PVC塑料加工技術技巧

主要內容：

1、PVC樹脂的結構和性能

2、PVC樹脂的改性和應用

3、PVC樹脂的加工原理

4、硬質PVC的加工應用

一、PVC樹脂的結構和性能

1、PVC材料的物理性能：硬質PVC它的密度通常在1.38~1.46g/cm3，吸水率小于0.5%，浸泡于水中，24小時，吸水率小于0.05%；

2、力學性能：硬質PVC主要有拉伸強度、拉伸摸量、伸長率、沖擊強度、硬度、蠕變性能等等；

2.1拉伸性能

2.1.1應力—應變曲線的影響因素：

a、隨測試速度的快慢有關：拉伸速度增加，屈服應力增加、斷裂應力增加；

b、與測試溫度有關：具有對溫度有敏感性，溫度降低時，拉伸強度、拉伸摸量、屈服伸長率、硬度增加，斷裂伸長率和沖擊強度降低；反之則相反。

2.1.2對拉伸強度及伸長率的影響：

a.PVC分子量的影響：分子量增加，則增加；

b.增韌劑的影響：使用增韌劑時，會增加制品的韌性，伸長率會增加，但其他性能如拉伸強度會降低；

c.增塑劑的影響：通?？梢愿纳婆浠炝系募庸ち鲃有阅?，但是拉伸強度會明顯降低；

d.填充料的影響：通常填料的使用都會降低制品的拉伸強度和沖擊強度，個別填料除外(如玻璃纖維等)。

2.2沖擊性能

對沖擊性能的影響因素主要有以下幾點：

2.2.1試驗加載速度：

2.2.2缺口的敏感性：

2.2.3溫度的影響：強烈的依賴溫度的變化

2.2.4配料的影響：配方的各組份和用量都會影響制品的沖擊強度

a.分子量的影響：分子量增加，則沖擊強度增加；

b.改性劑的影響：一般情況下改性劑用量的增加，制品的沖擊強度增加，但是在增加用量到達一個臨界值后，改性劑用量再增加，沖擊強度增加的幅度就明顯減少，效果不是很明顯，而且改性劑也必須增加到一定的量后才有明顯的改性效果；

c.增塑劑的影響：存在反增塑效應，在增塑劑用量過了反增塑效應以后，隨著用量的增加沖擊強度也隨之增加；

d.填料的影響：通常填料的使用都會使制品的沖擊性能降低。但也有在使用少量的超細填料和補強填料時可以增加制品的沖擊強度；

e.加工條件的影響：主要是要求達到塑化均勻，控制熟塑化程度在55%~65%之間。

2.3硬度

2.4耐熱性能

3加工流變性能：

主要是指PVC配混料在加工過程中熔體粘度的變化及其影響因素。

PVC的流變性能——典型假塑性流體-剪切變稀的現象，即剪切速度加快，熔體粘度變小。

3.1影響剪切粘度和流動曲線的因素：

a、PVC分子量的大?。悍肿恿扛?，熔體粘度高，不利于加工；

b、PVC樹脂顆粒形態：樹脂表面的形態結構疏松型，有利于增塑劑、潤滑劑和助劑的吸收，從而有利于塑化，加工性能良好；

c、增塑劑：降低熔體粘度，改善熔體流動加工加工性能；

d、潤滑劑：降低熔體的粘度；

e、加工助劑：不同類型的加工助劑可以起到不同的作用，（詳細見加工助劑的作用）；

f、剪切速度：剪切速度增加，粘度降低。

3.2熔體的彈性效應：高分子聚合物的熔體在流動過程中伴隨著可以逆轉的高彈性形變，包括法向應力效應（包軸現象），巴拉斯效應（出口膨脹）及熔體破裂現象。

a、擠出膨脹現象：指熔體擠出口模后，擠出物的截面積大于口模截面積的現象。

通常分子量高，熔體粘度大，鏈段運動松馳需要的時間長，彈性松弛變慢，彈性效應明顯，出口膨脹程度比較小，膨脹比?。悍粗畡t相反。

b、不穩定流動——熔體破裂現象：

二、PVC樹脂的改性加工

1、改性目的：PVC材料的一些缺陷：如熱穩定性差、硬質PVC制品呈脆性、耐熱性差、熔體粘度高，流動性差，加工困難、增塑作用不穩定易析出、屬于極性聚合物屬于親水性與生物相容性差。

2、改性方法：通過不同的改性原理可以分為化學改性和物理改性。

通常我們在生產過程中應用的最多的就是物理改性，包括復合改性和共混改性及其他物理改性，其中復合改性主要有填充改性和纖維增強改性，共混改性則主要是指將PVC與其他高聚物混合在一起，從而取得綜合性能良好的共混物。

3、共混改性的要點：

3.1如果是作為改善韌性和加工性能的聚合物，則要求與PVC部分相容性；

3.2如是作為永久增塑和改善熱變形溫度的聚合物則要求有與PVC完全相容性。

4、共混改性的目的：提高韌性、耐熱性、加工成型性能、阻燃性能等

4.1提高韌性：通常用CPE、MBS、ABS、NBR、EVA及部分剛性聚合物等等；

4.2耐熱性：使用耐熱改性劑；

4.3加工成型性能：所謂的加工助劑就是指少量加入就能夠明顯改善PVC的加工性能的特殊配合劑，大致可以分為可以促進PVC的塑化并賦予其橡膠彈性和賦予潤滑性兩大類。

4.3.1賦予橡膠彈性型的高分子加工助劑的主要作用有：

a、促進塑化，提高制品的光澤度；

b、提高熔體破裂時的熔體強度；

c、防止吹塑成型及真空成型時的收縮；

d、改善壓延加工時的儲料性，包輥性及熔體的均一性；

e、可以使擠出發泡的泡孔均一；

f、提高制品的外觀；

g、防止注塑時產生旋紋；

h、可以改善填料和顏料的分散性。

4.3.2賦予潤滑性型的高分子加工助劑的主要作用有：

a、延遲塑化，降低成型負荷；

b、改善熔體的金屬剝離性能；

c、防止表面粘料而降低其他的性能。

4.3.3主要原理：

a、促進塑化和延長塑化；

b、橡膠彈性的賦予；

c、改善成型時的熔體強度；

d、改善發泡成型；

e、改善注塑性能；

f、改善壓延加工性能；

g、潤滑性的賦予。

4.4其他改性：如阻燃性能、抗靜電性能等

三、PVC樹脂的加工原理及配料的組成

1、物料的組成及其作用：主要有PVC樹脂、熱穩定劑、增塑劑、潤滑劑、改性劑、填料、著色劑、及其他加工助劑，在有特殊要求時還需要加入一些特殊的助劑，每一種組分在配方中都有其一定的作用并最終影響制品的性能。

1.1PVC樹脂是配方中的主體成分，其分子量的高低及分子量的分布對其性能的影響：

分子量大小的影響：

a、隨分子量的增加，分子鏈間的引力和纏結程度增加，玻璃化溫度增加，制品的力學性能隨之提高；

b、隨分子量的增加，熔體粘度增加，流動性變差，加工困難程度增加。

分子量分布的影響：

a、分子分布太寬，則說明存在一定數量的分子其分子量偏低和偏高，前則導致制品的力學性能降低，后則容易導致加工困難，而且容易導致制品外觀不佳；

b、是產生魚眼的重要原因：其一，PVC樹脂中存在部分超高分子量的分子，不容易吸收增塑劑，在正常加工條件下只能與增塑劑膨潤而不能與配方中其他組分相容；其二，PVC樹脂中存在部分分子量偏高并具有線性結構或物理內部結構過于緊密的分子，同樣難以塑化。

1.2穩定劑：是配方中不可缺少的組成部分，PVC樹脂在加熱或受熱過程中由于材料的特性，會逐漸分解，而變色，從淡黃、黃色、黃橙色、紅橙色、棕色、棕褐色直到黑色，因此必需在配方中加入足夠的穩定劑方可以正常生產。常用的穩定劑有堿式鉛鹽穩定劑、金屬皂類穩定劑、有機錫穩定劑、復合穩定劑等四大類及其他一些環氧化合物等等。由于穩定劑的多樣性，在選用穩定劑時必需考慮以下幾點：優良的熱穩定性能、良好的配混工藝性能、對產品性能的影響。

a、堿式鉛鹽穩定劑；是目前使用量最大的穩定劑品種，具有優良的綜合性能如熱穩定性能、電性能、還有就是加工性能和低廉的價格優勢，但是鉛鹽有毒性，且制品不透明，目前已有相當一部分產品已經禁止使用；

b、金屬皂類穩定劑：通常具有良好的光穩定性能、耐氣候性和優良的潤滑性能，但是通常需要兩種金屬皂或與堿式鉛鹽穩定劑配合使用而獲得良好的穩定效果。c、有機錫穩定劑：主要有脂肪酸有機錫，馬來酸有機錫和硫醇有機錫，起共同的特點是穩定性能效力高，透明性好、用量少和耐硫化污染，三者中熱穩定性數脂肪酸有機錫但差，但加工潤滑性能最好；

d、復合穩定劑：目前的復合穩定劑主要有鉛鹽復合穩定劑、鈣鋅復合穩定劑、還有少量其他復合穩定劑；

e、輔助穩定劑：本身具有比較弱的穩定性，但是能夠改進其他穩定體系的穩定效果的化合物，主要有亞磷酸脂類、環氧化合物等等。

1.3增塑劑：可以使PVC樹脂產生在增塑可塑性、柔韌性、降低加工溫度、降低熱熔融溫度、改進流動性，但是在增塑范圍內降低模量、強度、硬度、玻璃化溫度、脆化溫度和提高沖擊性能；在反增塑范圍內則增加模量、強度、硬度和脆性。主要有金屬皂類，飽和烴類，脂肪酸及其脂類。

1.4潤滑劑：能夠改善PVC熔體的流動性能和防止熔混物粘附設備上的助劑。

1.4.1潤滑劑的主要作用：

a、防止物料對加工設備的粘附，使熔體能夠很好的轉移或輸送；

b、調整物料的熔化特性、熔體粘度和流變特性；

c、提供適當的潤滑，使物料在加工過程中產生適宜的摩擦生熱速度，獲得平衡溫度較低而質量較好的熔體，提供比較寬的加工條件；

d、最終影響制品的性能：如透明性、耐化學性、耐氣候性等。

1.4.2按作用效果和機理可以分為內潤滑劑和外潤滑劑，內外潤滑劑

a、內潤滑劑：與PVC的相容性較好，主要指聚合物熔體內部的潤滑，主要作用是降低聚合物熔體分子鏈之間的摩擦，并具有改進熔體流動性與均勻性的功能；

b、外潤滑劑：與PVC的相容性較小，主要牽涉相界的過程，主要作用是降低聚合物熔體和加工設備、模具之間的摩擦或減小聚合物粒子之間的摩擦力。

1.4.3潤滑劑的選擇：

a、能夠很好地分散于PVC樹脂中并且與其他助劑不互相干擾；

b、不防礙PVC樹脂的塑化；

c、潤滑效率高切能夠持久；

d、不嚴重降低制品的質量，最好能夠提高制品的質量。

1.4.3由于不同的加工工藝有不同潤滑要求，PVC的擠出成型所需要的潤滑劑的量與機器類型、螺桿結構、模具結構也有很大的關系，因此在具體選擇是還需注意以下幾點：

a、在成型工藝中剪切速率越快則需要內潤滑效果越好，需要潤滑劑的量越多；

b、在配方中未添加增塑劑時比添加增塑劑時需要更多的潤滑劑，同時還需要考慮某些穩定劑固有的潤滑性能；

c、在有增塑劑的配方中由于增塑劑已經具備內潤滑作用，因此只需要少量的內潤滑劑；

d、配方中內外潤滑劑應力求平衡，否則引起加工困難；

e、配方中填料比較多時應適當增加潤滑劑的用量；

f、產品截面結構簡單且大的制品需要的潤滑劑少，反之則多。

1.5加工助劑：為了改善配混料的加工性能，（詳細見前面）

1.6抗沖改性劑：（詳細內容見前面）

1.7填料：主要是為了降低生產成本，但是在一定程度上也可以改善制品的某些性能如收縮率，耐熱變形溫度、增加制品的硬度等

1.8其他組分

四、硬質PVC的加工應用（我們主要講的是硬質管材和管件）

1.硬質PVC實壁管材；

1.1配方的基本原則：必須兼顧制品的性能和加工性能；

1.2硬質PVC實壁管材生產中經常出現的問題：