發泡PVC管材

PVC-U芯層發泡管是一種新型塑料管材,它是以PVC樹脂中加 其人適量助劑,經擠出機采用多層共擠生產工藝成型。目前世界上已廣泛采用此工藝。利用兩臺擠出機同時向一個配料模頭共擠出，其中臺擠出的PVC料在配料模頭中分成兩股熔融料流,這兩股熔融料流形成管材內、外皮層;而另一臺擠出機將發泡PVC輸入到同一配料模頭中,處于內、外層中間,即為芯層。由于PVC-U芯層發泡管材比硬質 PVC實壁管材具有更多的優點,應用領域正在不斷擴大。

我國共擠出 PVC-U芯層發泡管材于20世紀 90年代開始生產應用近幾年來，已引進法國、奧地利、韓國、中國臺灣等國家地區共擠出PVC芯層發泡管材生產線十多條,而國內大連、青島、濰坊、武漢、南通等地已有生產線20多條,有力地促進了我國芯層發泡管材的生產與應用。

1.選材與配方設計

(1)PVC管材發泡原理在PVC-U的加工過程中,物料中加人適量的發泡劑,在一定的溫度下發泡劑分解、釋放出的氣體在熔體中形成空隙,使PVC聚合物體積增大,相應地降低了制品的密度。在擠出發泡過程中,發泡劑的膨脹發生在接近聚合物熔融溫度的環境中(擠出機筒),而膨脹必須發生在聚合物熔融之后,所以必須使發生在相同溫度下的膨脹與熔融兩個過程相互分開,才不會發生互相干擾,影響制品的質量。

通過對不同發泡劑及加入量試驗,最佳配方必須要確保以下幾點:①熔體內部發泡倍率及泡孔尺寸均勻,無連續空穴,從而保證制品具有

良好的力學性能:②無微觀變化所致的強度下降;③表面無氣泡,表層盡可能密實。

含有發泡劑的PVC熔體在高溫下通過螺槽及模頭擠出時,由螺桿施加在熔體上的壓力應均勻地在模頭中釋放。為防止熔體提早發泡，模頭內壓力應高于發泡劑氣體的壓力,并盡可能使發泡階段后推。含有發泡劑的熔體必須在擠出模頭時才膨脹,若熔體在模頭中膨脹,會產生剪切力,破壞已形成的泡孔,導致制品表面粗糙。

PVC-U共擠發泡體系由PVC樹脂、改性劑、穩定劑、潤滑劑、發泡劑、成核劑等組成。比起普通PVC配方,該體系在配方設計時需考慮其組分對 AC發泡效果的影響,以及熔體強度與泡孔結構之間的關系。

下面重點分析幾個影響因素。一般配方(質量份)如下:

PVC 樹脂 100 HSt 0.5

穩定劑 5~10 TiO2 2~4

改性劑 5~10 CaCO; 10

石蠟 0.5 發泡劑 0.1~0.4

(2)穩定體系對AC發泡體系影響在生產中使用C作為發泡劑.AC的分解溫度愈高發氣量愈大。在共擠PVC發泡管材中,要求 AC分解溫度介于 PVC 塑化與分解溫度之間。在PVC發泡體系中,穩定劑不僅用于防止樹脂在加工和使用過程中分解和變質,而且由于含有金屬離子而對AC發泡劑具有活化作用,可改善AC的發泡性。實驗結果表明,三鹽用量加大會明顯降低AC的分解溫度,但隨著用量加大,分解溫度又出現上升趨勢。同樣發氣量隨三鹽用量增加而略有上升,但用量過多,發氣量反而減少。

另外實驗結果也表明PS用量的增大也能降低AC的分解溫度，但發泡量隨之減少，見表1-52。

表1-52 PbSt用量對發泡的影響序號 nS用量(質量份) AC分解溫度/℃ 發氣量/mL*g'

Bast 是一種對AC有抑制作用的穩定劑,BaSt用量少則 AC 分解溫度低,放氣量多;含量多時，由于起抑制作用,AC放氣量減少,分解溫度也高,見表1-53。

表1-53 BaSt 用量對發泡的影響

序號 BSt用量(質量份) AC分解溫度/℃ 185 220 發氣量/mL.g-'

從表1-53 實驗結果可以看出,不同鉛鹽對AC 發泡影響不同,因而在配方設計時不能使用單一鉛鹽穩定劑，必須采用協同效應。所以在實際生產中對穩定體系要進行調整,以找出最佳配方。

(3)加工改性劑的影響ACR改性劑的加入改善PVC樹脂的熔體強度,使發泡過程中泡孔壁能承受泡孔氣體壓力,不致破裂造成大的空穴。ACR用量增多,熔體粘度增大,限制了空穴的形成,利于形成細小的泡孔。所以，ACR用量增大,使PVC發泡效果更好。發泡效果與表觀粘度有很大關系,隨著表觀粘度降低,制品密度減小。一般而言。熔體粘度大,氣泡膨脹的速度下降,限制空穴的形成,利于形成細小的泡孔,發泡管的密度也隨著ACR用量增加而增大,因為大的泡孔減少了?？梢?/span>ACR對發泡成型有改善作用,見表1-54。

表1-54 ACR用量對發泡的影響

ACR用量(質量份) 2 3

密度/gam-1 0.72 0.88 0.97