聚氯乙烯粒料的制備

1、聚氯乙烯粒料的制備以聚氯乙烯樹脂為主要原料的塑料制品種類很多，從原料到制品可采用的成型方法也不同，如PVC 薄膜，在種類上有收縮與否之分，從加工方法上可以采用壓迫法或吹塑法；PV C 板、片，有軟、硬之分，還可以有不同透明度的要求，板材可采取擠出成型，也可以采用壓制成型；PVC 電纜料，可以采用輥壓切粒，也可以采用擠出造粒；PV C 管材、型材等，組分上有不同的填充程度，結(jié)構(gòu)上有是否復(fù)合之分，同為擠出成型，采用工藝和設(shè)備有所不同。這些聚氯乙烯制品、可以選用不同型號的樹脂，根據(jù)產(chǎn)品性能要求和成型方法設(shè)計的配方，加入各種助劑，混合配制成原料而成型。擠出成型中采用單螺桿擠出機的，將配制好的料造成粒狀

2、，更有利于提高制品質(zhì)量和方便加工。一、聚氯乙烯樹脂的型號及性能我國以懸浮法生產(chǎn)的均聚疏松型聚氯乙烯樹脂的型號有7 種 （ G B5761 86），它們的主要用途見表4 4 。表4 4懸浮法PVC 樹脂的型號與主要用途注： 1粘數(shù)為100cm3環(huán)已酮中含0 5gPVC 樹脂溶液在25時的測定值。2表中的符號含義：S 懸浮法；G 通用型；A 和B 一級品的分檔代號。表中的粘數(shù)表示PV C 樹脂平均相對分子質(zhì)量的大小。除此，顆粒結(jié)構(gòu)也關(guān)系加工過程和制品質(zhì)量。PV C 樹脂顆粒是由微區(qū)粒子、初級粒子、聚集體粒子堆砌構(gòu)成的粗粒，粒徑為50 250 m 。顆粒的形態(tài)、內(nèi)部孔隙率、表面皮膜、顆粒大小及其分布

3、等對PV C 樹脂的許多性能均有影響。顆粒較大、粒徑分布均勻、內(nèi)部孔隙率高、外層皮膜較薄時，樹脂具有吸收增塑劑快、塑化溫度低、熔體均勻性好、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點。這類樹脂被稱為疏松型樹脂，相反則稱為緊密型PVC 樹脂。目前工業(yè)上以生產(chǎn)疏松型PV C樹脂為主。二、聚氯乙烯中常用的助劑PVC 分子鏈的極性使樹脂的粘流溫度較高，給成型加工造成很大困難，通常需要加入增塑劑來減小分子間的引力和增加制品的柔韌性；PVC 樹脂的熱穩(wěn)定性差，在熱、氧、光的作用下，PVC 會脫去H Cl 而形成共軛鍵使樹脂變色，材料性能變壞，因此PV C在加工中一定要加入熱、光穩(wěn)定劑；為了改善PV C 制品的表面性能，減少制品的收

4、縮以及著色等目的，還需要在PV C 樹脂中加入潤滑劑、其他加工助劑、填料和顏料等。在PV C 塑料中加入增塑劑，不但能提高樹脂的流動性、降低塑化溫度，而且使制品變軟。通常PVC 塑料制品可按增塑劑的加入量分類：不含或含量低于10 增塑劑為硬制品，含40 以上增塑劑為軟制品，介于兩者之間為半硬制品。PVC 塑料的性能見表4 5 。以下介紹PV C 塑料常用助劑及其選擇。1增塑劑增塑劑能降低樹脂的熔融溫度和熔體粘度，增加塑性、提高樹脂成型流動性及制品柔軟性。增塑劑應(yīng)具備與基體樹脂很好的相容性，且不易從制品中揮發(fā)、抽出、遷移，要有良好的光、熱穩(wěn)定性和耐寒性，對于一些特殊制品，如電器、建材、食品包裝等

5、方面的應(yīng)用，還應(yīng)要求電絕緣性、阻燃性、無毒、透明等。增塑劑的種類很多，最常用的有以下幾類。（ 1） 鄰苯二甲酸酯類鄰苯二甲酸二辛酯 （ D OP） 為最常用的主增塑劑，其特點是相容性好，性能較全面，無特別缺點，是應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)增塑劑。鄰苯二甲酸二仲辛酯 （ DCP） 和二異辛酯 （ DIOP） 性能與D OP 相似，但DIOP 對植物的危害較大，不能用作農(nóng)膜的增塑劑。（ 2） 脂肪族二元酸能耐寒輔助增塑劑。和主增塑劑并用可提高耐寒性，并有一定的潤滑作用。但相容性較差，易抽出、遷移。主要品種有己二酸二辛酯 （ D O A）、壬二酸二辛酯 （ D OE）、癸二酸二辛酯 （ D OS）。（ 3）

6、磷酸酯主增塑劑。相容性好，耐化學(xué)腐蝕性好，難燃；但耐寒性差，有異味，光、穩(wěn)定性不及鄰苯二甲酸酯類。主要品種有磷酸三甲苯酯 （ TCP）、磷酸三辛酯（ TOP） 和磷酸二苯辛酯 （ O DPP）。（ 4） 環(huán)氧化合物兼具穩(wěn)定作用，揮發(fā)性低，耐熱、耐光，不易抽出，電性能好，但耐寒性低，相容性差，不能單獨使用。主要品種有環(huán)氧大豆油和環(huán)氧硬脂酸酯。（ 5） 石油酯烷基磺酸苯酯和甲苯酯，可作主增塑劑。機械強度、電絕緣性能和耐氣候性好，吸水性小，揮發(fā)性小，價格便宜，但相容性比D OP 差，見光后會發(fā)黃，耐寒性也較差。（ 6） 氯化物充量增塑劑。主要為氯化石蠟，電性能和阻燃性能優(yōu)良，價格便宜；但相容性差，用

7、量稍多就會滲出，光、熱穩(wěn)定性和耐寒性也很差。提高氯化石蠟的氯含量或縮短其碳鏈可改善其相容性。（ 7） 聚酯己二酸、壬二酸、苯二甲酸等二元酸和己二醇、丙二醇等多元醇的縮聚物。因為聚酯的相對分子質(zhì)量較高，一般為2000 8000 ，所以耐遷移性好，耐久性好，相容性尚可。但增塑效率低，耐寒性差。增塑劑使塑料制品性能變化的程度稱增塑效率。增塑效率是以改變樹脂的一定量的物理性能 （如硬度、100 模量等） 時所需加入增塑劑的數(shù)量來表示，一般以鄰苯二甲酸二辛酯作為基礎(chǔ)100 。表4 6 是根據(jù)硬度測得的增塑劑的增塑效率比值。增塑效率比值越高的增塑劑，其可添加量越少。表4 6常用增塑劑的增塑效率比較2穩(wěn)定劑

8、聚氯乙烯是無定型高聚物，由于其分子結(jié)構(gòu)對熱不穩(wěn)定，使它在成型加工、使用以至簡單的長期存放過程中，受光、熱、氧、重金屬離子、細(xì)菌等的作用，常會發(fā)生變色，以致影響其力學(xué)性能，這種變質(zhì)的過程常稱為老化。穩(wěn)定劑的加入可防止加工過程中由于溫度的作用發(fā)生變色，并可保持最終產(chǎn)品在使用期內(nèi)的外觀及物理性能，即能夠阻止或抑制光、熱、氧、重金屬離子等因素對PV C 樹脂造成的老化，增加穩(wěn)定性，延長使用壽命、PV C 的穩(wěn)定劑有熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧劑以及其他輔助穩(wěn)定劑。表47 列出一些聚氯乙烯常用穩(wěn)定劑。表4 7聚氯乙烯常用的穩(wěn)定劑表4 7聚氯乙烯常用的穩(wěn)定劑類型 品種 穩(wěn)定作用 特性 說明金屬鹽類三堿式硫酸鉛

9、 熱白色粉末，熱穩(wěn)定性高，電性能好，有劇毒，僅適用于半透明、不透明制品，潤滑性差，價廉宜與金屬皂類穩(wěn)定劑協(xié)同使用二堿式亞磷酸鉛 光白色粉末，電性能好，有毒，能啄收紫外線，僅適用于半透明制品，潤滑性差，價廉宜與金屬皂類穩(wěn)定劑協(xié)同使用堿式碳酸鉛 熱 電性能好，價廉，有毒 宜與金屬皂類穩(wěn)定劑協(xié)同使用金屬皂類硬脂酸鉛 熱白色粉末，吸收HCl 能力強，具有好的潤滑性和耐光性。有毒，易受硫化物污染。不宜用于透明制品與其他硬脂酸皂并用，用量0 5 1 5 份，用量太多，制品表面起霜硬脂酸鋇 熱白粉末，有潤滑性，光穩(wěn)定性差，可用于透明制品，有毒，易析出宜與硬脂酸鋅、硬脂酸鎘、環(huán)氧脂、螯合劑等協(xié)同使用硬脂酸鎘

10、光 有潤滑作用，透明度高，價昂，易析出 協(xié)同使用硬脂酸鈣 熱 白色粉末，有潤滑作用，無毒與硬脂酸鋅協(xié)同使用，為無毒穩(wěn)定劑硬脂酸鋅 熱 白色粉末，防污，無毒，熱穩(wěn)定性不好共鉛 熱白色粉末，能制得透明制品，熱穩(wěn)定性好，系硬脂酸鉛和硅酸鉛之共沉淀物代金屬鉛鹽使用共鋇 熱白色粉末，能制透明制品，熱穩(wěn)定性好，系硬脂酸鋇和硅酸鋇共沉淀物代金屬鉛鹽使用液 體 鎘， 鋇（椰子油酸鎘、鋇等）光、熱 糕狀或液狀，易分散 代替硬脂酸鎘、鋇續(xù)表類型 品種 穩(wěn)定作用 特性 說明有機錫化合物二月桂酸二丁基錫 光、熱有潤滑作用，透明度高，穩(wěn)定性好，液狀，淡茶色，有毒，價昂宜與硬脂酸鎘、鋇、環(huán)氧酯共用二正辛基錫鹽 熱 液狀、

11、無毒，穩(wěn)定性好馬來酸二辛基錫 熱 液狀，有潤滑作用，透明度高硫醇有機錫 熱 液狀，熱穩(wěn)定性好 忌與鉛類穩(wěn)定劑共用螯合劑亞磷酸三苯酯 光能與鎘，鋇氯化物形成可溶性螯合物，消除鎘，鋇氯化物對聚氯乙烯降解的催化作用，是液狀穩(wěn)定劑其他 環(huán)氧酯 熱 既有增塑作用，又有穩(wěn)定作用 與硬脂酸鋇、鎘、鋅共用3潤滑劑為了改善聚氯乙烯熔體的流動性和防止物料與成型設(shè)備金屬表面的粘附，以提高潤滑性，減小摩擦力，使成型易進(jìn)行的助劑叫做潤滑劑。潤滑劑按照在PV C 中所起作用的方式，分為外潤滑劑、內(nèi)潤滑劑和內(nèi)外潤滑劑。外潤滑劑一般是非極性物質(zhì)，與PVC 樹脂的相容性較差，在成型過程中析出塑料表面，在成型設(shè)備與物料之間形成潤

12、滑薄膜，從而減小物料對設(shè)備表面的摩擦和粘附。外潤滑劑的用量一般為0 2 0 5 份，用量過多會形成物料與擠出機料筒內(nèi)壁打滑，物料輸送不穩(wěn)定，輸送率降低。內(nèi)潤滑劑一般是含極性的物質(zhì)，與PV C 相容性好，可以浸潤PV C 粒子內(nèi)部，降低樹脂大分子間的內(nèi)聚力和摩擦力，從而促進(jìn)塑化，提高熔體的流動性。內(nèi)潤滑劑可以適量加入，一般添加量為0 5 1 0 份，過量會降低軟化點。常用的潤滑劑有以下幾類。（ 1） 金屬皂類脂肪酸金屬皂類是具有內(nèi)外兩種潤滑作用的潤滑劑兼穩(wěn)定劑，它們的性質(zhì)視脂肪酸基的長短以及極性部分的金屬種類而定。金屬皂類中尤以硬脂酸鉛的外潤滑性最強，硬脂酸鎘最差，二堿式硬脂酸鉛、硬脂酸鋇是在加

13、工溫度下不會熔融的固體潤滑劑。金屬皂除本身有潤滑作用外，還會在加工過程中和PV C 樹脂分解的 H Cl 反應(yīng)而生成脂肪酸，也是一種潤滑劑。（ 2） 石蠟和低相對分子質(zhì)量聚乙烯石蠟和低相對分子質(zhì)量聚乙烯與PV C 相容性差，是PV C 的外潤滑劑。石蠟的過多加入會使PV C 制品表面 “起霜”，帶有部分極性基團的氧化低相對分子質(zhì)量聚乙烯是硬質(zhì)PVC 的優(yōu)良潤滑劑。（ 3） 脂肪酸及其酯類硬脂酸作為潤滑劑應(yīng)用之廣，僅次于金屬皂。脂肪酸酯類包括脂肪酸低級醇酯和高級醇酯，這類潤滑劑可起內(nèi)外潤滑作用。常用的品種有硬脂酸單甘油酯、油酸酯、高級醇酸復(fù)合酯。一般添加量為0 5 1 0 份。4填充劑填充劑的主

14、要作用是降低制品的成本，提高硬度、強度、剛性、電絕緣性能，減少成型收縮率等。擠出制品加少量填充劑可以改善成型性，制品易定型。填充劑的種類很多，PVC 塑料制品中常用的填充劑有碳酸鈣、陶土、白炭黑、硫酸鋇、紅泥等。表4 8 中列出幾種常用填充劑的性狀與填充效果。表4 8常用填充劑的性狀與填充效果名稱 外觀 密度（ g cm3） 效果 說明重質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣沉淀碳酸鈣白色粉末白色粉末白色粉末3 0 5 02 5 2 62 6能提高耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、剛性、硬度及加工性。輕質(zhì)碳酸鈣尚可提高拉伸強度不論哪種碳酸鈣，凡同一品種顆粒越細(xì)，吸收增塑劑量越多白艷華（碳 酸 鈣 加 入3 5 5的硬脂酸）白色

15、粉末 2 56提高耐熱性，尺寸穩(wěn)定性，剛性硬度，拉伸強度及加工性較普通碳酸鈣具有較好的分散性，較低的吸濕性煅燒陶土（ Al2O3、S iO2）白色或淡黃色粉末 2 5提高耐熱性，尺寸穩(wěn)定性，剛性及電絕緣性吸收增塑劑的量大于碳酸鈣和硫酸鋇，制品外觀差白炭黑 （ S iO2） 白色粉末 2 06提高力學(xué)強度，電絕緣性及耐磨性由于顆粒特別細(xì)其比表面積為20 350m 2g，所以補強性好續(xù)表名稱 外觀 密度（ g cm3） 效果 說明硫酸鋇（ BaSO4） 白色粉末 4 46提高耐熱性、耐化學(xué)性、耐磨耗性，改善電絕緣性，增加著色遮蓋率，制品表面光澤，特別適用于醫(yī)療衛(wèi)生制品，因為它不影響X 光顯影吸收增

16、塑劑量較小5阻燃劑由于PV C 的含氯量大于55 ，因而具有阻燃性和自熄性，但是，在建材等對阻燃性要求較高的應(yīng)用場合，還應(yīng)在配方中加入阻燃劑。含有鹵素、銻、硼、磷、銑和氮的化合物均可作阻燃劑。三氧化二銻是硬質(zhì)PV C 塑料等常用的阻燃劑。磷酸酯和氯化石蠟是具有阻燃性的增塑劑，是軟質(zhì)制品常用的阻燃劑。含有阻燃劑的塑料大多數(shù)是自熄的，也可以是難燃或不燃的。6著色劑著色劑的加入使制品獲得所需的顏色，還可以改進(jìn)制品的耐氣候性，耐老化性，延長制品的使用壽命。著色劑有染料和顏料之分，染料能溶于水或有機溶劑，與聚合物混合時，也能溶解，但由于其耐熱性、耐光性和耐遷移性較差，在塑料制品中基本不采用。顏料一般難溶

17、或不溶于水或有機溶劑，在聚合物中以細(xì)小顆粒分散的形式使之著色，因此，大量的顏料使制品不透明，但具有優(yōu)異的耐熱性、耐光性、耐溶劑性。顏料又分為有機顏料和無機顏料兩大類。無機顏料的耐熱性、耐光性、遮蓋力均較好，不易遷移，而且價格便宜，但缺點是色澤不鮮艷，著色力差，密度大，因其價格較低，仍被廣泛采用。有機顏料則與之相反。用作PV C 樹脂的著色劑以顏料居多。常用的無機顏料有鈦白粉、炭黑、鉛鉻黃、鑰鉻紅、氧化鐵紅；有機顏料有立索爾寶紅、塑料紅G R 、永固紅B 、永固黃H R 、熒光黃、酞菁蘭和酞菁綠等。表59 是常用顏料的性能。表4 9常用顏料的性能注：耐光性1 級最差， 8 級最好。其他性能1 級

18、最差， 5 級最好。7紫外線吸收劑長期曝露在陽光中的制品，聚合物會因光氧化而降解。添加紫外線吸收劑可起到對制品的保護作用。紫外線吸收劑分為二苯甲酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、三嗪類等。二苯甲酮類是最常用的紫外線吸收劑，可用于PV C 和PE 。主要品種有2 羥基4 甲氧基二苯甲酮 （ U V 9）、2 2 二羥基4 甲氧基二苯甲酮 （ U V24）、2 羥基4 正辛氧基二苯甲酮（ U V 531） 等。水楊酸酯價格便宜。苯并三唑類品種有2 （ 2 羥基3 ，4 二叔丁基苯）5 氯苯并三唑 （ U V 327）、2 （ 2 羥基3 丁基5 甲苯基） 5 氯苯并三唑（ U V 326） 等。三嗪類

19、是近年來發(fā)展的高效、價廉的紫外線吸收劑，2 ，4 ，6 三 （ 2 羥基4 正丁氧基苯基）1 ，3 ，5 三嗪 （三嗪5），本身熱、光穩(wěn)定性優(yōu)良，效果優(yōu)于U V9 ，U V 531 ，U V 327 ，對戶外PVC 制品有良好的防紫外線作用。取代丙烯酸酯類紫外線吸收劑如2 氰基3 ，3 二苯基丙烯酸酯 （ U V35） 熔點96 ，其特性波長310 320nm ，不吸收可見光，不受鐵鹽和重金屬化合物影響，具有優(yōu)良的熱性能，低毒，對戶外PV C 制品有極好的光穩(wěn)定效果。8防霉劑在濕熱的條件下，塑料受霉菌的侵蝕會使制品外觀、色澤變壞，甚至還能降低機械性能和電絕緣性能。防霉劑能抑制微生物的繁殖和再生

20、及對塑料的侵蝕。PV C 塑料用得較多的防霉劑是水楊酰苯胺和5 ，6 二氯苯并口 惡唑啉酮等，此外還有8 羥基喹啉酮、硫柳汞等。除水楊酰苯胺外都有劇毒。9發(fā)泡劑發(fā)泡劑是制備泡沫塑料的重要助劑，發(fā)泡劑與PVC 樹脂混合均勻，在熔融塑化的同時，發(fā)泡劑分解放出氣體，使制品帶有微孔結(jié)構(gòu)。使用化學(xué)發(fā)泡劑可以制備硬質(zhì)PV C和軟質(zhì)PV C 泡沫制品。發(fā)泡劑可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類。如果泡沫的微孔是通過發(fā)泡劑的物理形態(tài)變化，即通過壓縮氣體的膨脹，或液體的揮發(fā)等而形成，則此種發(fā)泡劑稱為物理發(fā)泡劑。例如壓縮氮氣，氯化脂肪烴 （如一氯甲烷，二氯甲烷，三氯乙烯等） 以及醇、醚等。如果泡沫微孔是通過發(fā)泡劑在

21、受熱分解時放出的氣體而形成的，則此種發(fā)泡劑稱為化學(xué)發(fā)泡劑。化學(xué)發(fā)泡劑又分為無機發(fā)泡劑和有機發(fā)泡劑。無機發(fā)泡劑主要有碳酸銨、碳酸氫鈉、亞硝酸鈉等。有機發(fā)泡劑主要有偶氮化合物、磺酰肼類化合物、亞硝基化合物等。在生產(chǎn)上使用的最多的是有機發(fā)泡劑，尤其是偶氮二甲酰胺 （簡稱A C 發(fā)泡劑）。A C 發(fā)泡劑為橙黃色結(jié)晶，熔點約230 ，分解溫度為195 210 ，發(fā)氣量為250 300 ml g，分解產(chǎn)物一般為61 73 （體積） 的N 2，22 32 （體積） 的CO 及3 5 （體積） 的C O 2。AC 發(fā)泡劑具有自熄、無毒、無臭、無污染、不變色等優(yōu)點，但其分解溫度較高，若與硬脂酸鎘、鉛、鋅等化合物

22、并用，會促進(jìn)A C 發(fā)泡劑的分解，使分解溫度下降。表4 10 是A C 發(fā)泡劑與硬脂酸鉛并用時對分解溫度的影響。表4 10硬脂酸鉛對AC 發(fā)泡劑分解溫度的影響在聚氯乙烯樹脂發(fā)泡時，凡發(fā)泡劑產(chǎn)生對泡孔壁滲透的氣體，如二氧化碳、氫氣等，則易形成連續(xù)的開孔結(jié)構(gòu)，反之產(chǎn)生的氣體如氮氣等，則易形成獨立閉孔結(jié)構(gòu)。氣孔的大小，隨發(fā)泡的條件以及發(fā)泡劑的種類不同而異。欲得到均勻的泡沫結(jié)構(gòu)，必須選擇發(fā)泡劑分解溫度與樹脂的熔融溫度相適應(yīng)的發(fā)泡劑。同時，發(fā)泡的速率必須能被熔體所包圍而形成均勻的氣孔。PVC 樹脂中加入的助劑還有許多種，其中在與其他樹脂中可加入相容劑，在硬質(zhì)制品中需提高加工流動性和制品沖擊韌性時，往往要

23、加入流動改性劑和抗沖改性劑。作相容劑、流動改性劑和抗沖改性劑使用的助劑往往是一些種類的共聚樹脂，如 CPE 、A CR 、EV A 、SBS 等。這些樹脂在第一章中已有介紹，這里不再贅述。三、聚氯乙烯造粒工藝用于聚氯乙烯塑料成型的物料有粉料和粒料之分，一般用單螺桿擠出成型產(chǎn)品的多用粒料，雙螺桿擠出成型機多用粉料。如前所述，PV C 塑料制品很少用樹脂直接成型，而是要在樹脂中加入各種助劑，以便達(dá)到加工過程和產(chǎn)品最終性能的要求。因此，成型PV C 塑料制品的原料實際上是混合料，粉料和粒料是混合料的兩種形式?；旌狭系闹苽溥^程主要包括樹脂及各種助劑的準(zhǔn)備和原料的稱量與混合兩個方面。原料的準(zhǔn)備是先將選定

24、配方中所用的原料進(jìn)行必要的預(yù)處理、計量及輸送等過程，然后將這些物料按順序混合?；旌系哪康氖菍⒃细鹘M分相互分散以獲得均勻的物料的過程，也稱為干混料?；旌衔锪系木鶆虺潭葘⒅苯佑绊懼破焚|(zhì)量，可見混合工序在PV C 塑料制品加工過程中起關(guān)鍵性的作用。造粒是將預(yù)混合 （干混） 的物料加工成粒的過程。1混合前的準(zhǔn)備工作樹脂過篩。過篩的目的主要是去掉混在樹脂中的雜質(zhì)。固體助劑粉碎。為使塊狀助劑均勻分散在樹脂中，必須先將這些物料破碎成盡可能小的顆粒。粉狀助劑磨漿。為使穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑等粉末狀助劑均勻地分散在樹脂中，在配制軟質(zhì)PVC 混合料時，必須先將它們與增塑劑按一定比例在攪拌器內(nèi)攪拌混合均勻后，再用

25、三輥研磨機反復(fù)研磨成細(xì)度符合要求的漿料。母料制備。為使配方中含量極少的組分 （如著色劑） 均勻分散，可先將樹脂和多于配方中用量若干倍的著色劑經(jīng)捏合機冷攪拌，配制成分散均勻的母料。2混合過程PVC 混合料的制備過程可采用不同的工藝和設(shè)備。初混合裝置、高速混合機、冷混合機及一些輔助裝置組成PV C 混料生產(chǎn)裝置?；旌线^程中，物料的狀態(tài)發(fā)生變化。與混合效果有關(guān)是物料的聚集狀態(tài)，密度差異，顆粒尺寸、分布和形態(tài)，組分的加料順序和操作條件。了解PV C 樹脂形態(tài)及其混合物的表觀密度、顆粒平均直徑在高速混合過程中的變化，混合工藝對物料性能的影響很有必要。（ 1） 混合過程中PV C 粉料顆粒形態(tài)的變化由懸浮

26、法生產(chǎn)的PV C 粉料，一般由12 m 的不規(guī)則的圓形初級粒子堆集而成，粉料顆粒直徑約為100 300 m 。通過在不同溫度下高速攪拌，取樣觀測PVC 顆粒形態(tài)和平均粒徑，發(fā)現(xiàn)：常溫下PV C 粉料顆粒大小不一，小顆粒較多，在擠出成型時極易引起塑化不均勻。當(dāng)溫度達(dá)50 左右時，粉料大粒子變小，小顆粒消失。這時由于在此溫度條件下，大粒子受剪切破碎成小粒子，小顆粒吸收了熱能和機械能而產(chǎn)生了部分凝膠化。當(dāng)溫度達(dá)到130 左右時，PV C顆粒的粒度趨于穩(wěn)定，凝膠化程度更深。由此可以得出PVC 粉料在高速混合條件下，既有顆粒細(xì)化、重新結(jié)合，粒徑增大而均勻的形態(tài)變化，又有表觀密度增大和部分凝膠化的功效。顆

27、粒的增大，會起到致密作用，使顆粒的表觀密度達(dá)到最大值，從而提高擠出產(chǎn)量；重新結(jié)合和均化，有利于擠出成型過程的均勻塑化；部分凝膠化，可加速物料擠出時的塑化進(jìn)程。（ 2） 混合過程中PV C 粉料混合物表觀密度和尺寸變化 表觀密度 b 和顆粒平均直徑dcp隨混合溫度的變化規(guī)律如圖4 22 和圖4 23 所示。圖4 22PVC 粉料混合物的表現(xiàn)密度 b 和熱混溫度T 的關(guān)系純PVC ；改性PVC ；，發(fā)泡PVC圖4 23PVC 粉料混合物顆粒平均直徑dcp和熱混溫度T 的關(guān)系純PVC ；改性PVC ；發(fā)泡PVC硬質(zhì)PV C 配方混合物在20 40 范圍內(nèi)， b 在0 5 1 mi n 內(nèi)就可以達(dá)到相

28、當(dāng)高的值（ 0 57 0 58g cm 3），但是其dcp 卻有所下降。這是由于以下兩個原因造成的：在20 40 溫度范圍內(nèi)，高速混合機的葉片高速轉(zhuǎn)動，剪切力把PVC 樹脂堆集結(jié)團的大顆粒和各種助劑顆粒進(jìn)行粉碎，造成dcp 減小；但是混合機的葉片的傾角側(cè)面又把剪切力變?yōu)閴毫ν瑫r將物料壓實，因而 b 增加。在40 110 溫度范圍內(nèi)， b 繼續(xù)增大，dcp大多達(dá)到最大值或又開始下降。PV C 粉料顆粒部分凝膠化，顆粒均化和相當(dāng)部分的助劑熔化是此區(qū)的主要特點，也是熱混合的目的之一。當(dāng)溫度140 時， b 達(dá)到最大值，dcp 開始不同程度的下降，其原因有二：一方面是由于PV C 顆粒凝膠化后體積變小

29、；另一面由于助劑熔化，從而造成了 b 增加dcp 下降。當(dāng)溫度155 時，有些配方物料開始變色，出現(xiàn)分解現(xiàn)象。雖然凝膠化程度和 b進(jìn)一步提高，但這些物料已失去使用價值。（ 3） 混合機的加料量和升溫速度的關(guān)系圖4 24 為混合機的加料量和升溫速度的關(guān)系。圖中所示是無外加熱源，只靠攪拌葉片剪切熱、摩擦熱進(jìn)行混合取得的結(jié)果。由圖中可以看出，投料量有一最佳值。當(dāng)物料體積和混合機容積之比50 時，升溫速度較慢，約需15 20 mi n 才能達(dá)到終溫；當(dāng)比值為50 70 時，物料翻騰良好，9 10 min就可以達(dá)到終溫，效率提高30 以上；當(dāng)比值70 時，物料升溫速度提高不多，且物料翻騰變慢，由于負(fù)荷過

30、大，致使轉(zhuǎn)速下降，給混合帶來不利影響。因此，應(yīng)根據(jù)混料設(shè)備容積、出料溫度及混料時間要求來確定加料量。圖4 24混合機加料量和升溫速度的關(guān)系（ 4） 混合工藝條件對混合料性能的影響如前所述，混合溫度是影響混合料性能的重要因素之一。固體組分的加料順序影響PV C 的升溫速度，也影響混合時間和組分的分散。實驗證明，潤滑劑對于干混料的表觀密度和凝膠化速率有重要影響，最好在PV C樹脂與其他助劑混合后，在約低于混合終點溫度20 時，在高速攪拌下加入?；旌蠝囟群突旌蠒r間關(guān)系密切，操作中應(yīng)嚴(yán)格控制。圖4 25 表示時間溫度周期，PVC 干混料混合過程的終點控制可根據(jù)圖中所示確定。從低速混合高速混合低速混合的

31、整個周期為10 15 min ，圖中各段 （ 1 5） 對應(yīng)一個溫度段，也與相應(yīng)的混合時間相對應(yīng)，根據(jù)物料特性確定終點狀態(tài)，混合時間。圖4 25混合時間溫度周期圖低速混合；高速混合實際上，PV C 物料各組分在高速混合過程中，并非只是各組分簡單的機械混合，而是一個復(fù)雜的PVC 粒子物理變化過程，因此，混合過程的工藝條件對于干混料質(zhì)量有著重要影響。圖4 26 是硬質(zhì)PVC 干混料常用的一種工藝，以此為實例，進(jìn)一步對PV C 物料混合工藝和操作過程加以了解。圖4 26干混料生產(chǎn)線示意圖1預(yù)摻混； 2磅稱； 3吊斗提升機； 4，6篩分機； 4附加貯槽；7樹脂貯槽； 8稱重料斗； 9高速混合機； 10

32、冷卻混合機；11摻混機； 12， 13包裝機；14移動式冷水器在這種工藝過程中，樹脂和添加劑受到高速、高剪切作用下的混合。物料由攪拌槳葉的高速轉(zhuǎn)動形成的與物料間的摩擦熱而升溫。溫度升高的樹脂會吸收液體添加劑，而蠟和其他低熔點的潤滑劑發(fā)生熔化，并涂于樹脂粒子上。在高速混合機上中，不熔的固體添加劑 （如無機填充劑和聚合物改性劑） 是與樹脂顆粒相互分散的。高速混合是一種間歇式操作。由于高剪切作用，物料升溫很快，混合周期短。因此，控制出料溫度是關(guān)鍵。如采用最低的出料溫度 （ 90 ），應(yīng)保證分散適當(dāng)和除掉殘余水分。從高速混合機中卸出的干混料 （ 90 115 ），必須在攪拌下冷卻到30 40 。如果從

33、混合機中卸出的干混料立即裝袋，或不通過冷攪就進(jìn)入料倉，就會出現(xiàn)兩個問題：一是干混料緩慢冷卻到室溫，物料會結(jié)塊；二是由于PV C 對熱敏感，物料會降解而變紅。高速混合的操作方法有多種，建議按以下步驟進(jìn)行：在低速攪拌下向混合機中加入樹脂；加入液體穩(wěn)定劑，升高混合機的攪拌速度；在60 下加入流動改性劑、沖擊改性劑和著色劑；在75 下加入潤滑劑；在85 下加入填充劑和二氧化鈦；在90 110 下，將物料放進(jìn)冷卻混合機，冷至35 。配制軟質(zhì)和半硬質(zhì)PV C 料與硬質(zhì)料在生產(chǎn)流程上是相似的，只是增設(shè)了增塑劑的貯存和計量。圖4 27 是帶有增塑劑儲槽、計量、輸送系統(tǒng)的PV C 粒料生產(chǎn)流程示意圖。圖4 27PVC 粒料生產(chǎn)流程示意圖1鼓風(fēng)機； 2加料斗；3PVC 料倉； 4填充劑倉；4計量；6 增塑劑儲槽；7添加劑入口； 8高速混合機：9造粒機；10 中間儲倉： 11裝袋機增塑劑的加料順序是在物料進(jìn)行高速混合時，樹脂中加入穩(wěn)定劑之后。增塑劑加入的方式可以是一次添加、部分添加或連續(xù)添加。此時的溫度以70 80 為宜：加入的速率比較緩慢，不應(yīng)使高速混合