配方設計的原則
配方設計是以下三個方面性能的平衡
1、材料的加工性能。
1.熔體的粘度. 2. 熱穩(wěn)定性. 3. 流變性和潤滑性.
2、制品的性能。
1. 力學性能. 2. 熱變性溫度.
3. 透明. 4. 耐候.
5.阻燃. 6. 其它.
3、經(jīng)濟性。
1. 配方的價格.
2. 配方和生產(chǎn)效率和成品率.
配 方 的 設 計 原 理 和 各 類 助 劑 的 特 點
PVC塑料配方主要由PVC樹脂和添加劑組成的，其中添加劑按功能又分為：增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、抗氧劑、紫外光吸收劑、著色劑、發(fā)泡劑等。在設計PVC配方之前，首先應了解PVC樹脂和各種添加劑的性能。
原料與添加劑
PVC樹脂
生產(chǎn)PVC塑料的樹脂是聚氯乙烯樹脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯乙烯單體聚合而成的聚合物，產(chǎn)量僅次于PE，居第二位。
PVC樹脂的類型：
一、懸浮法樹脂：1、緊密型懸浮法樹脂
2、疏松型懸浮法樹脂
二、本體法樹脂
三、乳液法樹脂
PVC樹脂由于聚合中的分散劑的不同可分為疏松型(XS)和緊密型(Ⅺ)兩種。疏松型粒徑為0．1—0．2mm，表面不規(guī)則，多孔，呈棉花球狀，易吸收增塑劑，緊密型粒徑為0．1mm以下，表面規(guī)則，實心，呈乒乓球狀，不易吸收增塑劑。目前使用疏松型的較多。
聚氯乙烯樹脂粉料粒子實際上是許多PVC微細粒子以物理方式粘結在一起的聚集體，這種粒子通常以聚合初期形成的尺寸僅為0.1—0.8μm的原生初級粒子為基礎,含有若干由初級粒子聚合后尺寸為2--10μm的聚集粒子所組成.
懸浮法PVC粒子中微細粒子的名稱和尺寸范圍
PVC的性能
PVC粉末為一種白色粉末，密度在1．35—1．45g／cm3之間，表觀密度在0．4-0．5g／cm3。視增塑劑含量大小可為軟、硬制品，一般增塑劑含量0-5份為硬制品RPVC UPVC，5-25份為半硬制品，大于25份為軟制品 SPVC。
PVC是一種非結晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純PVC一般須在160—2100C時才可塑化加工，由于大分子之間的極性鍵使PVC顯示出硬而脆的性能。而且，PVC分子內(nèi)含有氯的基團，當溫度達到1200C時，純PVC即開始出現(xiàn)脫HCl反應，會導致PVC熱降解。因此，在加工時須加入各種助劑對PVC進行加工改性和沖擊改性，使之可以加工成為有用的產(chǎn)品。
PVC樹脂主要用于生產(chǎn)各類薄膜(如日用印花膜、工業(yè)包裝膜、農(nóng)用大棚膜及熱收縮膜等)、各類板、片材(其片材可用于吸塑制品)，各類管材(如無毒上水管、建筑穿線管、透明軟管等)、各類異(如門、窗、裝飾板)，中空吹瓶(用于化妝品及飲料)，電纜、各類注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。
PVC的分子量及分布對加工性能和制品性能的影響
聚氯乙烯樹脂的粒子結構形態(tài)及加工性能
PVC樹脂性能
增塑劑
增塑劑從總體上可分為兩大類：小分子增塑劑和高分子增塑劑。常用軟質(zhì)PVC的增塑劑種類如下：
（1）、鄰苯二甲酸酯類
常用的有鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）等。在各種鄰苯二甲酸酯類增塑劑中，隨著所用醇的分子量增大，增塑劑的揮發(fā)性降低。
我司所用的增塑劑中有DINP,DINP的分子量為419,為無色無味透明液體，相對密度0.965—0.972 (25℃),與PVC的相容性良好,揮發(fā)性低,遷移性小,而且具有良好的耐光性,耐熱性,耐老化性和電絕緣性。增塑效率比ATBC,PL-012稍差。因鄰苯二甲酸酯類增塑劑涉嫌對人的生殖有影響，不能有于環(huán)保料的生產(chǎn)中。在玩具料的15—17個鄰苯二甲酸酯類的檢測中含DINP。（含量＜100ppm）
（2）、脂肪酸酯類
常用的有己二酸二辛酯（DOA）、癸二酸二辛酯（DOS）、己二酸二異壬酯（DINA）等。這類增塑劑主要做PVC的耐寒增塑劑。
（3）、磷酸酯類
主要有磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸二苯異辛酯（DPOP），磷酸酯類增塑劑主要做PVC的阻燃增塑劑。
（4）、環(huán)氧類增塑劑
主要有環(huán)氧大豆油、環(huán)氧硬酯酸辛酯等，是PVC的輔助增塑劑，具有揮發(fā)性低，遷移性小等優(yōu)點，且與PVC熱穩(wěn)定劑有協(xié)同穩(wěn)定作用。
（5）、含氯增塑劑
主要為氯化石蠟，是PVC的輔助增塑劑，與三氧化二銻并用，有協(xié)同阻燃效果。
（6）、苯多酸酯類
主要品種為偏苯三酸三辛酯（TOTM），為耐熱性與耐久性增塑劑。
（7）、多元醇酯類
如新戊二醇脂肪酸酯（EBN）、三羥甲基丙烷脂肪酸酯（BET）、
（8）、檸檬酸酯類
主要品種為乙酰檸檬酸三丁酯（ATBC）
本品可用于食品包裝材料，為傳統(tǒng)的環(huán)保增塑劑，本品為無色透明油狀液體，分子量為402，相對密度為1.046（25℃），是檸檬酸系列增塑劑中應用最廣的品種，耐光性,耐熱性,耐老化性和耐水性良好。本品遷移，揮發(fā)性比DINP大，增塑效果比DINP稍好。
（9）、其它類型的低分子增塑劑：石油酯類、間苯二甲酸酯類、對苯二甲酸酯類、六氫化鄰苯二甲酸二異壬酯（DINCH）等。
（10）、反應性增塑劑：這類增塑劑分子中有活性基團，可以發(fā)生化學反應，生成網(wǎng)狀結構，主要品種有鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）
（11）、聚酯增塑劑
聚酯增塑劑分子量較小分子量的增塑劑大，但比高分子增塑劑低。如W2050、W700等，由于分子量大，所以揮發(fā)性很低，可用于耐久性的制品。
（12）、高分子增塑劑
高分子增塑劑通常為聚合物彈性體，常用的有氯化聚乙烯（CPE）、丁腈橡膠（NBR）等。高分子對PVC的增塑，實質(zhì)上是彈性體與PVC的共混。
PVC的四步增塑理論:
第一步,增塑劑進入PVC樹脂顆粒的孔隙中.
第二步,樹脂顆粒的表面被增塑劑溶脹,同時, 顆粒內(nèi)部發(fā)生應變.
第三步,全部顆粒被增塑劑溶脹,增塑劑分散在大分子之間.
增塑過程的前三步盡可能在打粉過程中完全.
第四步,PVC與增塑劑及其它助劑的混合物被加熱到熔融狀態(tài),形成均勻的軟質(zhì)PVC材料,并最終完成增塑過程.
增塑劑在PVC中的性能
增塑劑在PVC中的性能，包括與PVC的相容性、塑化溫度、增塑效率、耐久性等。
（1）、與PVC的相容性 作為PVC的增塑劑，必須與PVC有良好的相容性。相容性不好的增塑劑，易于發(fā)生遷移現(xiàn)象而從制品表面析出，不僅失去增塑作用，而且影響制品的外觀。
（2）、塑化溫度 軟質(zhì)PVC的塑化是指與PVC經(jīng)熔融形成均勻的材料的過程，塑化溫度與PVC樹脂的型號、增塑劑的種類和用量，以及配方中其它助劑都有關系。一般來說，相容性好、溶劑化能力強的增塑劑，塑化溫度較低。
（3）、增塑效率
不同種類的增塑劑，為使PVC材料達到同一硬度所需的用量是不同的，以DOP的用量為基準，其它種類的增塑劑達到同一硬度所需的相對用量，就稱為該增塑劑的增塑效率。
（4）、耐久性
增塑劑的耐久性包括耐揮發(fā)性、耐遷移性、耐抽出性。一般來說，增塑劑的揮發(fā)主要決定于分子量大小，遷移性則與增塑劑和PVC和相容性有關。
（5）、其它性能
增塑劑的性能，還包括耐寒性、電絕緣性、阻燃性、耐霉菌性等。
穩(wěn)定劑
防止PVC熱分解的熱穩(wěn)定機理是通過如下幾方面來實現(xiàn)的。
1、 通過捕捉PVC熱分解產(chǎn)生的HCl，防止HCl的催化降解作用。 鉛鹽類主要按此機理作用 ，此外還有金屬皂類、有機錫類、亞磷酸脂類及環(huán)氧類等。
2、置換活潑的烯丙基氯原子。金屬皂類、亞磷酸脂類和有機錫類可按此機理作用。
3、與自由基反應，終止自由基的反應。有機錫類和亞磷酸脂按此機理作用。
4、與共扼雙鍵加成作用，抑制共扼鏈的增長。
有機錫類與環(huán)氧類按此機理作用。
5、分解過氧化物，減少自由基的數(shù)目。有機錫和亞磷酸脂按此機理作用。
6、鈍化有催化脫HCl作用的金屬離子。同一種穩(wěn)定劑可按幾種不同的機理實現(xiàn)熱穩(wěn)定目的。
常用穩(wěn)定劑品種：
(2)二鹽基亞磷酸鉛
分子式為2PbO．PbHPO3.H2O，代號為DL，簡稱二鹽，白色粉末，密度為6．1g／cm3。二鹽基亞磷酸鉛的熱穩(wěn)定性稍低于三鹽基硫酸鉛，但耐候性能好于三鹽基硫酸鉛。二鹽基亞磷酸鉛常與三鹽基硫酸鉛并用，用量一般為三鹽基硫酸鉛的1／2。
(3)二鹽基硬脂酸鉛
代號為DLS，不如三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛常用，具有潤滑性。常與三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛并用，用量為0．5—1．5份。
2、金屬皂類
常用的金屬鹽類穩(wěn)定劑有：
(1)硬脂酸鋅(ZnSt)，無毒且透明，用量大后，易引起“鋅燒”制品變黑，常與Ba、Ca皂并用。
(2)硬脂酸鎘(CdSt)，為一重要的透明穩(wěn)定劑品種，毒性較大，不耐硫化污染，抑制初期變色能力大，常與Ba皂并用。
(3)硬脂酸鉛(PbSt)，熱穩(wěn)定性好，可兼做潤滑劑。缺點為易析出，透明差，有毒且硫化污染嚴重，常與Ba、Cd皂并用。
(4)硬脂酸鈣(CaSt)，加工性能好、熱穩(wěn)定能力較低，無硫化污染，無毒，常與Zn皂并用。
(5)硬脂酸鋇(BaSt)，無毒，長期熱穩(wěn)定性好，抗硫化污染，透明，常與Pb、Ca皂并用。復合品種常用的有：Ca／Zn(無毒、透明)、Ba／Zn(無毒、透明)、Ba／Cd(有毒、透明)及Ba／Cd／Zn。
3、有機錫類
有機錫類為熱穩(wěn)定劑中最有效的，在透明和無毒制品中應用最廣泛的一類，其突出優(yōu)點為：熱穩(wěn)定性好，透明性好，大多數(shù)無毒。缺點為價格高，無潤滑性。有氣味。
有機錫類大部分為液體，只有少數(shù)為固體?？梢詥为毷褂茫渤Ｅc金屬皂類并用。
有機錫類熱穩(wěn)定劑主要包括脂肪酸有機錫、馬來酸有機錫和硫醇有機錫三類。
(1)含硫有機錫類：
主要為硫醇有機錫和有機錫硫化物類穩(wěn)定劑，與Pb、Cd皂并用會產(chǎn)生硫污染。含硫有機錫類透明性好。主要品種有：
a、二巰基乙酸異辛酯二正辛基錫(DOTTG)，外觀為淡黃色液體，熱穩(wěn)定性及透明性極好，無毒，加入量低于2份。
b、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫(DMTFG)，外觀為淡黃澄清液體，為無毒、高效、透明穩(wěn)定劑，常用于扭結膜及透明膜中。
C、二（硫代甘醇酸辛酯）二甲基錫，為無色透明液體，有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、透明性、低毒、可用于PVC片材、上水管材、醫(yī)藥與食品包裝材料。一般用量為1—1.5PHR。
我司所用T-190、1984E均為硫醇甲基錫。
(2)有機錫羧酸鹽：
穩(wěn)定性不如含硫有機錫，但無硫污染，主要包括脂肪酸錫鹽和馬來酸錫鹽。主要品種有：
a、二月桂酸二正丁基錫(DBTL)淡黃色液體或半固體，潤滑性優(yōu)良，透明性好，但有毒，常與Cd皂并用，用量1-2份；與馬來酸錫及硫醇錫并用，用量0.5—1份
b、二月桂酸二正辛基錫(DOTL)，有毒且價高，潤滑性優(yōu)良，常用于硬PVC中，用量小于1．5份。c、馬來酸二正丁基錫(DBTM)，白色粉末，有毒，無潤滑性，常與月桂酸錫并用，不可與金屬皂類并用于透明制品中。
4、有機銻類
具有優(yōu)秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量時，熱穩(wěn)定性優(yōu)于有機錫類，特別適于用雙螺桿擠出機的PVC配方使用。
有機銻類主要包括硫醇銻鹽類、巰基乙酸酯硫醇銻類、巰基羧酸酯銻類及羧酸酯銻類等。
5、稀土穩(wěn)定劑
選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主，其氧化物和氯化物多為鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土元素的單一體或混合體。
6、復合鉛鹽穩(wěn)定劑
這種復合助劑采用了共生反應技術將三鹽、二鹽和金屬皂在反應體系內(nèi)以初生態(tài)的晶粒尺寸和各種潤滑劑進行混合，以保證熱穩(wěn)定劑在PVC體系中的充分分散，同時由于與潤滑劑共熔融形成顆粒狀，也避免了因鉛粉塵造成的中毒。
7、復合穩(wěn)定劑
復合穩(wěn)定劑通常是將具有良好協(xié)同作用的兩種或多種穩(wěn)定劑相配合而得到的液體或固體狀混合物。有鋇-鎘-鋅穩(wěn)定劑，鋇-鎘穩(wěn)定劑，鋇-鋅穩(wěn)定劑，鈣-鋅穩(wěn)定劑，其中鈣-鋅穩(wěn)定劑主要用于軟質(zhì)和無毒制品。
鈣鋅復合穩(wěn)定劑
鈣鋅復合穩(wěn)定劑有四種基礎體系：以多元醇和金屬皂類為基礎的以羥基碳酸鎂化合物為基礎的;以鈣/鋁-羥基亞磷酸鹽為基礎的和以沸石為基礎的。所有這類體系都包含有機輔助穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑，但各自的品種和數(shù)量都不同。
8、主要的輔助熱穩(wěn)定劑品種
輔助熱穩(wěn)定劑本身不具有熱穩(wěn)定作用，只有與主穩(wěn)定劑一起并用，才會產(chǎn)生熱穩(wěn)定效果，并促進主穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果。輔助熱穩(wěn)定劑一般不含金屬，因此也稱為非金屬熱穩(wěn)定劑。
輔助熱穩(wěn)定劑的主要品種有：
(1)亞磷酸酯類。是一重要的輔助熱穩(wěn)定劑，與Ba／Cd、Ba／Zn復合穩(wěn)定劑及Ca／Zn復合穩(wěn)定劑等有協(xié)同作用，主要用于軟質(zhì)PVC透明配方中，用量為0．1—1份。
(2)環(huán)氧化合物類，與金屬皂類有協(xié)同作用，與有機錫類稀土穩(wěn)定劑并用效果好，用量為2-5份，常用的品種為環(huán)氧大豆油、環(huán)氧脂。
(3)環(huán)氧化合物類，與金屬皂類有協(xié)同作用，與有機錫類稀土穩(wěn)定劑并用效果好，用量為2-5份，常用的品種為環(huán)氧大豆油、環(huán)氧脂。
(4)多元醇類，主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等，可與Ca／Zn復合穩(wěn)定劑并用。
(5) 其它還有含氯化合物，酚類衍生物，酮類化合物等。
潤滑劑
潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動性，避免熔體與設備的粘附，提高制品表面的光潔度等。
根據(jù)不同成型方法，其潤滑作用側重不同：
壓延成型，防止熔料粘輥；
注射成型，提高流動，提高脫模性；
擠出成型，提高流動，提高口模分離性；
壓制及層壓成型， 利于壓板與制品分離。
潤滑劑的分類：
·按潤滑劑成份分類，主要有飽和烴和鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酯類、脂肪族酯胺類、金屬皂類、脂肪醇和多元醇類等。
·按潤滑劑的作用分類，分為內(nèi)，外潤滑劑。
其主要區(qū)分是依其與樹脂的相容性大小。 內(nèi)潤滑劑與樹脂親和力大，其作用是降低分子間的作用力；外潤滑劑與樹脂的親和力小，其作用是降低樹脂與金屬表面之間的摩擦。
內(nèi)外潤滑劑之分只是相對而言，并無嚴格劃分標準。在極性不同的樹脂中，內(nèi)、外潤滑劑的作用有可能發(fā)生變化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸單甘油酯對極性樹脂(如PVC及PA)而言，起內(nèi)潤滑作用；但對于非極性樹脂(如PE、PP)，則顯示外潤滑作用。相反，高分子石蠟等與極性樹脂相容性差，如在極性PVC中用做外潤滑劑，而在PE、PP等非極性樹脂中則為內(nèi)潤滑劑。
在不同加工溫度下，內(nèi)、外潤滑劑的作用也會發(fā)生變化，如硬脂酸和硬脂醇用于PVC壓延成型初期，由于加工溫度低，與PVC相容性差，主要起外潤滑作用；當溫度升高后，與PVC相容性增大，則轉(zhuǎn)起內(nèi)潤滑劑作用。
按潤滑劑的組成可分為：飽和烴類、金屬皂類、脂肪族酰胺類、脂肪酸類、脂肪酸酯類及脂肪醇類。
1、飽和烴類
飽和烴類按極性可分為非極性烴(如聚乙烯蠟和聚丙烯蠟)、極性烴(如氯化石蠟、氧化聚乙烯等)。飽和烴類按分子量大小可分為；液體石蠟(C16-C21)、固體石蠟(C26-C32)微晶石蠟(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子量1000—10000)等，主要用于PVC無毒外潤滑劑。
(1)液體石蠟：俗稱白油，為無色透明液體，可用作PVC的透明性外潤滑劑，用量為0．5份左右，用量大會嚴重影響上色。
(2)固體石蠟，又稱為天然石蠟，白色固體，可用作pvc的外潤滑劑，用量為0．1—1．0份，用量太大會影響透明度。
(3)微晶石蠟，又稱為高熔點石蠟，外觀為白色或淡黃色固體，因結晶微細而稱為微晶石蠟。潤滑效果和熱穩(wěn)定性好于其他石蠟。在PVC中用量較小，一般為0．1-0．3份。
(4)低分子量聚乙烯，又稱聚乙烯蠟，外觀為白色或淡黃色固體粉末，透明性差，可用于PVC擠出和壓延加工外潤滑劑，用量一般為0．5份以下。
(5)氧化聚乙烯蠟，為聚乙烯蠟部分氧化產(chǎn)物，外觀為白色粉末。有優(yōu)良的內(nèi)、外潤滑作用，透明性好，用量在0.2--1.0份。
(6)氯化石蠟，與PVC相容性好，透明性差，與其他潤滑劑并用效果好，用量0．5份以下為宜。
2、金屬皂類
既是優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑，又是一種潤滑劑，其內(nèi)、外潤滑作用兼有，不同品種側重稍有不同，潤滑性以硬脂酸鈣、硬脂酸鉛為最好。
3、脂肪族酸胺
包括單脂肪酸酰胺和雙脂肪酰胺兩大類，單脂肪酸胺主要呈內(nèi)潤滑作用，主要品種包括乙基雙硬脂酸酰胺、N，N·亞乙基雙蓖麻醇酸酰胺等。
4、脂肪酸類
如硬脂酸，是僅次于金屬皂類而廣泛應用的潤滑劑，可用于PVC，用量少時，起內(nèi)潤滑作用；用量大時，起外潤滑作用。硬脂酸的加入量低于0．5份。
5、脂肪酸酯類
(1)硬脂酸丁酯，外觀為無色或淡黃色油狀液體，在PVC中以內(nèi)潤滑為主兼具外潤滑作用，用量0．5—1．5份。
(2)單硬脂酸甘油酯，代號GMS，外觀為白色蠟狀固體，為PVC優(yōu)良內(nèi)潤滑劑，對透明性影響小，加入量低于1．5份，可與硬脂酸并用。
(3)酯蠟和皂化蠟，主要指以褐煤蠟為主要原料、經(jīng)漂白等工序制成的后序產(chǎn)品。漂白蠟有S蠟和L蠟，皂化蠟有0蠟和OP蠟。主要用于HPVC，用量0．1-0．3份。
6、脂肪醇類
硬脂醇，外觀為白色細珠狀物，起內(nèi)潤滑作用，透明好，在PVC中用量0．2-0．5份。還可用于PS中。如季戊四醇，作為PVC高溫潤滑劑，用量0．2-0．5份。
加工助劑，改性劑和其它添加劑
為了改善硬PVC塑料的加工性能，提高加工過程配混時的塑化質(zhì)量，以及進一步改善硬PVC制品的某些性能（如沖擊強度、耐熱變形等），還需要加入適當?shù)募庸ぶ鷦男詣┗蚱渌砑觿?/span>
加工改性助劑
1、加工助劑的作用原理
由于PVC熔體延展性差，易導致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。因此，PVC加工時往往需要加人加工助劑，以改善其熔體上述缺陷。
加工助劑為可以改善樹脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進樹脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤滑功能。
·促進樹脂熔融：PVC樹脂在加熱的狀態(tài)下，在一定的剪切力作用下熔化時，加工改性劑首先熔融并粘附在PVC樹脂微粒表面，它與樹脂的相容性和它的高分子量，使PVC粘度及摩擦增加，從而有效地將剪切應力和熱傳遞給整個PVC樹脂，加速PVC熔融。
·改善熔體流變性能：PVC熔體具有強度差、延展性差及熔體破裂等缺點，而加工改性劑可改善熔體上述流變性。其作用機理為：增加PVC熔體的粘彈性，從而改善離模膨脹和提高熔體強度等。
·賦予潤滑性：加工改性劑與PVC相容部分首先熔融，起到促進熔融作用；而與PVC不相容部分則向熔融樹脂體系外遷移，從而改善脫模性。
2、常用加工改性劑---ACR
ACR為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等單體的共聚物。除可用做加工助劑外，還可用做沖擊改性劑。我國的ACR可分為ACR201、ACR301和ACR401、ACR402幾種，國外的牌號有：K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PAl00等。
ACR加工改性劑的重要作用是促進PVC的塑化，縮短塑化時間，提高熔體塑化的均勻性，降低塑化溫度。
在PVC硬制品中一般使用ACR的用量為1．5---3份。
抗沖改性劑
高分子材料改性的一個重要內(nèi)容是改善其耐沖擊性能，PVC樹脂是一個極性非結晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；抗沖擊強度較低。加人沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)應力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴大和增長，吸收掉傳人材料體內(nèi)的沖擊能，從而達到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小，以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強了分散應力的能力。目前應用比較廣泛的為有機抗沖擊改性劑。
按有機抗沖擊改性劑的分子內(nèi)部結構，可將其分為如下幾類。
1、預定彈性體(PDE)型沖擊改性劑，它屬于核一殼結構的聚合物，其核為軟狀彈性體，賦予制品較高的抗沖擊性能，殼為具有高玻璃化溫度的聚合物，主要功能是使改性劑微粒子之間相互隔離，形成可以自由流動的組分顆粒，促進其在聚合物中均勻分散，增強改性劑與聚合物之間相互作用和相容性。此類結構的改性劑有：MBS、ACR、MABS和MACR等，這些都是優(yōu)良的沖擊改性劑。
2、非預定彈性體型(NPDE)沖擊改性劑，它屬于網(wǎng)狀聚合物，其改性機理是以溶劑化作用(增塑作用)機理對塑料進行改性。因此，NPDE必須形成一個包覆樹脂的網(wǎng)狀結構，它與樹脂不是十分好的相容體。此類結構的改性劑有：CPE、EVA。
3、過度型沖擊改性劑，其結構介于兩種結構之間，如ABS。用于PVC樹脂的具體品種有：
(1) 氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中進行懸浮氯化的粉狀產(chǎn)物，隨著氯化程度的增加使原來結晶的HDPE逐漸成為非結晶的彈性體。作為增韌劑使用的CPE，含C1量一般為25-45％。CPE來源廣，價格低，除具有增韌作用外，還具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化學藥品性。目前在我國CPE是占主導地位的沖擊改性劑，尤其在PVC管材的生產(chǎn)中，大多數(shù)工廠使用CPE。加入量一般為5—15份。CPE可以同其它增韌劑協(xié)同使用，如橡膠類、EVA等，效果更好，但橡膠類的助劑不耐老化。
(2) ACR為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等單體的共聚物，ACR為近年來開發(fā)的最好的沖擊改性劑，它可使材料的抗沖擊強度增大幾十倍。ACR屬于核殼結構的沖擊改性劑，甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物組成的外殼，以丙烯酸丁酯類交聯(lián)形成的橡膠彈性體為核的鏈段分布于顆粒內(nèi)層。尤其適用于戶外使用的PVC塑料制品的沖擊改性，在PVC硬制品使用ACR作為沖擊改性劑與其它改性劑相比具有加工性能好，表面光潔，耐老化好，焊角強度高的特點，但價格比CPE高1／3左右。國外常用的牌號如K-355，一般用量6—10份。
(3) MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三種單體的共聚物。MBS的溶度參數(shù)為9.4-9.5之間，與PVC的溶度參數(shù)接近，因此同PVC時相容性較好，它的最大特點是：加入PVC后可以制成透明的產(chǎn)品。一般在PVC中加人10-17份，可將PVC的沖擊強度提高6—15倍，但MBS的加入量大于30份時，PVC沖擊強度反而下降。MBS本身具有良好的沖擊性能，透明性好，透光率可達90％以上，且在改善沖擊性同時，對樹脂的其他性能，如拉伸強度、斷裂伸長率等影響很小。MBS價格較高，常同其他沖擊改性劑，如EAV、CPE、SBS等并用。MBS耐熱性不好，耐候性差，不適于做戶外長期使用制品，一般不用做硬制品生產(chǎn)的沖擊改性劑使用。
(4) SBS為苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物，也稱為熱塑性丁苯橡膠，屬于熱塑性彈性體，其結構可分為星型和線型兩種。SBS中苯乙烯與丁二烯的比例主要為30／70、40／60、28／72、48／52幾種。主要用做HDPE、PP、PS的沖擊改性劑，其加入量5—15份。SBS主要作用是改善其低溫耐沖擊性。SBS耐候性差，不適于做戶外長期使用制品。
(5) ABS為苯乙烯(40％-50％)、丁二烯(25％—30％)、丙烯腈(25％-30％)三元共聚物，主要用做工程塑料，也用做PVC沖擊改性，對低溫沖擊改性效果也很好。ABS加入量達到50份時，PVC的沖擊強度可與純ABS相當。ABS的加入量一般為5—20份，ABS的耐候性差，不適于長期戶外使用制品，一般不用做硬制品生產(chǎn)的沖擊改性劑使用。
（6）EVA是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物，醋酸乙烯酯的引入改變了聚乙烯的結晶性， EVA與PVC折光率不同，難以得到透明制品，因此，常將EVA與其它抗沖擊樹脂并用。EVA添加量為10份以下。
4、橡膠類抗沖擊改性劑
是性能優(yōu)良的增韌劑，主要品種有：乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)及丁苯橡膠、天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、聚異丁烯、丁二烯橡膠等，其中NBR 、EPR、EPDM三種最常用，其是改善低溫耐沖擊性優(yōu)越，但都不耐老化，硬制品一般不使用這類沖擊改性劑。
常用的其它助劑
1、光穩(wěn)定劑
PVC制品多數(shù)暴露在陽光和其它各種光線下，根據(jù)制品應用環(huán)境添加一定量的光穩(wěn)定劑可防止和延緩其分解和老化，延制品使用壽命。
光穩(wěn)定劑大體可以分為四類：
(1)光屏蔽劑。如鈦白和碳黑，可以阻擋紫外線進入的內(nèi)部，以阻止聚合物的光降解進行。如加入2％的碳黑的LDPE片材其耐老化程度比不加碳黑的LDPE片材提高20倍。鈦白對的耐老化程度有較大的提高，鈦白應使用金紅石型的，在PVC硬制品中的使用量在3-6份。
(2)紫外線吸收劑。可以強烈吸收280-400nm的紫外線，轉(zhuǎn)換成可見光或熱量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等產(chǎn)品，用量一般為0．1-0．5％。但價格較高。
(3)淬滅劑。主要是消滅受激發(fā)的聚合物分子的能量，使之回到基態(tài)。具體品種為鎳、鈷絡合物，品種有光穩(wěn)定劑2002、光穩(wěn)定劑1084等。一般與其它光穩(wěn)定劑配合使用，用量0．1-0．5％。
(4)自由基捕捉劑。是一種高效的光穩(wěn)定劑，它捕捉光降解分解出的自由基，終止降解反應的進行。一般使用在LDPE農(nóng)膜中。品種主要有：光穩(wěn)定劑GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光穩(wěn)定劑744、光穩(wěn)定劑622、光穩(wěn)定劑944等，用量0．02-0．5％
2、填料
使用填料的主要目的是占據(jù)空間以降低成本，當然，一些填料也賦予材料一些特殊的性能，如阻燃、導電、導熱、剛性等。
填料的主要指標為：白度、粒徑、顆粒形狀和顆粒表面活性。
其主要品種有：
(1)碳酸鹽類 主要為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和活性碳酸鈣。一般在PVC塑料使用的是活性輕質(zhì)碳酸鈣，粒徑為300目—700目。
(2)炭黑 如天然氣槽黑、混氣槽黑、高耐磨爐黑、熱裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡膠的補強，有些品種亦作填充劑，如用于導電和防靜電高分子材料制品中。
(3)硫酸鹽類 有硫酸鋇、硫酸鈣、鋅鋇白(立德粉)等，主要作填充劑，也有著色作用，硫酸鋇可減少X光透過度。
(4)金屬氧化物 如氧化鋁、氧化鐵、氧化錳、氧化鋅、氧化銻、氧化鎂、氧化鐵、磁粉等，作填充劑和著色劑。
(5)金屬粉 如鋁、青銅、鋅、銅、鉛等粉末，作裝飾用和改善導熱性。在塑料生產(chǎn)中有時用銅粉、鋁粉生產(chǎn)仿鋁窗的。
(6)含硅化合物 陶土中最常使用的為高嶺土，作填充劑。硬質(zhì)陶土有補強作用?；圩魈畛鋭?。
(7)纖維類 如玻璃纖維、硼纖維、碳纖維等，作增強劑。
物料的配制
ＰＶＣ物料的配制過程主要包括配料、熱混、冷混、輸送、貯藏。其方法有人工配料、人工運輸?shù)男∫?guī)模生產(chǎn)方式和自動配料、自動輸送的大規(guī)模生產(chǎn)方式。物料處理的自動化方式一般適合生產(chǎn)能力在５０００噸以上的生產(chǎn)專業(yè)廠，其勞動強度低，生產(chǎn)環(huán)境好，可避免人為的誤差，但是投資大，系統(tǒng)維護費用高，系統(tǒng)清理困難，不適合配方的頻繁變動，尤其是色彩的變化。生產(chǎn)能力４０００噸以下的企業(yè)多采用人工配料、運輸、混料的方式。人工配料最大的問題是勞動強度高，配料、混合中形成粉塵污染，但投資小，生產(chǎn)靈活。
物料處理的自動化是指以電腦控制的自動配料系統(tǒng)為核心，輔以氣力輸送，再與熱、冷混合機相組合構成一套完整的ＰＶＣ配料、混料生產(chǎn)線。這項技術從２０世紀８０年代中期引入我國，并在一些有一定規(guī)模的大企業(yè)中應用。這種技術的優(yōu)點在于配料精度高、生產(chǎn)效率高、污染少，能滿足大批量擠出生產(chǎn)的需要。目前我國已有一些工廠能生產(chǎn)這種電腦控制的自動配料系統(tǒng)。
配料是混料的前道工序。配料的關鍵就是一個“準”字。配料大都采用了電腦控制的多組分自動稱量計量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱重計量方式，根據(jù)不同的稱重方法，又可分為分批次累加計重、失重式計重和流動過程物料的連續(xù)計重三種。而分批次累加計重方式與混合工藝中要求的分批次加料混合的工作方式非常諧調(diào)，最適合ＰＶＣ的配混。
人工配料是中小型工廠使用的方法，由于配料工序是一個非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，配料的準確性直接關系到正常生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量，各個工廠都根據(jù)自己的實際情況制定了相應的操作工藝和質(zhì)量控制措施。
人工配料工序應注意：
１、上崗前人員必須進行培訓，考核合格后才能上崗，培訓應包括技能和職業(yè)道德的培訓。人員應保持相對穩(wěn)定。
?。?、每次操作前必須認真檢查計量器具的準確度，定期進行計量鑒定。
?。场⒆龊貌僮髑暗臏蕚涔ぷ?，包括各種助劑的開包、檢驗、碼放整齊、盛裝袋的準備以及衛(wèi)生環(huán)保器具、使用工具的準備。
４、操作應按所指定的程序和規(guī)程進行。例如：采用幾個配料員，每人負責１～３種助劑流水作業(yè)的方法，先稱哪種再稱哪種，稱量的精度都應嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行。
５、操作過程中應該精神集中，不得聊天或做其它事。
６、嚴格配料質(zhì)量的檢驗制度，應有專人負責逐件進行檢驗，不合格的一律不得送到混料工序使用。一般是復核總重，即總重量應在允許范圍內(nèi)。
?。?、注意工作場地的衛(wèi)生、環(huán)境，通風，照明條件。注意配料人員的身體健康。
混 料 工 序
混料是將ＰＶＣ樹脂與增塑劑、熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤滑劑、填充劑、色料等助劑混合均一化的過程。使用的設備主要是高速捏合機。過程并不復雜，但混合的質(zhì)量直接影響正常生產(chǎn)和制品的質(zhì)量?；旌系倪^程是依靠機械力作用在物料上產(chǎn)生的相互之間的摩擦力、剪切力使物料細化、升溫；ＰＶＣ樹脂在剪切、摩擦作用下細化，在溫度作用下表面呈現(xiàn)松軟、多孔狀，促使增塑劑很快地滲入PVC樹脂中并形成半凝膠化的干混料。物料完成混合后通過卸料管排出。
混合的過程是在高速混合機中進行的，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側面對物料的推力使物料沿葉輪切向運動。同時，由于離心力的作用，物料被拋向混合室內(nèi)壁，并且沿壁面上升，升到一定高度后，由于重力的作用，又回落到葉輪中心，接著又被拋起，如此往復。由于葉輪轉(zhuǎn)速很高，物料運動速度很快，快速運動著的粒子間相互碰撞、摩擦，使得團塊破碎，物料溫度相應升高，同時迅速地進行著交叉混合，這些作用促進了組分的均勻分布和對已熔化成液態(tài)添加劑的吸收。
高速混合機的效率較高，所用時間遠比Ｚ型捏合機短，通常一次混合時間只需８～１０分鐘，物料溫度隨攪拌摩擦升高的很快，在８～１０分鐘溫度升至90～110℃，一般是通過控制物料溫度來控制混料時間，溫度控制在90～100℃出料。干混料制備過程應嚴格控制工藝參數(shù)。實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的許多產(chǎn)品質(zhì)量波動，都因干混料制備工藝控制不嚴或不合理造成的。
混合工序應注意以下問題：
原料的準備
?。校郑脴渲瑧芯鶆虻念w粒度，適當?shù)南鄬Ψ肿淤|(zhì)量范圍，內(nèi)部應多孔，質(zhì)量應符合國家標準，應該使用疏松型樹脂。樹脂的含水量須符合生產(chǎn)要求，否則會加大在高速混合時排汽的難度。
各種助劑，顆粒應極細，有效成分的含量應穩(wěn)定并合乎一級品的標準。助劑的含水量要低，否則應預先干燥處理。
原料的質(zhì)量問題
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ＰＶＣ的主要檢驗指標是①外觀；②粘數(shù)（或Ｋ值及聚合度）的測定；③表觀密度； ④增塑劑吸收量的測定；⑤揮發(fā)物（包括水）含量的測定；⑥篩余量的測定；⑦“魚眼”數(shù)的測定；⑧水萃取液電導率的測定；⑨雜質(zhì)粒子數(shù)測定；⑩殘留氯乙烯含量測定及白度測定（主要指標將在后面介紹）。
ＰＶＣ樹脂影響塑料異低溫沖擊強度的主要因素是粘數(shù)（或Ｋ值及聚合度）、揮發(fā)物（包括水）含量、雜質(zhì)粒子數(shù)。我們一般采用檢測ＰＶＣ樹脂在稀溶劑中的粘度（ＧＢ３４０１聚氯乙烯樹脂稀溶液粘數(shù)的測定）來考察ＰＶＣ樹脂的聚合度。ＰＶＣ樹脂按聚合度大小劃分為１～８型樹脂。聚合度大的樹脂平均分子量大，其強度也大，但加工困難，適合加入增塑劑生產(chǎn)軟制品。而聚合度小的，樹脂的分子量也小，其強度也小，加工時流動性好，適合加工生產(chǎn)硬制品。加工ＰＶＣ通常使用ＰＶＣ－ＳＧ４、ＰＶＣ－ＳＧ５樹脂，也就是聚合度為１０００～１２５０的樹脂。聚合度過小，ＰＶＣ的分子鏈短，影響的抗沖擊強度。ＰＶＣ樹脂的聚合度大小，也直接影響著正常加工生產(chǎn)的進行，同時也對最終制品的物理力學性能如拉伸強度、沖擊強度產(chǎn)生影響。
ＰＶＣ樹脂的揮發(fā)物含量應小于０．５％，雜質(zhì)和揮發(fā)物含量增加往往造成質(zhì)量下降，反映在所生產(chǎn)的制品截面上就會出現(xiàn)泡孔或表面出現(xiàn)麻點，這些泡孔和麻點往往是受沖擊時的應力集中點。ＰＶＣ樹脂的含水量過大，會給物料的高速、高溫混合帶來麻煩，也會對的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，尤其是的抗沖擊能力上。應建立起入庫檢查揮發(fā)物含量的制度，可以有效地防止質(zhì)量的波動。
增塑劑的選用
為了使PVC制品具有良好的綜合性能，作為PVC塑料的理想增塑劑應滿足以下要求：
與PVC樹脂相容性好
對PVC樹脂有高的塑化效率
在PVC制品中有良好的耐久性，包括低的揮發(fā)性，耐抽出性、耐遷移性
有較高的熱穩(wěn)定性
有良好的耐候性和對環(huán)境作用的穩(wěn)定性。
能滿足用途所需的特效性，如電絕緣性，阻燃性，耐寒性。
無味，無嗅，無色，無毒，無污染
容易獲得，價格低。
選增塑劑首要考慮的因素是增塑劑的相容性、增塑效率和耐久性。
改性劑
多數(shù)生產(chǎn)廠都使用ＣＰＥ作為沖擊改性劑，ＣＰＥ是由聚乙烯氯化得到的，氯化的程度直接影響其性質(zhì)，當氯的含量達到３０％～４０％時，聚乙烯轉(zhuǎn)化成為高彈體，是我們所需要的沖擊改性劑。當氯的含量超過５０％時，氯化的聚乙烯的性能則接近聚氯乙烯的性能。目前使用的沖擊改性劑為氯含量３５％的產(chǎn)品，氯的含量過低或過高都影響改善沖擊性能的作用。此外，在氯化聚乙烯的生產(chǎn)過程中往往加入無機粉末作為氯化聚乙烯的成粒劑，這些無機粉末并不起沖擊改性作用。過量加入能使生產(chǎn)氯化聚乙烯的成本降低，但嚴重影響ＣＰＥ的沖擊改性作用。
高速混合機加料量的確定
高速混合機的加料量應能在保證混合溫度的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率。物料的體積為混合器空容積的５０％以下時，摩擦生熱較小。當達到預設的混合溫度（如90℃），需要15ｍｉｎ以上；加料量占５０％～７０％時，達到該溫度則僅為８～１０ｍｉｎ；加料量在７０％以上時，混合效果開始變差，升溫速度也不再明顯，混合機電機電流過大。因此，將加料量控制在混合室空容積的５０～７０％為宜。例如：ＰＶＣ樹脂的表觀密度是０．４５；對于４００Ｌ的高速捏合機的加入量應是 ４００×７０％×０．４５ ＝１２６ｋｇＰＶＣ樹脂。為了操作方便一般加入樹脂和所配合的各種助劑的總重量為１２０～１３０ｋｇ比較合適。
高速混合機出料溫度的選擇
ＰＶＣ樹脂顆粒在強力攪拌下，結團的粉粒和較大的顆粒被磨擦，沖擊顆粒粉碎變小，這時干混料的表觀密度變化不大而樹脂顆粒變小。料溫在８０℃以上至１２０℃左右（隨配方而變）時，ＰＶＣ樹脂顆粒膨脹變大（玻璃化溫度附近熱膨脹系數(shù)較大），顆粒尺寸趨于均勻，顆粒的平均尺寸與未混合的ＰＶＣ樹脂顆粒相近；同時，由于顆粒吸收了助劑，干混料的表觀密度迅速增加。樹脂顆粒的變大和均勻有利于干混料的流動，對輸送有利；表現(xiàn)密度提高，有利于擠出產(chǎn)量的提高和減小排氣量，對提高制品的密實度有利。同時，料溫在１００℃以上時，有利于物料中的水汽排除。
在實際操作中應特別注意儀表所顯示的溫度與實際物料溫度的差別，應經(jīng)常定期校正儀表顯示，以免造成質(zhì)量事故。
PVC塑料物料的預混參見表
高速混合時各種添加劑的加料順序
ＰＶＣ配方的組分很多，加料順序應嚴格遵守。所選擇的加料順序應有利于助劑作用的發(fā)揮，避免助劑的不良協(xié)同效應，還要有利于提高混合分散速度。
穩(wěn)定劑宜在樹脂加入后或與樹脂同時加到熱混機中，以便與樹脂及早均勻混合在升溫中發(fā)揮出穩(wěn)定作用。
增塑劑、皂類穩(wěn)定劑和內(nèi)潤滑劑宜隨后加入，以便充分滲入樹脂內(nèi)部。
蠟類外潤滑劑宜在料溫接近出料溫度時最后加入，如在８５～１００℃加入，以免蠟類干擾其它助劑的分散，避免樹脂顆粒表面摩擦系數(shù)降低，自摩擦生熱速度降低，延長混合時間。另外，潤滑劑包覆在PVC的表面，會嚴重阻礙PVC樹脂對增塑劑的吸收，所以，潤滑劑或含潤滑劑的漿料一般在增塑劑被樹脂充分吸收后再加入以保證增塑過程的順利進行。
配方中含有一定量的填料時，應在樹脂中先加入增塑劑，使樹脂充分溶脹，然后加入填料，這樣可通過機械攪拌使之分散均勻。如果先加填料，因填料的吸油較大而使部分增塑劑被填料吸收而影響樹脂的增塑。
總之，添加劑的加料順序以應盡可能發(fā)揮助劑功效，避免添加劑之間的相克相消，提高添加劑的相輔相成效果為宜。
建議加料順序如下：
（1）在啟動電機前將ＰＶＣ樹脂和熱穩(wěn)定劑到入混合鍋中，蓋好蓋。
（2） 低速啟動電機，正常后進入高速混合。
(3) 在60℃左右，于高轉(zhuǎn)速下將增塑劑、內(nèi)潤滑劑加到料中。
（4） 在80℃左右，于高轉(zhuǎn)速下,將顏料、填料加到料中。
（5） 90℃，在高轉(zhuǎn)速下，加入外潤滑劑如蠟類。
（6） 在90--100℃，停機等待通知出料。
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