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【科普贴】浅析CPVC管材的加工工艺

                       
发布时间:2019-07-05 14:59:12 星期五

在由CPVC树脂加工成型为成品或半成品的过程中,“塑化”是一个关键。无论是挤出成型还是注射成型,塑化的质量直接关系到产品的内在质量和表面质量,因而,如何从工艺、设备及技术上得到好的塑化质量,也就是CPVC加工的关键。

以下几点可以帮助我们了解在CPVC加工过程中如何提高塑化质量:

一、CPVC的分子式

CPVC(PVC-C)是PVC的氯化产物,它是聚氯乙烯的氯化改性,改性后的PVC可以达到二种不同的目的:

1:提高热变型温度,增加刚性,提高化学稳定性,同时提高耐候性及难燃性,降低烟密度。这种产品通常用来制成产品,用于有特殊要求的场合;

2:提高材料的溶解性能。这种产品俗称过氯乙烯,主要用于生产粘合剂、涂料和氯纶化纤。

CPVC的氯化方法为水相悬浮(淤浆)氯化法。它的分子结构为:-CHCl-CHCl-CH2-CHCl-

CPVC的性能,决定于二个因素:氯的含量和氯在CPVC分子链上的分布。所以相同氯含量的CPVC会由于氯原子的分布不一样而产生较大的性能差别。

二、成型加工过程中

提高塑化质量的相关要素

由于CPVC的熔体粘度至少为PVC的2倍,加工温度高,在加工过程中因热分解产生hcl的释放而造成了加工成型的困难和设备的腐蚀。

在挤出过程中,如何使CPVC这种高粘度的材料达到理想的“塑化”(塑化到位)是CPVC加工技术的关键。

因此,它对配方有着特殊的要求:

热稳定剂的要求

由于CPVC加工温度高,配方中对热稳定剂的用量比PVC高出许多,显然,仅仅使用传统的三盐,二盐热稳定剂是不适合的。目前较为成熟的热稳定剂是具有润滑体系的复合铅系列稳定剂。

对润滑剂的要求

由于CPVC的熔体粘度很高,特别是在注射成型中容易发生熔体破裂,所以仅仅使用传统的石蜡、硬脂酸和金属皂类润滑体系是不合适的。

在CPVC的挤出加工中,由于CPVC存在一种倾向于粘附在热后加工设备(特别是机头和模具)的金属表面,为了消除这种粘附,必须在配方中加入外润滑剂。外润滑剂与CPVC树脂应该是不相溶的。

在CPVC成型加工中(特别是注射加工),在压力作用下,CPVC树脂间的相互摩擦产生摩擦热,摩擦热的产生对成型加工是不利的,必须给予控制。内润滑剂可以减少CPVC在加工过程中树脂间的摩擦。内润滑剂与CPVC树脂应该是相溶的。

应当指出,配方中的内外润滑的平衡是关键。内润滑过量会严重影响“塑化”,使制品品质变坏;外润滑过量会造成润滑剂析出,甚至会产生螺杆打滑等严重影响正常生产的现象。皂化蜡中的OP蜡(褐煤酯蜡)是理想的内外复合型润滑剂。

加工助剂对提高塑化质量的作用

在CPVC的挤出和注射成型加工中,必须使用加工助剂,其目的是提高塑化质量和增加CPVC材料的低温抗冲性及制品的韧性。

就CPVC而言,即使在粘流态的温度下(如195~205℃),它的流动单元仍为初级粒子,树脂微细粒子间相互作用差,传热作用差,容易产生熔体破裂,塑化质量差。

ACR是一种促进塑化的加工助剂,它能在CPVC熔体中分散为尺寸小于0.01μm的网状结构单元,并均匀分布于CPVC微细粒子间,在剪切力的作用下增大CPVC粒子间的摩擦力,促进熔融体系的传热传质,增加扭矩,加快塑化过程,提高塑化质量。

CPVC树脂的融体粘度大,加工扭矩大,塑化困难,易分解。因此,对于内、外润滑剂的选择及配比是CPVC管材、管件配方设计的又一关键。

使用不同的热稳定剂、应用不同的加工方法,其配方中内、外润滑剂的配比是不同的。

一般来讲,使用铅稳定剂,需要配制较多的内润滑剂及适制的外润滑剂;使用有机锡稳定剂,则需要配制较多的外润滑剂及适量的内润滑剂;挤出管材需要的内润滑刹较注射管件多,而注射管件需要的外润滑剂较挤出管件要多。

润滑剂的加入量必须适宜,不能过多,过多的润滑剂不但会影响融体的塑化,而且,由于润滑剂的熔点一般都很低,因此,还会降低产品的维卜软化温度。

值得注意的是,在配方中,除了有机锡稳定剂外,切忌加入任何的液体润滑剂,因为这会明显降低管材、管件的维卜软化温度及其他物理机械性能。

有效的内润滑剂应当具有一与融体相容性好、能明显降低融休粘度,并能促进融体塑化的特点;一些高温石蜡,能明显降低融体在模具中流动的阻力而较少影响融休的塑化的特点,是理想的外润滑剂。

三、CPVC对专用PVC树脂的要求

由于CPVC制品低温脆性较大,抗冲性差,只有通过配方及工艺的调整,才能增加CPVC制品的韧性,提高其抗冲性。

对生产CPVC树脂的专用PVC树脂的要求:CPVC树脂是PVC树脂经氯化改性后的产物,在生产过程中,为了提高CPVC树脂的综合性能,除改进氯化条件,提高氯化技术水平外,选用专用的PVC树脂也是至关重要的。根据美国的B.F.Goodrich公司的成功经验,专用PVC树脂的生产,是在VC悬浮聚合配方中采用添加特殊助剂的方法,以达到以下的基本要求:

1、专用PVC树脂的结构应尽可能疏松,以利于氯化反应。

2、专用PVC树脂的皮膜尽可能地薄,以利于氯的深化,避免因表面氯含量高而造成的流动性差,粘性大,加工困难。

3、PVC专用树脂的比表面积和孔隙度要有一个合适的比例,具体可通过对B.F.Goodrich公司的产品分析而确定。

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