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        復合穩定劑的種類及配方對流變性能的影響
        文章作者admin: 時間:2021-05-24 11:18
        復合穩定劑的種類及配方對流變性能的影響

                                                 吳明靜,秦立紅,梁志純

                                       (青島海晶化工集團有限公司,山東青島266042)

        [關鍵詞]聚氯乙烯;復合穩定劑;流變性能;配方

        [摘 要]研究了復合穩定劑的種類及配方對流變性能的影響。在聚氯乙烯硬制品加工中,改變復合穩定劑種 類及生產廠家后,必須根據復合穩定劑的特點進行相應的配方調整,才能使改變前后的流變曲線重合。

        [中圖分類號]TQ325.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-7937(2007)10-0034-03

        聚氯乙烯(PVC)是低結晶度的無定形高聚物, 由于分子內存在的不穩定結構(如端基雙鍵、含氧化 合物)使PVC樹脂在100℃以上受熱或紫外光照射 條件下,就會發生降解脫氯化氫,在氧或空氣條件下 降解速度更快,所以,PVC樹脂不添加穩定劑就進 行加工是不可行的,甚至在較低溫度下進行干混合 也會發生熱降解。穩定劑是PVC塑料加工中必不 可少的助劑,可防止PVC在加工過程中變色,保持 最終產品在使用期內的外觀及物理性能,阻止或抑 制光、熱、氧等因素對PVC樹脂產生老化,而增加其 穩定性、延長其使用壽命。

        穩定劑的種類繁多, PVC硬制品加工過程中 常用的穩定劑有鉛鹽類、金屬皂類、稀土類等。傳統 的穩定劑配方比較復雜,在制定配方時需要考慮各 種穩定劑的協同作用,有些穩定劑兼具有潤滑劑的 作用,選用時還必須注意潤滑劑的用量及整體潤滑 效果的平衡,而且穩定劑用量大,品種多,多次稱量 時不僅容易產生誤差,還增大了勞動強度,操作時粉 塵飛揚、污染環境,也損害人身健康。為此,中國許 多廠家研制了無塵復合穩定劑,其優點是在PVC樹 脂中的分散性、相容性、潤滑性及光熱穩定性能優 良,且無粉塵飛揚之弊。使用復合穩定劑時一般不 必再添加其他穩定劑或潤滑劑(特殊情況可酌情微 量調整),目前,國內很多PVC加工廠家都在使用。 正因為復合穩定劑具有集穩定性與潤滑性為一體的 特點,所以在PVC塑料異型材的生產配方中,復合 穩定劑成了整個配方的核心。一般來說,改變復合 穩定劑的種類及生產廠家,配方也必須進行相應調 整。而在流變儀的幫助下進行配方調整,可以根據 配方的流變性能進行指導,大大減少了配方調整次數,縮減了工作量。

        1 穩定劑種類及來源

        筆者選取了不同廠家生產的不同類型復合穩定 劑進行試驗,用1#穩定劑替代2#穩定劑,通過調整 配方,使二者的流變曲線達到一致。1#穩定劑為江 蘇溧陽生產的鈣/鋅復合穩定劑,2#穩定劑為山東 青島生產的稀土復合穩定劑。

        2 兩種穩定劑的對比實驗

        兩種穩定劑的基本配方見表1,實驗條件見表 2,流變數據統計見表3,流變曲線疊加圖見圖1。

         

        從表3和圖1可以看出:在相同配方下,1#復合 穩定劑與2#復合穩定劑相比,塑化時間縮短27 s,最 大扭矩提高3.2 N·m,熱穩定時間縮短將近3 min。這說明兩種復合穩定劑的流變性能相差較 大,如果直接替代,必定會在生產時出現扭矩急劇增 加、擠出困難、產品變色等不正?,F象,因此必須進 行配方調整。由于塑化時間縮短會相應縮短熱穩定 時間,而且兩種穩定劑的熱穩定時間相差不太大,因 此,可以認為這兩種穩定劑的熱穩定效果近似。在 后期的配方調整試驗中,可以不考慮熱穩定方面的 因素,只要降低扭矩、延長塑化時間就可以了.

        3 1#穩定劑的第1次調整實驗

        根據1#穩定劑生產廠家的建議,在碳酸鈣用量 為10份的情況下,ACR用量為0·8~1·0份,因此, 在配方1-2#中將ACR的用量降為1份;配方1- 3#在1-2#的基礎上增加0.2份硬脂酸,目的是進 一步延長塑化時間。具體實驗配方見表4,實驗條 件見表5,流變數據統計見表6,第1次調整實驗的 流變曲線與2#穩定劑的流變曲線疊加如圖2所示。



        從以上對比看出,1-2#配方降低ACR用量 0.6份后,塑化時間延長22 s左右,與2#配方的塑化 時間非常接近;最大扭矩由28·4 N·m降至26·6 N ·m,但仍比2#配方高1.4 N·m。1-3#配方是 在1-2#配方的基礎上增加0.2份硬脂酸,最大扭 矩降低1.8 N·m,接近2#配方的最大扭矩;但塑化 時間延長10 s,塑化速度比2#配方慢。

        4 1#穩定劑的第2次調整實驗

        第1次配方調整的實驗結果說明,改變ACR和 硬脂酸的用量能夠有效地延長塑化時間并降低扭 矩。在第2次配方調整實驗中,筆者在第1次調整 的基礎上對ACR、硬脂酸和CPE的用量進行微調,以期達到2#穩定劑的流變曲線狀態。具體實驗配 方情況見表7,實驗條件表8,流變數據統計見表9, 第2次調整實驗的流變曲線與2#穩定劑的流變曲 線疊加圖如圖3所示。



        1-5#、1-6#配方的流變曲線與2#配方的流 變曲線重合較好,1-4#配方硬脂酸用量為0·2份, 塑化時間慢13 s,但最大扭矩比1-5#配方低0.6 N·m,比1-6#配方低1.6 N·m,與2#配方接 近。1-5#、1-6#配方與1-1#配方相比,由于延 長了塑化時間,熱穩定時間也相應延長,與2#配方 的熱穩定時間相差無幾。

        在這次調整試驗中,1-5#配方與1-6#配方 的結果非常接近,疊加圖見圖4。

        這說明增加0·1份硬脂酸與減少0·2份CPE對流變曲線的影響基本是一致的??紤]到ACR的 用量已在1#配方的基礎上有所降低,因此決定不再 降低CPE的用量,以確保制品的質量。1-5#配方 與2#配方的流變曲線疊加效果如圖5所示。

        [s ayyes]http://www.cnplasticadd.com/img/200998103132.JPG> 

        從圖5可以看出,兩者的流變曲線狀態已相差 很小,在加工過程中可通過調整工藝條件進一步消 除。因此,筆者認為通過配方調整,可以達到預期目 標。

        5 結 論

        在PVC硬制品加工中,復合穩定劑由于具備熱 穩定性和潤滑性等特點,已經成為加工配方的核心。 在改變復合穩定劑的種類和生產廠家時,必須根據 穩定劑的特點進行相應的配方調整。對于1#穩定 劑替代2#穩定劑的過程,通過流變配方調整實驗, 可以基本確定調整后的生產配方,并通過生產試驗, 最終確定適宜的加工配方及工藝條件。 

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