常用的助劑
1、光穩定劑
pvc制品多數暴露在陽光和其它各種光線下,根據制品應用環境添加一定量的光穩定劑可防止和延緩其分解和老化,延制品使用壽命。
光穩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型材的內部,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。鈦白對型材的耐老化程度有較大的提高,鈦白應使用金紅石型的,在PVC塑料門窗型材中的使用量在3-6份。
(2)紫外線吸收劑。可以強烈吸收280-400nm的紫外線,轉換成可見光或熱量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等產品,用量一般為0.1-0.5%。但價格較高。
(3)淬滅劑。主要是消滅受激發的聚合物分子的能量,使之回到基態。具體品種為鎳、鈷絡合物,品種有光穩定劑2002、光穩定劑1084等。一般與其它光穩定劑配合使用,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農膜中。品種主要有:光穩定劑GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光穩定劑744、光穩定劑622、光穩定劑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 主要為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和活性碳酸鈣。一般在PVC塑料型材使用的是活性輕質碳酸鈣,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。在塑料型材生產中有時用銅粉、鋁粉生產仿鋁窗的型材。
(6)含硅化合物 陶土中最常使用的為高嶺土,作填充劑。硬質陶土有補強作用。滑石粉作填充劑。
(7)纖維類 如玻璃纖維、硼纖維、碳纖維等,作增強劑。
型材的配方設計
PVC塑料型材配方設計原則
1、樹脂應選擇PVC-SC5樹脂或PVC-SG4樹脂,也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯樹脂。
2、須加入熱穩定體系。根據生產實際要求選擇,注意熱穩定劑之間的協同效應和對抗效應。不同熱穩定體系的特點如上表所述:
3、須加入沖擊改性劑。可以選擇CPE和ACR沖擊改性劑。根據配方中其它組成以及擠出機塑化能力,加入量在8—12份。CPE價格較低,來源廣泛;ACR耐老化能力、焊角強度高。
4、適量加入潤滑系統。潤滑系統可以降低加工機械負荷,使產品光滑,但過量會造成焊角強度下降。
5、加入加工改性劑可以提高塑化質量,改善 制品外觀。一般加入ACR加工改性劑,加 入量1-2份。
6、加入填料可以降低成本,增加型材的剛性但對低溫沖擊強度影響較大,應選擇細度較高的活性輕質碳酸鈣加人,加入量在5-15份。
7、必須加入一定量的鈦白以起到屏蔽紫外線的作用。鈦白應選擇金紅石型,加入量在4-6份。必要時可以加入紫外線吸收劑UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。
8、適量加入蘭色和熒光增白劑,可以明顯改善型材的色澤。
9、在設計配方中應盡量簡化,盡量不加入液體助劑,并且根據混合工序要求(見混合問題)分批按加料順序把配方分為I號料、Ⅱ號料、Ⅲ號料分別包裝。
各類配方實例及特點
從使用的熱穩定劑分類:
1、有機錫穩定劑配方
PVCSG-5 100份
硫醇錫(京錫8113) 2-3份
硬脂酸鈣 1-2份
ACR401 1-2份
CPE(35%) 8-10份
活性輕鈣 6-8份
鈦白(金紅石型) 4-6份
PE蠟 0.5-1份
該配方特點:無毒,粉塵污染小,型材焊接強度高。缺點:價格高,生產時有味,不能與使用鉛鹽穩定劑的PVC物料混合使用。
2、稀土穩定劑配方
PVC-SG5 100份
稀土復合穩定劑 4-6份
ACR401 1-2份
CPE(35%) 8-10份
活性輕鈣 6-8份
鈦白(金紅石型) 4-6份
PE蠟 0.2-0.5份
該配方特點:無毒,型材焊接強度較高。缺點:價格較高。
3、復合鉛鹽穩定劑配方1
PVC(K66-68) 100份
復合鉛SMS50011FP 5份
Baerorapid 10F 1份
Baerodur EST-3 8份
活性輕鈣 5份
鈦白(金紅石型) 5份
4、復合鉛鹽穩定劑配方2
PVC-SG5 100份
復合鉛(HJ-301) 5份
硬脂酸 0.3份
ACR401 2份
CPE(35%) 10份
活性輕鈣 6份
鈦白(金紅石型) 4份
該配方特點:生產中鉛污染小,加工流動性好,操作簡便,價格適中。
5、鉛鹽穩定劑配方
PVC-SG5 100份
三鹽 3份
二鹽 1.5份
硬脂酸鈣 0.5份
硬脂酸鋇 0.5份
硬脂酸鉛 0.5份
硬脂酸 0.5份
ACR401 2份
CPE(35%) 10份
活性輕鈣 8份
鈦白(金紅石型) 4份
氧化PE蠟 0.3份
石蠟 0.3份
該配方特點:成本低,穩定性好。缺點:生產中易發生鉛污染,配料操作麻煩。
使用的沖擊改性劑有CPE和ACR兩種,以上列舉的均為CPE的配方,我國有許多工廠生產CPE,價格較低。而ACR沖擊改性劑在國外使用較多,特點是加工性能好,型材焊接性能好,耐老化好,價格比CPE稍高一些。下面一例為使用ACR沖擊改性劑的配方:
6、ACR沖擊改性劑配方
PVC(K65) 100份
二鹽 3份
硬脂酸鈣 0.5份
硬脂酸鋇 0.5份
硬脂酸鉛 0.5份
硬脂酸 0.5份
ACR K125P 0.8份
ACR K175 0.5份
ACRKM355P 6份
活性輕鈣 6份
鈦白(金紅石型) 4份
PE蠟 0.2份
上列配方僅供參考,企業在確定自己生產配方時還要根據企業的設備能力,各種助劑的來源以及質量穩定情況和價格成本來確定。一旦配方確定后,不要經常改變配方,以穩定生產。配方的改變往往造成物料流動性能的變化,影響模具和擠出工藝控制。