论文部分内容阅读
【摘 要】 本文针对门窗用PVC透明胶条，从配方设计和生产工艺条件等方面对其挤出成型技术进行研究和探讨。通过实验得出了门窗用PVC透明胶条的配方，并对配方中各原料对产品的性能影响进行阐述，同时也对产品的生产条件进行了探讨。
【关键词】 PVC 透明胶条 混料 挤出成型
前言
挤出成型亦称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。一般可简单分为“混料—熔融—成型—冷却”四个工艺过程。挤出法几乎能成型所有的热塑性塑料，也可以加工某些热固性塑料。目前挤出制品约占热塑性塑料制品生产的40%～50%[1]。PVC透明胶条用于移动门、窗及壁柜门的铝合金与玻璃结合部分，起固定作用，在建筑和门窗上具有广泛用途，是国内首创的高级工程首选材料。
1. 配方的设计及对产品性能的影响
在PVC透明胶条的配方中，一般选用低型号PVC树脂作为主要原料，按GB/T5761-2006标准，用SG-2或SG-3型号的树脂粉。除此之外还需要加入合适的增塑剂、增白剂、润滑剂和稳定剂等原料，各原料的作用并不是单一的，而是相互作用共同影响着产品的性能。在配方的设计选择中按质量份计，以主剂PVC树脂粉的质量份作为100。
1.1增塑剂
增塑剂能使树脂产生可塑性、柔韧性和膨胀性。增塑剂的种类、结构和浓度，对产品的弹性模量、拉伸强度、伸长率和硬度等力学性能都有很大的影响。软质PVC塑料配方设计的难点是增塑体系，要从制品的软硬程度、成型方法与制品使用环境等这几个方面综合考虑。
在合适的范围内加入增塑剂，可使树脂柔软和有韧性，降低弹性模量和拉伸强度，并获得较大的伸长率。加入少量极性大的、分子结构紧密（球形）的增塑剂，对PVC体系的影响要比加入线型的、极性小的增塑剂明显得多。极性大的增塑剂如TCP，它能使PVC得冲击强度显著降低。在一定范围内，增塑剂的浓度过低时，增塑会产生相反的效果：增塑制品变硬、伸长率缩小，冲击强度降低，即发生了反增塑作用[2]。
1.2增白剂
白色塑料一般对可见光短波一侧的蓝光有轻微吸收，结果使制品呈现出被吸收蓝光的补光——黄光，给人以陈旧不洁之感，影响美观。为了使制品更白，有利用配色上的清光原理来消除黄光，这种增白方法是通过“遮黄”来实现的，增白的同时也减少了反射光的数量，在一定程度上减弱了制品表面的光泽度。另一种增白方式是通过“加光”实现的，如在本产品的配方中使用的荧光增白剂。它能吸收300～400nm波长范围内的紫外线，然后以420～500nm可见光区的蓝、紫色荧光形式发射出来，从而补充被材料吸收的蓝、紫色光，增白的同时也增加了反射光的量。
实验中通过调节荧光增白剂的用量来达到增白的效果，通过试验确定加入0.15 ～ 0.20份的荧光增白剂，增白效果很显著，见表1。
2. 生产工艺条件
在挤出成型中，物料被加热、加压，通过一定形状的模口成型，然后经冷却定型、拉伸、卷取成为具有一定截面形状的制品。其中混料、挤出温度、牵引速度等每一个过程都有需严格的控制，否则将直接影响到制品的性能，甚至生产出完全不合格的产品。
2.1混料
混料的主要目的是将原料混合，使其分布均匀，形成表观密度高、流动性好、干燥松散的物料。混料工艺条件的改变会导致混料表观密度和加工特性的变化，进而导致挤出速度及塑化质量发生变化，从而引起生产速度及产品质量产生波动[5]。因此加料顺序、加料量、混料时间等直接影响到混料效果以致影响到产品的质量。
2.1.1 原料的干燥
原料中的水分或从外界吸收的水分会影响挤出过程的正常进行和制品的质量，轻时会使胶条出现气泡、表面晦暗等缺陷，同时使其物理机械性能降低；严重时会使挤出无法进行。因此使用前应对原料进行干燥，通常控制水分含量在0.5%以下。
2.1.2 加料顺序
加料的顺序应有利于助剂作用的发挥，避免助剂的不良协同效应，还要有利于提高分散性。热稳定剂宜在树脂加入后加到混料机中，以及早发挥稳定便于利用，且均匀分布，防止局部热分解变色，保证PVC的稳定性。随后（温度约为50℃时）加入DBP，使其与PVC充分混合，有利于原料的初步凝胶化。然后加入蜡类外润滑剂（此时料温约65℃），这样可以避免蜡类干扰其它助剂的分散，使树脂颗粒表面摩擦系数降低，自摩擦生热速度降低，从而延长混合时间。增白剂等填料最后加入，待其充分混合即可，这样一方面避免了对润滑剂的吸收，另一方面也减少对混料设备的磨损。总之，物料的加料顺序应避免助剂之间的相克相消，提高助剂的相辅相成效果，使应该在PVC树脂中分散的助剂，得以充分进入树脂的内部。
2.2挤出温度
在挤出过程中，物料沿螺杆前移时，经历着温度、压力、粘度等的变化，这中变化在螺杆全长范围内是不同的。根据物料的变化特征分为加料段、压缩段、和均化段。物料的温度除来自混料产生的热外还有来自料筒加热器和螺杆对物料的剪切产生的热。料温升高时粘度降低，有利于塑化。料温过高，熔体流量增大，挤出物料加快，挤出物的形状稳定性差，甚至引起制品发黄、出现气泡；料温过低时，熔体粘度大，机头压力增加，离模膨胀较严重。
物料从混料机出来经传送装置到加料段温度约降至50℃左右，压缩段温度控制在80～110℃，均化段温度控制在130℃左右，机头及模口温度控制在140～160℃。
结论
（1）实验研究确定PVC透明胶条的配方为：树脂粉100份、增塑剂 （DBP）1.5份、荧光增白剂0.15 ～ 0.20份、润滑剂（氯化石蜡）20份、热稳定剂（FKJ）0.35份。
（2）混料过程中，原料的含水应控制在0.5%以下，按照“树脂—热稳定剂—增塑剂—润滑剂—增白剂”的顺序加料，加料量以占混料机料筒容积的50%～70%为宜，混料时间一般为15～20min（投料量以50kg树脂粉为准）。
參考文献：
[1] 王贵恒.高分子材料成型加工原理[M].北京：化学工业出版社，2010：118.
[2] 石万聪，石志博，蒋平平.增塑剂及其应用[M]，北京：化学工业出版社，2002：8.
[3] 卢军，刘操.新型增塑剂-二甘醇双（邻苯二甲酸二丁酯）的合成与应用[J].沈阳化工学院学报，1989，3（3）：229～233.
[4] 龚浏澄，郑德，李杰.聚氯乙烯塑料助剂与配方设计技术[M].北京：中国石化出版社，2006：210～214.
[5] 张宇，徐大勇.混料工艺对PVC型材性能的影响[J].聚氯乙烯，2009，37（2）：19.
作者简介：付雄涛（1988-），男，湖北襄阳，长江大学化学与环境工程学院应用化学专业，本科，2008年入学，主要从事化学方面的学习和科研。
（作者单位：长江大学化学与环境工程学院）
【关键词】 PVC 透明胶条 混料 挤出成型
前言
挤出成型亦称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。一般可简单分为“混料—熔融—成型—冷却”四个工艺过程。挤出法几乎能成型所有的热塑性塑料，也可以加工某些热固性塑料。目前挤出制品约占热塑性塑料制品生产的40%～50%[1]。PVC透明胶条用于移动门、窗及壁柜门的铝合金与玻璃结合部分，起固定作用，在建筑和门窗上具有广泛用途，是国内首创的高级工程首选材料。
1. 配方的设计及对产品性能的影响
在PVC透明胶条的配方中，一般选用低型号PVC树脂作为主要原料，按GB/T5761-2006标准，用SG-2或SG-3型号的树脂粉。除此之外还需要加入合适的增塑剂、增白剂、润滑剂和稳定剂等原料，各原料的作用并不是单一的，而是相互作用共同影响着产品的性能。在配方的设计选择中按质量份计，以主剂PVC树脂粉的质量份作为100。
1.1增塑剂
增塑剂能使树脂产生可塑性、柔韧性和膨胀性。增塑剂的种类、结构和浓度，对产品的弹性模量、拉伸强度、伸长率和硬度等力学性能都有很大的影响。软质PVC塑料配方设计的难点是增塑体系，要从制品的软硬程度、成型方法与制品使用环境等这几个方面综合考虑。
在合适的范围内加入增塑剂，可使树脂柔软和有韧性，降低弹性模量和拉伸强度，并获得较大的伸长率。加入少量极性大的、分子结构紧密（球形）的增塑剂，对PVC体系的影响要比加入线型的、极性小的增塑剂明显得多。极性大的增塑剂如TCP，它能使PVC得冲击强度显著降低。在一定范围内，增塑剂的浓度过低时，增塑会产生相反的效果：增塑制品变硬、伸长率缩小，冲击强度降低，即发生了反增塑作用[2]。
1.2增白剂
白色塑料一般对可见光短波一侧的蓝光有轻微吸收，结果使制品呈现出被吸收蓝光的补光——黄光，给人以陈旧不洁之感，影响美观。为了使制品更白，有利用配色上的清光原理来消除黄光，这种增白方法是通过“遮黄”来实现的，增白的同时也减少了反射光的数量，在一定程度上减弱了制品表面的光泽度。另一种增白方式是通过“加光”实现的，如在本产品的配方中使用的荧光增白剂。它能吸收300～400nm波长范围内的紫外线，然后以420～500nm可见光区的蓝、紫色荧光形式发射出来，从而补充被材料吸收的蓝、紫色光，增白的同时也增加了反射光的量。
实验中通过调节荧光增白剂的用量来达到增白的效果，通过试验确定加入0.15 ～ 0.20份的荧光增白剂，增白效果很显著，见表1。
2. 生产工艺条件
在挤出成型中，物料被加热、加压，通过一定形状的模口成型，然后经冷却定型、拉伸、卷取成为具有一定截面形状的制品。其中混料、挤出温度、牵引速度等每一个过程都有需严格的控制，否则将直接影响到制品的性能，甚至生产出完全不合格的产品。
2.1混料
混料的主要目的是将原料混合，使其分布均匀，形成表观密度高、流动性好、干燥松散的物料。混料工艺条件的改变会导致混料表观密度和加工特性的变化，进而导致挤出速度及塑化质量发生变化，从而引起生产速度及产品质量产生波动[5]。因此加料顺序、加料量、混料时间等直接影响到混料效果以致影响到产品的质量。
2.1.1 原料的干燥
原料中的水分或从外界吸收的水分会影响挤出过程的正常进行和制品的质量，轻时会使胶条出现气泡、表面晦暗等缺陷，同时使其物理机械性能降低；严重时会使挤出无法进行。因此使用前应对原料进行干燥，通常控制水分含量在0.5%以下。
2.1.2 加料顺序
加料的顺序应有利于助剂作用的发挥，避免助剂的不良协同效应，还要有利于提高分散性。热稳定剂宜在树脂加入后加到混料机中，以及早发挥稳定便于利用，且均匀分布，防止局部热分解变色，保证PVC的稳定性。随后（温度约为50℃时）加入DBP，使其与PVC充分混合，有利于原料的初步凝胶化。然后加入蜡类外润滑剂（此时料温约65℃），这样可以避免蜡类干扰其它助剂的分散，使树脂颗粒表面摩擦系数降低，自摩擦生热速度降低，从而延长混合时间。增白剂等填料最后加入，待其充分混合即可，这样一方面避免了对润滑剂的吸收，另一方面也减少对混料设备的磨损。总之，物料的加料顺序应避免助剂之间的相克相消，提高助剂的相辅相成效果，使应该在PVC树脂中分散的助剂，得以充分进入树脂的内部。
2.2挤出温度
在挤出过程中，物料沿螺杆前移时，经历着温度、压力、粘度等的变化，这中变化在螺杆全长范围内是不同的。根据物料的变化特征分为加料段、压缩段、和均化段。物料的温度除来自混料产生的热外还有来自料筒加热器和螺杆对物料的剪切产生的热。料温升高时粘度降低，有利于塑化。料温过高，熔体流量增大，挤出物料加快，挤出物的形状稳定性差，甚至引起制品发黄、出现气泡；料温过低时，熔体粘度大，机头压力增加，离模膨胀较严重。
物料从混料机出来经传送装置到加料段温度约降至50℃左右，压缩段温度控制在80～110℃，均化段温度控制在130℃左右，机头及模口温度控制在140～160℃。
结论
（1）实验研究确定PVC透明胶条的配方为：树脂粉100份、增塑剂 （DBP）1.5份、荧光增白剂0.15 ～ 0.20份、润滑剂（氯化石蜡）20份、热稳定剂（FKJ）0.35份。
（2）混料过程中，原料的含水应控制在0.5%以下，按照“树脂—热稳定剂—增塑剂—润滑剂—增白剂”的顺序加料，加料量以占混料机料筒容积的50%～70%为宜，混料时间一般为15～20min（投料量以50kg树脂粉为准）。
參考文献：
[1] 王贵恒.高分子材料成型加工原理[M].北京：化学工业出版社，2010：118.
[2] 石万聪，石志博，蒋平平.增塑剂及其应用[M]，北京：化学工业出版社，2002：8.
[3] 卢军，刘操.新型增塑剂-二甘醇双（邻苯二甲酸二丁酯）的合成与应用[J].沈阳化工学院学报，1989，3（3）：229～233.
[4] 龚浏澄，郑德，李杰.聚氯乙烯塑料助剂与配方设计技术[M].北京：中国石化出版社，2006：210～214.
[5] 张宇，徐大勇.混料工艺对PVC型材性能的影响[J].聚氯乙烯，2009，37（2）：19.
作者简介：付雄涛（1988-），男，湖北襄阳，长江大学化学与环境工程学院应用化学专业，本科，2008年入学，主要从事化学方面的学习和科研。
（作者单位：长江大学化学与环境工程学院）