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PVC異型材發(fā)脆的原因以及解決方法

pvc異型材發(fā)脆基本上在制品的物理、力學(xué)性能上得到充分體現(xiàn)。其主要特征為:下料時(shí)崩口、冷沖破裂。造成型材制品物理、力學(xué)性能差的原因有很多,主要表現(xiàn)為以下幾種:

  一、配方及混料工藝不合理:

  1、填料過多:

  針對目前市場上型材價(jià)格低,而原材料價(jià)格上漲的格局,型材廠家都是在降低成本上作文章。正規(guī)的型材廠家通過配方的優(yōu)化組合,是在不降低質(zhì)量的前提下,降低了成本;有些廠家卻在降低成本的同時(shí)也降低了制品質(zhì)量。

  由于配方組份的原因,直接有效的辦法是增加填料,在PVC-U塑料異型材中常用的填料為碳酸鈣。在以前的配方體系中多數(shù)是填加重鈣,其目的是增加剛性和降低成本,但重鈣由于本身粒子形狀不規(guī)則而且粒徑比較粗與pvc樹脂本體的相溶性差,所以其添加份數(shù)很低,而且份數(shù)加大時(shí)會對型材的色澤和表觀造成影響。

  隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在大多采用超細(xì)輕質(zhì)活化碳酸鈣、甚至是納米級碳酸鈣、其不僅起到增加剛性和填充的作用,而且還具有改性的作用,但是其填加量并不是無限度的,其比例應(yīng)該加以控制?,F(xiàn)在有些廠家為了降低成本將碳酸鈣加到20-50質(zhì)量份,這大大降低了型材的物理力學(xué)性能,造成本章所說的型材發(fā)脆現(xiàn)象。

  2、抗沖擊改性劑添加種類、數(shù)量:

  抗沖擊改性劑是在應(yīng)力作用下,能夠提高聚氯乙烯破裂總能量的一種高分子聚合物。目前硬質(zhì)聚氯乙烯的抗沖擊改性劑的主要品種有CPE、ACR、MBS、ABS、EVA等,其中CPE、EVA、ACR改性劑的分子結(jié)構(gòu)中不含雙鍵,耐候性能好,適宜做戶外建筑材料,它們與PVC共混,能有效的提高硬聚氯乙烯的抗沖擊性能、加工性、耐候性及在一定范圍內(nèi)提高焊角強(qiáng)度。

  在PVC/CPE共混體系中,其沖擊強(qiáng)度隨CPE的用量增加而增加,呈S形曲線。添加量在8質(zhì)量份以下時(shí),體系的沖擊強(qiáng)度增長幅度非常??;添加量在8-15質(zhì)量份時(shí)增加幅度大;之后增長幅度又趨于平緩。當(dāng)CPE用量在8質(zhì)量份以下時(shí)不足以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);當(dāng)CPE用量在8-15質(zhì)量份時(shí),其在共混體系中連續(xù)均勻分散,形成分相不分離的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使共混體系的沖擊強(qiáng)度增長幅度大;當(dāng)CPE用量超過15質(zhì)量份時(shí),就不能形成連續(xù)均勻的分散,而是有部分CPE形成凝膠狀,這樣在兩相界面上就不會有適宜分散的CPE顆粒來吸收沖擊能量,因而沖擊強(qiáng)度增長趨于緩慢。

  而在PVC/ACR共混體系中,ACR可顯著提高共混體系的抗沖擊性能。同時(shí)“核一殼”粒子可均勻分散在PVC基體中,PVC是連續(xù)相,ACR是分散相,分散在PVC連續(xù)相中與PVC相互作用,起到加工助劑的作用,促進(jìn)PVC的塑化和凝膠化,塑化時(shí)間短,具有很好的加工性能。成形溫度和塑化時(shí)間對缺口沖擊強(qiáng)度影響較小,彎曲彈性模量下降也小。一般用量在5-7質(zhì)量份,經(jīng)ACR改性的硬PVC制品有優(yōu)良的室溫沖擊強(qiáng)度或低溫沖擊強(qiáng)度。

  而經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證,ACR與CPE相比抗沖擊強(qiáng)度要高30%左右。因此在配方中盡可能采用PVC/ACR共混體系,而用CPE改性且用量低于8質(zhì)量份時(shí)往往會引起型材發(fā)脆。

  3、穩(wěn)定劑過多或過少:

  穩(wěn)定劑的作用是抑制降解,或與釋放出的氯化氫反應(yīng)以及防止聚氯乙烯加工時(shí)變色。

  穩(wěn)定劑根據(jù)種類不同用量也不同,但總的一點(diǎn)來說,用量過多會推遲物料的塑化時(shí)間從而使物料出口模時(shí)還欠塑化,其配方體系中各分子之間沒有完全溶合,其分子間結(jié)構(gòu)不牢固造成。而用量過少時(shí)會造成配方體系中相對低分子物降解或分解(也可以說成過塑化),對各組份分子間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性造成破壞。

  因此穩(wěn)定劑用量多少也會對型材的抗沖擊強(qiáng)度造成影響,過多或過少都會造成型材強(qiáng)度降低引起型材發(fā)脆現(xiàn)象。

  4、外潤滑劑用量過多:

  外潤滑劑與樹脂相溶性較低,能夠促進(jìn)樹脂粒子間的滑動,從而減少摩擦熱量并推遲熔化過程,潤滑劑的這種作用在加工過程早期(也就是在外部加熱作用和內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦熱使樹脂完全熔化和熔體中樹脂失去識別特征之前)是非常大的。

  外潤滑劑又分前期潤滑和后期潤滑、潤滑過度的物料在各種條件下都表現(xiàn)為較差的外形,如果潤滑劑用量不妥,可能造成流痕,產(chǎn)量低,渾濁,沖擊性差,表面粗糙、粘連,塑化差等。特別是用量過多時(shí),就會造成型材的密實(shí)度差、塑化差,而導(dǎo)致沖擊性能差,引起型材發(fā)脆。

  5、熱混加料順序、溫度設(shè)值以及熟化時(shí)間對型材的性能也有決定性的因素:

  PVC-U配方的組分很多,所選擇加料順序應(yīng)有利于發(fā)揮每種助劑的作用,并有利于提高分散速度,而避免其不良的協(xié)同效應(yīng),助劑的加料順序應(yīng)有助于提高助劑的相輔相成效果,克服相克相消的作用,使應(yīng)在PVC樹脂中分散的助劑,充分進(jìn)入PVC樹脂內(nèi)部。

  典型的鉛鹽穩(wěn)定體系配方加料順序如下:

  a.低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),將PVC樹脂加到熱混鍋中;

  b.在60℃時(shí),高速運(yùn)轉(zhuǎn)下加入穩(wěn)定劑及皂類;

  c.在80℃左右,高速運(yùn)轉(zhuǎn)下加入內(nèi)潤滑劑、顏料、抗沖擊改性劑、加工助劑;

  d.在100℃左右,高轉(zhuǎn)速下加入蠟類等外潤滑劑;

  e.在110℃,高速運(yùn)轉(zhuǎn)下加入填料;

  f.在110℃-120℃低轉(zhuǎn)速下排出物料至冷混桶中進(jìn)行降溫;

  g.冷混至料溫降至40℃左右時(shí),卸料過篩。

  上面加料順序較為合理,但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,根據(jù)自身的設(shè)備及各種條件也有所不同,多數(shù)廠家除樹脂外,其他助劑一同加入。還有的是輕質(zhì)活化碳酸鈣同主料一起加入等等。這就要求企業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本企業(yè)的特點(diǎn)制定出適合自己的加工工藝及投料順序。

  一般熱混溫度在120℃左右,溫度太低時(shí)物料達(dá)不到凝膠化和混料均勻,高于此溫度部分物料可能會分解揮發(fā),而且干混粉料發(fā)黃。

  混料時(shí)間一般在7-10min物料才能達(dá)到密實(shí)、均化、部分凝膠化。而冷混一般在40℃以下,而且要求冷卻時(shí)間要短,如溫度大于40℃且冷卻速度又慢,則制備的干混料會相對常規(guī)密實(shí)度差。干混料的熟化時(shí)間一般在24小時(shí),大于這個(gè)時(shí)間物料易吸收水份或結(jié)塊,小于這個(gè)時(shí)間物料各分子間的結(jié)構(gòu)還不太穩(wěn)定,造成擠出時(shí)型材外形尺寸和壁厚波動較大。以上就是PVC異型材環(huán)節(jié)如不加強(qiáng)控制都會對型材制品的質(zhì)量造成影響,個(gè)別情況便會表現(xiàn)為型材發(fā)脆。

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