连续挤出成型微发泡PVC板材的配方设计与工艺探讨

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PVC微孔塑料是一种新型材料,具有卓越的仿木性能,可以用于替代木材,节省森林资源,保护生态环境,因此具有深远的研究意义和很大的开发潜力。目前国内生产的PVC发泡型材大都采用化学发泡剂挤出成型,但是化学发泡剂价格较贵,且制品中留有分解后的残留物,对制品性能有较大的影响。采用超临界CO2替代化学发泡剂进行PVC的微发泡成型已成为当今的研究热点,但是目前超临界CO2微发泡成型PVC都是采用间歇发泡成型,生产周期长、效率低,还无法实现工业化生产。本课题是在前人研究成果的基础之上,采用超临界CO2连续挤出成型PVC微发泡板材,与化学发泡剂相比超临界CO2具有无毒环保、不燃、无残留、廉价易得,且发泡制品性能优异等优点。本论文研究了增塑剂(DOP)、优泡剂(超高分子量ACR)、成核剂(CaCO3)、螺杆转速、口模温度和模头压力等因素对PVC挤出发泡成型的影响。通过对PVC发泡制品的密度、泡孔结构、力学性能等的测量来评定制品的发泡质量,并以此来优化PVC微发泡板材的配方和工艺。增塑剂能改善PVC熔体的流动性,改善加工性能,但发泡制品的力学性能随着增塑剂含量的增加都逐步降低,泡孔结构在DOP含量为2份时较优。优泡剂能提高熔体强度,促进熔融,随着其含量的增加,泡孔结构变得更细密,发泡制品的力学性能得到提高,ACR的用量在7份时能得到较优的发泡制品。成核剂能促进成核,得到细密的泡孔结构,当CaCO3用量为14份时泡孔结构均匀,且力学性能和制品密度也达到最优。螺杆转速对聚合物/CO2均相体系的形成有着重要的影响,直接影响到泡孔结构,且PVC对剪切比较敏感,螺杆转速在7r/min时制品的综合性能优良。口模温度越低,模头压力就越高,口模压力越大越有利于气泡的成核,同时口模温度越低越有利于泡孔的定型,因此在成型过程中可适当降低口模温度。控制温度在159℃,口模压力范围在20-22MPa,能得到较优的发泡制品。采用超临界CO2为发泡剂,成功挤出成型了微发泡PVC板材,通过优化配方和工艺,得到了较优的发泡制品,泡孔密度在5.0×106个/cm3左右,平均泡孔直径在15~60μm之间,发泡制品密度在0.66~0.82g/cm3之间的PVC发泡板材。
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