PVC配方的計算與設(shè)計及

1、PVC配方計算與設(shè)計傅松平前言；PVC是塑料家族是的一個重要的一員，它的用途十分廣泛，其生產(chǎn)可逆性特別好， PVC不僅能作用硬制品，還能作用軟制品。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。PVC也有不好的一面，就是每生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就需要一個生產(chǎn)配方，這個生產(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。所以它對配方設(shè)計人員的文化層次要求和全面素質(zhì)要求較高，它

2、不僅要求配方人員要懂化工、高分子成型理論、擠出成型加工工藝學。生產(chǎn)模具的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝學，總之PVC配方人員要有一定的綜合素質(zhì)能力。我們要計算和設(shè)計PVC生產(chǎn)配方就必須十分的了解PVC的性能及每一種PVC牌號的用途，包括每一種輔的性能和用途。一、PVC樹脂的性能及用途PVC樹脂按生產(chǎn)方法分為石油法樹脂和電石法樹脂；按聚合方法分為懸浮法樹脂、乳液法樹脂、本體法樹脂和溶液法樹脂。國內(nèi)外PVC樹脂生產(chǎn)以懸浮法為主，按表觀密度將樹脂分為緊密型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。對于大多數(shù)未增塑PVC的擠出，采用“中等”分子量的樹脂(K

3、值6567)。PVC的工業(yè)牌號通常以分子量大小來區(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脂為SG5型。我公司型材生產(chǎn)和管材生產(chǎn)選擇的PVC樹脂粘數(shù)控制在108-114，表觀密度為。  由于PVC樹脂在聚合過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。這些缺陷是導致降解和熱穩(wěn)定性下降的引發(fā)點，所以在PVC樹脂加工過程中要加入多種助劑進行改善。  聚氯乙烯的分類 表一型號平均聚合溫度粘數(shù)/(ml/g)K值聚合度SG148.2154144777518001650S

4、G250.5143136747316501500SG353.0135127727115001350SG456.5126119706912501150SG558.0118107686611001000SG661.8106966463950850SG765.595876260850750SG868.586735955750650PVC各型號用途 表二型號用途SG1高級電絕緣材料SG2高級電絕緣材料，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SG8過氯乙烯樹脂二、 PVC配

5、方計算、設(shè)計要點1、PVC型號的確定要設(shè)計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)計體系中，如若我們不搞新產(chǎn)品設(shè)計和新產(chǎn)品研發(fā)，我們只須沿用原來生產(chǎn)所用的PVC生產(chǎn)體系，無須自己再來確定PVC的型號。所以PVC的選型不是太難。2、穩(wěn)定劑用量的確定確定了PVC的型號及用途后我們再來確定穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的確定是要通過實驗來確定的。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，使試管中的干混料受熱分解溫度要達到2

6、35-240。這個量就是生產(chǎn)配方中穩(wěn)定劑的用量。穩(wěn)定劑用量太大，PVC在生產(chǎn)過程中不易完全塑化，產(chǎn)品發(fā)脆，強度差。用量太少PVC原材料會在機筒內(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。國標管還是高鈣管。我們在生產(chǎn)非標型材和非標管材時往往要在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的吸收增塑劑用量率是多少。潤滑劑的潤滑

7、效率是多大，如果加增塑劑我們一定要知道增塑的增塑效率是多少，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。這是我們設(shè)計配方的一個最重要的依據(jù)。（各種材料吸油率表三）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，配方的潤滑劑計算就顯的很容易了。潤滑劑=輕鈣的吸油率（ ）×輕鈣的填加份數(shù)PVC的吸油率如若我們在配方中加入了輕鈣、重鈣或著其它填料只要按公式進行計算就可以算出潤滑劑的用量。 填加劑吸收增塑劑量表表三序號填加料名稱DOP用量1輕質(zhì)

8、CaCO30.152重質(zhì)CaCO30.103粘土0.304硅酸鹽0.45二氧化硅0.556碳黑(MPC)0.65吸油率表三序號填加料名稱吸油率1輕質(zhì)CaCO3重質(zhì)CaCO30.253粘土0.584硅酸鹽0.765二氧化硅16碳黑(MPC)1.34、CaCO3填加量計算方法當生產(chǎn)的產(chǎn)品，填加多少時CaCO3就能達到我們所預(yù)期的目標，我們就要通過實驗或流變計算得出數(shù)據(jù)，以形成我們計算配方的理論數(shù)據(jù)。有了這些理論數(shù)據(jù)就可以算出PVC型材、管材的強度。加多少碳酸鈣，就會使PVC產(chǎn)品達到什么樣的強度，就需要通過對PVC強度的計算，反推出碳酸鈣的含量。圖1我們從圖1中可以看到，當碳酸鈣加的越多其PVC的強

9、度就越差。每當碳酸鈣在PVC中的量增加10份時其強度會下降3-4MPa三、 生產(chǎn)配方設(shè)計依據(jù)生產(chǎn)配方的設(shè)計我們一定要記住以下四點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（折合成潤滑、但要注意內(nèi)外潤滑的比率）3、 生產(chǎn)什么樣檔次的PVC型材、管材（以確定CaCO3的填加量）4、生產(chǎn)溫度的設(shè)計硬質(zhì)PVC塑料流動性和熱穩(wěn)定性較差，加工溫度過高時會分解，溫度過低則物料塑化不良。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

10、)、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異型材時機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，各段溫度需反復調(diào)節(jié)，準確控制。圖2 硬質(zhì)PVC塑料的變形溫度曲線四、生產(chǎn)配方與潤滑和物料流動的關(guān)系我們無論是生產(chǎn)PVC管材、型材還是其它產(chǎn)品，在算PVC配方時我們一定要切記，設(shè)計生產(chǎn)加工溫度最好控制在165-190之間，加工溫度要適當?shù)膶捯恍?，這樣對調(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，料的流動不是十分穩(wěn)定，PVC在機筒內(nèi)有三種流動形態(tài)為：滯流態(tài)、湍流態(tài)和穩(wěn)流態(tài)。滯流態(tài)也

11、是一種穩(wěn)定流動形態(tài)但流動速度太漫，滯流態(tài)只有在低速時才能呈現(xiàn)出來，我們在生產(chǎn)中會發(fā)現(xiàn)當設(shè)備或生產(chǎn)出現(xiàn)問題時，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)流動波動太大，料流不穩(wěn)定忽大忽小，不容易生產(chǎn)，廢品率太高，生產(chǎn)工藝不好控制，對設(shè)備和模具損害太大。我們在設(shè)計生產(chǎn)配方時不應(yīng)將生產(chǎn)配方設(shè)計在此區(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，料流波動很小，能夠高速穩(wěn)定的生產(chǎn)。我們在PVC中加入潤滑劑的目地是為了克服PVC在機筒內(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。而達到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。生產(chǎn)配方

12、的好與不好就是看生產(chǎn)的穩(wěn)定性即PVC料在機筒內(nèi)流動時穩(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)工藝就想當好調(diào)節(jié)，廢品率也就低。所以潤滑劑量的多少，特別是內(nèi)外潤滑劑的比值要精確的計算，內(nèi)外潤滑劑的比值對料流的穩(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PVC中加入增塑劑后其穩(wěn)流態(tài)面會增大，料的流動會向穩(wěn)定流動的方向發(fā)展。要穩(wěn)定生產(chǎn)我們對設(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)動要穩(wěn)定，（變頻器穩(wěn)定性要好）2、模具設(shè)計要符合PVC加工，(壓縮比、口模長徑比、分流錐角度)PVC用增塑劑增

13、塑效率(Ep)表 表三序號增塑劑增塑效率(Ep)化學名稱名稱1DOP鄰本二甲酸二辛酯102DNOP鄰本二甲酸二正辛酯093DBP鄰本二甲酸二丁酯094DHP鄰本二甲酸二庚酯0955DNP鄰本二甲酸二壬酯116DDP鄰本二甲酸二癸酯127DCHP鄰本二甲酸二環(huán)已酯138TOP磷酸三辛酯129DOA已二酸二辛酯0910DBS癸二酸二丁酯0811BBP鄰本二甲酸丁芐酯10五、原材料的選型1、穩(wěn)定劑的選型現(xiàn)在要設(shè)計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。有機錫穩(wěn)定劑穩(wěn)定效率比較好，是一種無毒型

14、穩(wěn)定劑。鈣鋅穩(wěn)定劑，正在中國大力的推廣，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、潤滑劑的選型潤滑劑我們可以選定：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)在復合潤滑劑正在興起但性能相差太大，有一款增塑潤劑-88其潤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)會提高，抗紫外線和增白效果會非常突出。4、碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣如果加的量比較少，它具有一定的補強作用，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的排水管，碳酸鈣不要超過100份。型材不要超過40份。六、設(shè)計生產(chǎn)配方要遵循以下幾個方面1、 環(huán)保、對人體無害，也就是對自己負責。2、 所選用的原輔材料要盡量的少。3、 配方要簡單易行。4、 要適合于生產(chǎn)工藝，容易生產(chǎn)、容易