發泡板,自由發泡板,比較薄,需要更好的流動性和較低的熔體強度,在選擇上就需要選擇塑化較快,熔體強度稍小的發泡調節劑,而結皮發泡櫥柜板,對于熔體強度要求比較高,應該選擇熔體強度大的發泡調節劑。對于發泡調節劑,塑化快與熔體強度大是個矛盾體,塑化快而熔體強度大,勢必會在發泡制品上有更好的效果     

發泡調節劑一般是指粘度在10以上的丙烯酸酯類加工助劑,其中生態木、護墻板等木塑類發泡制品一般使用塑化快的類型,發泡板尤其是櫥柜板一般選用塑化慢熔體強度大的發泡調節劑。     

發泡調節劑不足,熔體強度差,泡孔不均勻,斷面會出現泡孔,密度增大;     

發泡調節劑過多,熔體強度太大,熔體內氣泡無法擴展,產品密度高,板面易出現波浪紋,扭曲變形等;

5、發泡劑   

發泡劑用量最多的莫過于AC黃色發泡劑和NC白色發泡劑,AC在分解過程中會放出大量的熱,導致制品發黃,且分解會有少量氨味;NC在分解過程中會吸收熱量,且分解無味,因此發泡制品中一般兩種協調使用。     

發泡劑用量不足,發泡倍率低,制品泡孔少,密度偏大;     

發泡劑用量過多,熔體強度會變低,制品難以成型,發泡板斷面易產生泡孔;超過一定的范圍,制品密度反而變大;     

黃發泡劑偏多,白發泡劑偏少,斷面易出現大而圓的泡孔。     

因此,各種助劑的用量都有一個度和相互制約的關系,量少不行,也并非量多不好,在生產實踐中一定要經過反復試驗,充分發揮各種原材料的協調效應,找到最佳平衡點,充分提高熔體強度和發泡效率,延長開機時間。


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