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聚氯乙烯化合物的开发

PVC是世界上应用最广泛的聚合物之一,因为它的多功能性、优异的固有性能和成本效益,然而它对将其转化为最终产品的过程的敏感性使其成为任何PVC化合物生产商的挑战。杜格达尔的技术经理Bob Goulding解释了为什么,并讨论了开发新牌号和合金PVC以满足具有挑战性的应用所涉及的问题。

开发定制等级的PVC化合物以满足特定的性能要求需要丰富的配方知识、技术经验和对加工的深入理解。实验室的成功不仅要转移到工艺上,还要转移到将化合物转化为可用产品的单个设备上。例如,加工设备可以是挤出机,挤出螺杆配置-单螺杆、双螺杆(锥形或平行螺杆)-将改变干混料或颗粒化合物的行为方式。由于这些原因,深入了解制造的每个阶段是绝对关键的。

困难在于,与大多数其他热塑性塑料不同,PVC作为一种基础聚合物,本质上是不稳定的。当受到能量的影响时,PVC可以在不添加关键添加剂的情况下迅速劣化。也许毫不奇怪,在加工PVC时首先考虑的是如何将降解过程最小化。这是通过添加稳定剂来实现的,稳定剂的选择至关重要。传统上主要使用镉和铅等“重金属”,然而,出于环境考虑,前者现在已被淘汰,铅正在自愿淘汰。基于钙-锌、钡-锌、有机稳定剂(包括一些有机锡)的替代稳定剂(未被归类为此类重金属)正在得到越来越多的使用,因为它们更环保。

在硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯中,铅基稳定剂的转化是大多数复合材料的重点领域。

制定时的关键因素

配制PVC化合物时要考虑的关键因素包括:

预期用途是什么?

最终产品将经历什么样的环境条件?

它是否用于室内、室外(特定气候条件),使用温度是多少?

外表?–颜色、清晰度、表面光洁度、表面感觉。

化合物需要具备什么物理性质?

例如,它是否需要高冲击,在使用寿命期间是否会移动,是否会接触腐蚀性液体或其他塑料?它需要电气性能、阻燃性还是需要生物稳定性?

材料将如何加工?

例如,关于机械,是挤压、注塑还是吹塑?

具体来说,将使用哪种类型和品牌的机器来加工化合物?

产品需要多快生产?

材料是什么形式的?颗粒或干混料

产品或加工是否有成本限制?

基材

聚氯乙烯来自盐和油。它是电解盐水产生氯,然后与乙烯结合,从油中提取,形成氯乙烯单体(VCM)。VCM然后聚合形成PVC树脂。

PVC树脂是所有等级PVC化合物的基础材料,其极性使其与大量不同的添加剂极为相容。这使得材料具有高度的通用性;它可以是透明的或彩色的,刚性的或柔性的。这种材料能够与不同数量的填料、添加剂和稳定剂混合,从而完全改变其性能,这是使PVC具有难以置信的适应性的原因。PVC可用于生产透明的柔性薄膜,包括硬质窗型材、彩色屋顶线产品、片材、吹塑瓶、管材和注塑件,用于包装、建筑、医疗、电缆和汽车行业。然而,材料的多功能性使得配制化合物的任务相当复杂,配方制定者需要从经验和资源库中获取信息。

添加剂

对于PVCP等级,添加增塑剂以赋予PVC柔韧性和弹性。在与增塑剂的组合中,通常包括增强机械性能的填料,并且具有成本效益的额外优势。由于PVCP中PVC树脂的含量可在30%到60%之间变化,因此调整平衡,即不变的增塑剂和填料。对于PVCP,最重要的参数是柔软度和比重(SG)–所用填料的水平越高,SG就越高。柔软度主要是通过改变增塑剂的用量来实现的。PVCP化合物的比重可在1.13到2g/cm3以上。

硬聚氯乙烯化合物还包括必要的稳定剂和一些润滑剂-这往往远远不够