PVC配方計(jì)算與設(shè)計(jì)

1、pvc配方計(jì)算與設(shè)計(jì)傅松平前言；pvc是塑料家族是的一個(gè)重要的一員，它的用途十分廣泛，其生產(chǎn)可逆性特別好， pvc不僅能作硬制品，還能作軟制品。還可以作透明度很高的制品。也可以作成橡膠替代產(chǎn)品。pvc硬制品在相同的壁厚下其制品的強(qiáng)度要比pe、pp-r塑料度好的多。在同樣的壁厚條件下pvc的承壓強(qiáng)度要比pe和pp-r高出很多。pvc的自熄阻燃性是它自身的一大特點(diǎn)。pvc也有不好的一面，就是每生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就需要一個(gè)生產(chǎn)配方，這個(gè)生產(chǎn)配方的好與壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的好與壞。它不能象pe、pp-r、pe-rt塑料一樣、直接以原材料用于生產(chǎn)加工。所以它對(duì)配方設(shè)計(jì)人員的文化層次要求和全面素質(zhì)要求較高，它不僅

2、要求配方人員要懂化工、高分子成型理論、塑料擠出成型加工工藝學(xué)。生產(chǎn)模具的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝學(xué)，總之pvc配方人員要有一定的綜合素質(zhì)能力和承受能力。我們要計(jì)算和設(shè)計(jì)pvc生產(chǎn)配方就必須十分的了解pvc的性能及每一種pvc牌號(hào)的用途，包括每一種輔的性能和用途。一、pvc樹(shù)脂的性能及用途pvc樹(shù)脂按生產(chǎn)方法分為石油法樹(shù)脂和電石法樹(shù)脂；按聚合方法分為懸浮法樹(shù)脂、乳液法樹(shù)脂、本體法樹(shù)脂和溶液法樹(shù)脂。國(guó)內(nèi)外pvc樹(shù)脂生產(chǎn)以懸浮法為主，按表觀密度將樹(shù)脂分為緊密型xj和疏松型xs兩類。普通pvc均聚物的粘數(shù)從57(低分子量)到157(高分子量)，或k值從48到77。對(duì)于大多數(shù)未增塑pvc的擠出，采用“中等”分子量

3、的樹(shù)脂(k值6567)。pvc的工業(yè)牌號(hào)通常以分子量大小來(lái)區(qū)分，一般用聚合度表示。分子量越大，鏈段數(shù)目越多，內(nèi)摩擦力越大，聚合物粘度越高，pvc加工成型也就越困難。一般用于生產(chǎn)pvc-u塑料異型材和管材的樹(shù)脂為sg5型。我公司型材生產(chǎn)和管材生產(chǎn)選擇的pvc樹(shù)脂粘數(shù)控制在108-114，表觀密度為0.5-0.6g/ml。  由于pvc樹(shù)脂在聚合過(guò)程中不是完全按照頭-尾結(jié)構(gòu)聚合，而是存在許多結(jié)構(gòu)缺陷。這些缺陷是導(dǎo)致降解和熱穩(wěn)定性下降的引發(fā)點(diǎn)，所以在pvc樹(shù)脂加工過(guò)程中要加入多種助劑進(jìn)行改善。  聚氯乙烯的分類 表一型號(hào)平均聚合溫度粘數(shù)/(ml/g)k值聚合度sg148.2154

4、144777518001650sg250.5143136747316501500sg353.0135127727115001350sg456.5126119706912501150sg558.0118107686611001000sg661.8106966463950850sg765.595876260850750sg868.586735955750650pvc各型號(hào)用途 表二型號(hào)用途sg1高級(jí)電絕緣材料sg2高級(jí)電絕緣材料，一般軟制品sg3電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋sg4一般薄膜、軟管、人造革、高強(qiáng)度硬管sg5透明硬制品、硬管、型材sg6唱片、透明片、硬板、焊條、纖維sg7吹塑瓶、透明片、管件

5、sg8過(guò)氯乙烯樹(shù)脂二、 pvc配方計(jì)算、設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、pvc型號(hào)的確定要設(shè)計(jì)pvc生產(chǎn)配方，首先要知道自己要生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品，來(lái)確定用什么樣的pvc。如生產(chǎn)管材，型材，我們可以用sg-5型pvc。生產(chǎn)pvc發(fā)泡板材我們可以用7型或者8型料。pvc絕緣材料可以用1型、2型、3型。在pvc配方設(shè)計(jì)體系中，如若我們不搞新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品研發(fā)，我們只須沿用原來(lái)生產(chǎn)所用的pvc生產(chǎn)體系，無(wú)須自己再來(lái)確定pvc的型號(hào)。所以pvc的選型不是太難。2、穩(wěn)定劑用量的確定確定了pvc的型號(hào)及用途后我們?cè)賮?lái)確定穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的確定是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。首先將混好的pvc干混料加入試管，將試管放入硅油中，加熱硅油，使試

6、管中的干混料受熱分解溫度要達(dá)到235-240。這個(gè)量就是生產(chǎn)配方中穩(wěn)定劑的用量。穩(wěn)定劑用量太大，pvc在生產(chǎn)過(guò)程中不易完全塑化，產(chǎn)品發(fā)脆，強(qiáng)度差。用量太少pvc原材料會(huì)在機(jī)筒內(nèi)部受到磨擦熱和剪切熱的作用，使產(chǎn)品發(fā)黃，發(fā)紅，生產(chǎn)工藝不容易控制。穩(wěn)定劑的用量確定好后，在以后的生產(chǎn)中只要穩(wěn)定生產(chǎn)用量就可以了，在生產(chǎn)中保持穩(wěn)定，不要隨意更改。3、碳酸鈣用量與潤(rùn)滑劑的確定碳酸鈣的確定是為了我們清楚生產(chǎn)什么樣檔次的pvc型材、管材，以確定caco3的填加量。國(guó)標(biāo)管還是高鈣管。在生產(chǎn)非標(biāo)型材和非標(biāo)管材時(shí)往往要在pvc中加入大量的caco3。我們首先要知道每一份caco3的吸油率是多少，每一份pvc的吸收增塑

7、劑用量率是多少。潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效率是多大，如果加增塑劑我們一定要知道增塑劑的增塑效率是多少，我們要生產(chǎn)的型材、管材要求的質(zhì)量是什么。這些數(shù)據(jù)我們搞清楚后，我們就很容易算出pvc管材生產(chǎn)配方和pvc型材生產(chǎn)配方。這是我們?cè)O(shè)計(jì)配方的一個(gè)最重要的依據(jù)。（各種材料吸油率見(jiàn)表三）陶土的吸油率(3)pvc的吸油率輕鈣的吸油率重鈣的吸油率活性鈣我們知道了輕質(zhì)碳酸鈣的吸油率及重鈣的吸油率和pvc的吸油率后，配方的潤(rùn)滑劑計(jì)算就顯的很容易了。潤(rùn)滑劑=輕鈣的吸油率（ ）×輕鈣的填加份數(shù)pvc的吸油率如若我們?cè)谂浞街屑尤肓溯p鈣、重鈣或著其它填料只要按公式進(jìn)行計(jì)算就可以算出潤(rùn)滑劑的用量。 4、caco3填加量計(jì)

8、算方法當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品，填加多少時(shí)caco3就能達(dá)到我們所預(yù)期的強(qiáng)度，我們就要通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算流變得出數(shù)據(jù)，以形成我們計(jì)算配方的理論數(shù)據(jù)。有了這些理論數(shù)據(jù)就可以算出pvc型材、管材的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。加多少碳酸鈣，就需要通過(guò)對(duì)pvc強(qiáng)度的計(jì)算，反推出碳酸鈣的含量。圖1我們從圖1中可以看到，當(dāng)碳酸鈣加的越多其pvc的強(qiáng)度就越差。每當(dāng)碳酸鈣在pvc中的量增加10份時(shí)其強(qiáng)度會(huì)下降3-4mpa三、 生產(chǎn)配方設(shè)計(jì)依據(jù)生產(chǎn)配方的設(shè)計(jì)我們一定要記住以下四點(diǎn)1、 我們要知道每一份caco3的吸油率是多少2、 每一份pvc的吸收增塑劑用量率是多少（折合成潤(rùn)滑、但要注意內(nèi)外潤(rùn)滑的比率）3、 生產(chǎn)什么樣檔次的pvc型

9、材、管材（以確定caco3的填加量）4、生產(chǎn)溫度的設(shè)計(jì)硬質(zhì)pvc塑料流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性較差，加工溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解，溫度過(guò)低則物料塑化不良。盡管在配方中加入相應(yīng)的熱穩(wěn)定劑和加工助劑，但其作用畢竟有限。(硬質(zhì)pvc塑料的形變-溫度曲線如圖2所示)。由圖可知硬質(zhì)pvc塑料的三種物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變溫度分別為：tg=87(玻璃化溫度)、tf=160(粘流溫度)、td=240(分解溫度)，根據(jù)配方中穩(wěn)定體系、穩(wěn)定劑用量與搭配，分解溫度有所提高或降低，所以從理論上講成型硬質(zhì)pvc異型材時(shí)機(jī)筒各段溫度的控制應(yīng)有所不同，為獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量產(chǎn)品，各段溫度需反復(fù)調(diào)節(jié)，準(zhǔn)確控制。圖2 硬質(zhì)pvc塑料的變形溫度曲線四、生產(chǎn)配

10、方與潤(rùn)滑和物料流動(dòng)的關(guān)系我們無(wú)論是生產(chǎn)pvc管材、型材還是其它產(chǎn)品，在算pvc配方時(shí)我們一定要切記，設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工溫度最好控制在165-190之間，加工溫度要適當(dāng)?shù)膶捯恍?，這樣對(duì)調(diào)整生產(chǎn)工藝有很大的好處，因pvc在料筒內(nèi)呈三維流動(dòng)，料的流動(dòng)不是十分穩(wěn)定，pvc在機(jī)筒內(nèi)有三種流動(dòng)形態(tài)為：滯流態(tài)、湍流態(tài)和穩(wěn)流態(tài)。滯流態(tài)也是一種穩(wěn)定流動(dòng)形態(tài)但流動(dòng)速度太漫，滯流態(tài)只有在低速時(shí)才能呈現(xiàn)出來(lái)，我們?cè)谏a(chǎn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備或生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只要我們降低生產(chǎn)速度，生產(chǎn)情況就有所改觀，但在滯流態(tài)區(qū)間生產(chǎn)耗能太多，生產(chǎn)效率太低，此種生產(chǎn)方式不可取。湍流態(tài)流動(dòng)波動(dòng)太大，料流不穩(wěn)定忽大忽小，不容易生產(chǎn)，廢品率太高，生產(chǎn)工藝

11、不好控制，對(duì)設(shè)備和模具損害太大。我們?cè)谠O(shè)計(jì)生產(chǎn)配方時(shí)不應(yīng)將生產(chǎn)配方設(shè)計(jì)在此區(qū)域生產(chǎn)。最好的生產(chǎn)方式是在穩(wěn)流態(tài)區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)。它生產(chǎn)穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也高，料流波動(dòng)很小，能夠高速穩(wěn)定的生產(chǎn)。我們?cè)趐vc中加入潤(rùn)滑劑的目地是為了克服pvc在機(jī)筒內(nèi)的摩擦而形成不穩(wěn)定的流態(tài)，減少物料在機(jī)筒內(nèi)的滯流形態(tài)和湍流形態(tài)，使料流能夠向穩(wěn)流態(tài)的方向發(fā)展。而達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。生產(chǎn)配方的好與不好就是看生產(chǎn)的穩(wěn)定性即pvc料在機(jī)筒內(nèi)流動(dòng)時(shí)穩(wěn)流態(tài)的寬和窄。穩(wěn)流態(tài)太窄生產(chǎn)工藝就窄，溫度控制也就窄，不利于生產(chǎn)和員工操作，廢品率就高。反之如果穩(wěn)流態(tài)面寬生產(chǎn)工藝就想當(dāng)好調(diào)節(jié)，廢品率也就低。所以潤(rùn)滑劑量的多少，特別是內(nèi)外潤(rùn)滑劑的比值要精

12、確的計(jì)算，內(nèi)外潤(rùn)滑劑的比值對(duì)料流的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，特別是在加有增塑劑的配方中要知道增塑劑的增塑效率，當(dāng)pvc中加入增塑劑后其穩(wěn)流態(tài)面會(huì)增大，料的流動(dòng)會(huì)向穩(wěn)定流動(dòng)的方向發(fā)展。要穩(wěn)定生產(chǎn)我們對(duì)設(shè)備、模具也的一定的要求：1、設(shè)備給料系統(tǒng)和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)要穩(wěn)定，（變頻器穩(wěn)定性要好）2、模具設(shè)計(jì)要符合pvc加工，(壓縮比、口模長(zhǎng)徑比、分流錐角度)后符合增塑劑增塑效率(ep)表 五、原材料的選型1、穩(wěn)定劑的選型現(xiàn)在要設(shè)計(jì)pvc生產(chǎn)配方，我們首先要選定pvc和穩(wěn)定劑，我們需要用什么樣的穩(wěn)定劑。鉛鹽穩(wěn)定劑環(huán)保性能差，對(duì)人體和環(huán)保損害太大，但現(xiàn)在很多生產(chǎn)pvc的廠家都在用。有機(jī)錫穩(wěn)定劑穩(wěn)定效率比較好，是一種

13、無(wú)毒型穩(wěn)定劑。鈣鋅穩(wěn)定劑，正在中國(guó)大力的推廣，但鈣鋅穩(wěn)定劑，也存在著一定的缺陷，生產(chǎn)工藝較難控制，硬析出較大。2、潤(rùn)滑劑的選型潤(rùn)滑劑我們可以選定：石蠟、硬脂酸、pe蠟?；蚱渲械囊环N二種或都選。改性劑我們可以選擇其中的一種或二種，盡量不要多選。現(xiàn)在復(fù)合潤(rùn)滑劑正在興起但性能相差太大，有一款增塑潤(rùn)劑-88其潤(rùn)滑性能和增塑性能非常好，可用于管材、管件、型材和其它pvc產(chǎn)品之中。3、 鈦白粉的選型鈦白粉有二種一種是金紅石型，一種是銳鈦型對(duì)于戶外用品我們盡量選擇金紅石型鈦白粉它有增白和抗紫外線的功能。而銳鈦型只具有增白效果不具備抗紫外線的功能。金紅石鈦白粉和銳態(tài)型鈦白粉以2：1的比例加入，其協(xié)同效應(yīng)會(huì)提高

14、，抗紫外線和增白效果會(huì)非常突出。4、碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣如果加的量比較少，它具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，如果加的太多哪只是一種降低成本的填料。我們?nèi)绻骱靡稽c(diǎn)的排水管，碳酸鈣不要超過(guò)100份。型材不要超過(guò)40份。六、設(shè)計(jì)生產(chǎn)配方要遵循以下幾個(gè)方面1、 環(huán)保、對(duì)人體無(wú)害，也就是對(duì)自己負(fù)責(zé)。2、 所選用的原輔材料要盡量的少。3、 配方要簡(jiǎn)單易行。4、 要適合于生產(chǎn)工藝，容易生產(chǎn)、容易操作。廢品率要低。我們?cè)谶x定了原輔材料后，我們還要知道了caco3的吸油率和pvc的吸油率，我們就可以算出加入多少潤(rùn)滑劑，加什么樣的潤(rùn)滑劑。 我們?cè)O(shè)計(jì)的配方生產(chǎn)出的產(chǎn)品要達(dá)到什么樣的效果，如拉伸強(qiáng)度要達(dá)到多少，斷裂伸長(zhǎng)率要達(dá)到多少，我們通過(guò)這些數(shù)據(jù)就可以算出在生產(chǎn)配方中要加入多少填料和改性劑。生產(chǎn)出的產(chǎn)品是用于南方還是北方，是高海拔區(qū)還是高寒地區(qū)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命是多少年，我們就可以得出鈦白粉需要加多少，紫外線吸收劑加多少。這樣我們要設(shè)計(jì)配方就容易的多了。p