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第三编塑料制品配方
设计工艺
第三编塑料制品配方设计工艺
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第一章塑料管材配方设计
PVC管材已有70多年历史,由于其性能优异,经济效益显著,至今,其产销量一直处
于各种塑料管的首位,并广泛应用于建筑、农田、矿山、污水排放等众多领域。以美国为
例,1996年的用量为207.5万t其应用分布大致为:给水管用量最大,占35.3%,市政工程
污水排放用管约占22.9%,下水管占17.3%,电工穿线管占14.1%,灌溉用管占5.2%,其
他为5.2%。管材和管件占PVC总消费量的44%以上,年增长率约7%。
国外通常将PVC硬管分为三种类型:应用最广泛的普通硬管为1型,加入改性剂的为
Ⅱ型,氯化聚氯乙烯(CPVC)管为Ⅲ型。也可从应用角度分为压力管和非压力管。压力管
包括给水管、灌溉管、气体管、原油输送管、压力废水干线管、真空管和工业用管等。非压
力管包括排气通风管、下水道、垃圾道、龚便管、雨水管等。
在设计配方时,应根据管材的使用条件、加工方法(单、双螺杄挤出)和经济性等多种
因素加以考虑。对于硬管,一般应满足以下要求:维卡软化温度76或79℃,拉伸屈服强
度≥43MPa,断裂伸长率80%,落锤冲击试验不破裂,扁平试验不破裂。对于给水管还应
满足液压试验、卫生性和耐丙酮性等要求。另外,对于软PVC管,如液体输送管,拉伸屈
服强度≥14MPa,断裂伸长率≥200%。
第一节配方设计
硬管配方
压力管
配方组成(单位:份)
单螺杆
双螺杆
PVC树脂(K值65~68)
100.0
100.0
烷基硫醇锡(甲基,丁基或酯锡)
0.7~1.2
0.25~0.4
全丙烯酸加工助剂
硬脂酸钙
1.0~1.
0.5~0.8
石蜡(mp74℃)
0.7~0.9
1.0~1
聚乙烯蜡
0.15
0.1
钛白粉
1.0
碳酸钙
1.0~3.0
1.0~3.0
配方说明
1)对于硬制品挤出,一般选用"中等"分子量的PVC树脂。根据K值与粘数的关系,
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K值65~68对应的粘数为105~116。可用国产树脂 PVCSG5代替。
(2)所用润滑体系是由内润滑剂硬脂酸钙和外润滑剂石蜡组成。双螺杄挤出需要较
少的内润滑剂和较多的外润滑剂。使用较多的外润滑剂的目的:推迟熔化(向计量段)以
控制高转速的电流强度,防止树脂粘在机头和口模的内壁上。但是,外润滑剂太多,会影
响熔化和制品的力学强度。对于单螺杆挤出,其所需的外润滑剂少而内润滑剂较多,以得
到受控制的熔化速率。
(3)如在配方中添加耐候冲击改性剂3~5份,可制得排灌用管;如添加高效冲击改性
剂10~15份,可制得矿山用高冲击管。
2.欧、亚及南美用硬管(双螺杆)
配方组成(单位:份)
欧洲
亚洲
南美
PVC树脂(K值62~65
100.0
100.0
100.0
三碱式硫酸铝(三盐)
0.5
0
二碱式硬脂酸铅(DBL)
0.5
硬脂酸铅(PSt
1.0
0.8
硬脂酸钙(CaSt
0.4
0.5
0.4
硬脂酸(HSu
0.4
0
聚乙烯蜡
0.2
0.2
0.2(AC-6A)
(AC-617A)(AC-6A)0.15(AC-629A)
钛白粉
碳酸钙
1.0
配方说明
(1)此组配方的特点是铅稳定剂用量较国内用量少得多,这是比较经济的。要达到此
水平,需从机头一口模流道设计和严格控制工艺条件入手,使物料在流道中停留时间分布
比较均匀,温度波动范围较小。在试验时应审慎,应逐步减少配方中的稳定剂用量。
(2)此组配方的润滑体系是由铅、钙皂与聚乙烯蜡组成。AC-6A是低密度聚乙烯蜡,
相对分子质量为2000软化点106℃,相对密度0.92。AC-617A是低密度聚乙烯蜡,相对
分子质量1500,软化点102℃,相对密度0.91。AC-629A是部分氧化的聚乙烯蜡,三盐无
润滑,DBL为高温润滑剂。PSt内、外润滑平衡,HSt和CaSt均为内润滑。整个润滑体系
的外润滑性强于内润滑性Gi,E)。
3.填充管和排水管(双螺杄)
配方组成(单位:份)
低填充管
高填充管
波纹排水管
PVC树脂
100.0
100.0
100.0
三碱式硫酸铅
0.5~1.5
2.0~4.0
二碱式硬脂酸铅
0
0
0.3
硬脂酸钙
0.
内润滑剂(酯蜡)
1.0~3.0
1.0~3.0
2.0~4.0
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石蜡(T74℃
0.75
氧化聚乙烯蜡
加工助剂
0~2.0
0~2.0
冲击改性剂
0~3.0
6.0~8.0
碳酸钙(un)
10.0~20.040.0
10.0~20.0
钛白粉
0~1.0
配方说明
1)在硬PVC中添加填充剂可以降低成本、提高刚性。但是,如需要提高冲击强度,
所用填充剂(如Ca(CO)的平均粒径应低于1m,并经过表面处理。如果填充剂很多(>100
份)将会影响制品的力学强度。
(2)醋蜡主要是指由高级脂肪酸和高级脂肪醇或低级醇所形成的酯类物质。用做内
润滑剂的酯蜡,其碳链不能太长,以保持酯类结构中极性基团的适当比例,而能与PVC树
脂相容。常用的酯蜡内润滑剂有:单硬脂酸甘油酯(T56~58℃), Loxiol G32(硬脂酸硬脂
醇酯,滴点52~56℃),oilG60(己二酸双硬脂醇酯,滴点42~46℃), Oriol GH4(混合酯
类化合物,滴点77~79℃)等。
4.[型和Ⅱ型饮水用管材
配方组成(单位:份)
Ⅰ型
Ⅱ型
PVC树脂(中-高分子量)
100.0
100.0
硫酸锡
0.5~2.0
0.5~2.0
润滑剂
0.5~2.0
0.5~2.0
冲击改性剂
0~5.0
8.0~15.0
加工助剂
2.0~5.0
2.0~5.0
颜料
配方说明
(1)饮水用管材被美国塑料管材协会(P山)和美国材料与试验协会(ASIM)分为I型
和Ⅲ型两种。Ⅰ型管材基本上无冲击要求,而Ⅱ型管材必须是高抗冲的。在实践中,1型
管材的大多数生产者也都加有少量的沖击改性剂以防管材在运输和安装过程中破裂。其
中也常加有加工助剂,借以方便挤出和回头料的使用
(2)适当的爆破强度一般可通过管材的厚度以及使用与加工难易相适应的最高分子
量的树脂而取得。通常用中ー高分子量的树脂,商品树脂按分子量(Ⅳ)分成四类,如表1
1所示。因此所用树脂的P为