pvc加工 PVC加工与应用讲解

聚氯乙烯树脂概述

PVC是中国第一大通用合成树脂材料，世界第二大，国内产能超过2000万吨，产量超过1300万吨。

聚氯乙烯树脂的优点:阻燃、耐磨、耐化学腐蚀、电绝缘、产品透明、易加工

缺点:光热稳定性差，纯树脂在100℃左右开始分解

聚氯乙烯树脂的加工

与其他通用树脂相比，加工配方和工艺相对复杂。加工前需要加入各种添加剂并充分混合，混合温度为90-110℃。对于软产品，混合温度甚至可以达到130℃以上

常见的加工方法:挤出、注塑、压延、压塑、吹塑等。

聚氯乙烯树脂的应用

PVC树脂的应用按是否添加增塑剂分为硬制品和软制品，其中硬制品主要有:型材、管材、板材、硬片材、瓶子、空容器等。软性产品主要包括:电线电缆、薄膜、片材、地板材料、人造革、各种软管、手套(糊树脂)、玩具、塑料鞋等。

聚氯乙烯树脂技术指标与加工应用的关系

聚氯乙烯加工的主要添加剂

由于聚氯乙烯树脂的特殊结构，在加工和应用过程中必须添加添加剂，以提高树脂的加工性能，弥补其自身性能的不足

热稳定剂:主要用于提高PVC的光热稳定性，分为主稳定剂和辅助稳定剂。

主要稳定剂:三元和二元硬脂酸盐复合稳定剂→无尘复合铅稳定剂→卫生有机锡稳定剂和环保钙锌稳定剂

辅助稳定剂:单独作用时热稳定性很小，但能与金属皂或有机锡产生协同作用，如环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇、β-二酮化合物等。

聚氯乙烯热稳定性的评价方法主要有:

刚果红测试法(静态热稳定时间)、双辊轧机法、动态热稳定时间(能更好地反映加工的实际情况，动态热稳定时间越高，加工的热稳定性越好，产品在加工过程中不易分解)

润滑剂:润滑剂通常根据其与PVC的物理化学相容性来定义，分为内部润滑剂和外部润滑剂。

内润滑剂的作用是减少聚合物分子之间的摩擦，降低熔体的粘度，降低加工所需的能量。如硬脂酸钙、单甘酯、硬脂酸、OPE蜡等。

外部润滑剂一般与聚合物不相容，其作用只是减少聚合物与加工机械界面的摩擦，延缓塑化。如石蜡、PE蜡、硅油等。

润滑剂的选择原则是兼具内、外润滑功能，高、低熔点润滑剂合理混合。

抗冲改性剂:由于PVC树脂刚性好，韧性稍差，为了满足某些产品的性能要求，通常需要在硬质产品中加入抗冲改性剂。

硬质聚氯乙烯的典型抗冲改性剂包括氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、甲基溴、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯酸酯等。它们与PVC树脂的结合不同，改性效果明显不同。

ACR特别适用于耐老化、对PVC的刚性、耐热性、加工性要求较高的户外产品。

MBS具有优异的抗冲击性能，但其结构中含有双键，耐老化性差，分子量大，熔体粘度高，很难加入PVC中加工，多用于室内产品和透明产品。

CPE应用广泛，适用，便宜。

增塑剂:增塑剂一般用于PVC软质材料。增塑剂的加入可以降低聚氯乙烯分子链之间的作用力，降低聚氯乙烯塑化过程中所含微晶的玻璃化温度、流动温度和熔点。增塑剂可以提高树脂的可塑性，使产品柔软耐低温。

常用的增塑剂分为主增塑剂和辅助增塑剂，主增塑剂通常选择塑化效率较高的增塑剂，以减少配方中增塑剂的用量，提高产品性能。PVC软胶配方中最常用的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，塑化效率高。随着卫生要求和环保意识的提高，高环氧值的环保增塑剂如邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、对苯二甲酸二辛酯、柠檬酸酯和环氧大豆油的使用越来越多。

加工助剂:其作用是加速熔体的凝胶化，缩短塑化时间，降低塑化温度，提高产品的光滑度和耐候性。

丙烯酸酯(ACR)改性剂广泛用作加工助剂，国内有201和401，日本有PA101和PA20，用量较少，加入量一般在0.5-3份之间。

颜料和填料:

颜料:材料是有色的，还有一些颜料(如二氧化钛、碳黑等。)还可以保护聚合物，使紫外线只能作用于聚合物表面非常薄的一层，有效防止紫外线对聚合物的破坏，提高产品的耐候性和老化寿命。颜料更多地用于电缆材料

美国材料试验学会将填料定义为“添加到塑料中以提高强度和各种性能或降低成本的惰性物质。”

常用的填料有碳酸钙(最流行的)、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、活性钙、纳米钙等。随着加工水平的提高，重质碳酸钙的白度和细度已经可以与普通轻质碳酸钙相媲美。纳米碳酸钙最初由于分散问题很少用于聚氯乙烯。后来，活性纳米碳酸钙的生产有效地解决了这一问题，并广泛应用于聚氯乙烯材料中。

填料选择的基本要求:化学性质稳定，纯度高，杂质含量低，尽可能呈白色或浅色，易于分散混合，吸油相对含量低，对加工性能影响不大，莫氏硬度低，与树脂相比价格相对便宜

聚氯乙烯材料的卫生

PVC树脂本身卫生性能较好，但由于加工过程中添加了很多添加剂，可能会影响卫生性能。随着人们生活水平的提高，社会和各行业对材料的卫生要求越来越高。目前很多PVC树脂出厂都要求提供SGS检测和FDA认证。

SGS检测:主要检测物料中重金属和多溴联苯醚的含量。除了氯乙烯单体，FDA对水、乙醇、正庚烷提取物也有明确要求。

在国内塑料PVC制品、PVC给水管、PVC医用和食品片材、PVC医用制品(导管、血袋等。)，PVC玩具等应用，无论是出口还是行业标准，都对PVC材料的卫生和生化性能提出了严格的要求

聚氯乙烯材料的配方设计

PVC材料的配方设计比较复杂，软硬制品对材料的性能和加工性能都有不同的要求。配方设计一般遵循以下原则:

根据产品性能确定PVC树脂的等级；管材和板材一般选用4型和5型树脂，注塑制品用7型和8型树脂，软质制品用高聚合度树脂。增塑剂的用量根据产品的硬度而定。一般增塑剂加入越多，产品的肖氏硬度越低。

根据性价比，确定稳定剂等添加剂的种类和添加量；比如复合铅稳定剂成本相对较低，而使用有机锡成本相对较高，因为很多有机锡基本没有润滑作用，需要添加大量润滑剂；至于钙锌稳定剂，国产稳定剂成本相对便宜，但效果比进口稳定剂略差。

根据产品性能、设备条件、稳定性类别和增塑剂添加量，确定润滑系统的组成和添加量；润滑系统的确定是最复杂也是最难掌握的，其质量将对树脂的加工、塑化和产品性能产生重要影响。

聚氯乙烯树脂质量案例分析

反射问题

原因分析

解决对策

白色或浅色产品是黄色的

树脂老化白度低，初始热稳定性差

及时更换树脂，以免造成更大损失

产品表面有明显的黄色或黑色分解线

物料分解，模具内部有死角，有物料结块，时间长了会分解

及时拆模，清理内壁

树脂混合时会产生静电，很难送入料斗

树脂颗粒太细或含水量低

静置一段时间后使用化合物

透明片表面有许多结晶点

材料塑化不好；树脂中的鱼眼数量超标或在生产过程中带入杂质

增强塑化(调整配方或增加挤出压力)；严格控制生产过程

产品中有许多黑色和黄色的斑点(主要用于生产浅色产品和透明产品)

生产过程中过量的树脂杂质或带入(如包装纸屑等。);材料分解

更换树脂或严格控制生产过程

产品表面有气泡和凹坑

树脂含水量高或树脂加工助剂中一些低熔点的挥发性成分挥发产生气泡

增加搅拌时间和搅拌温度；降低加工温度

树脂在生产过程中容易分解

树脂热稳定性差或更换配方中的稳定剂都不能排除复配过程中的误操作。

分析树脂的性能并验证化合物的稳定性

产品中有铁屑和其他物质

树脂生产或产品生产过程中的金属磨损

检查树脂中是否有铁屑等。

生产过程或产品性能的波动可能导致不合格产品

树脂质量波动或生产设备过程控制不稳定

分析不同批次树脂的性能，特别是大修开车前后或工艺配方调整前后

树脂粉末颗粒是粗的或细的

树脂颗粒的异常形态和粒度分布

及时分析颗粒形态和交换树脂