Подробное объяснение сырья и вспомогательных материалов для рецептуры ПВХ

Чистая поливинилхлоридная (ПВХ) смола относится к классу высокополярных полимеров с высокими межмолекулярными силами, что приводит к высоким температурам размягчения и плавления ПВХ.Обычно для обработки требуется 160-210 ℃.Кроме того, замещенные группы хлора, содержащиеся в молекулах ПВХ, могут легко привести к реакции дегидрохлорирования (HCl) смолы ПВХ, тем самым вызывая реакцию разложения ПВХ.Следовательно, ПВХ чрезвычайно неустойчив к нагреванию, и повышение температуры будет значительно способствовать реакции удаления HCl из ПВХ.Чистый ПВХ начинает реакцию удаления HCl при температуре 120 ℃, что приводит к деградации ПВХ.

Учитывая недостатки в двух вышеупомянутых аспектах, при обработке ПВХ необходимо добавлять добавки для производства различных продуктов, отвечающих потребностям людей, таких как мягкие, твердые, прозрачные, с хорошей электроизоляцией, вспениванием и т. д. При выборе сорта и При дозировке добавок необходимо всесторонне учитывать различные факторы, такие как физические и химические свойства, сыпучесть и формуемость, чтобы в конечном итоге установить идеальную формулу.

Кроме того, в зависимости от различных видов использования и методов обработки также необходимо выбирать тип смолы.Сочетание различных типов ПВХ-смолы и различных добавок широко известно как конструкция формулы ПВХ.Ниже приводится подробное объяснение каждого сырья в формуле ПВХ для справки.

01 Выбор смолы

В промышленности вязкость или значение K обычно используется для обозначения средней молекулярной массы (или средней степени полимеризации).Молекулярная масса смолы связана с физическими и механическими свойствами продукта.Чем выше молекулярная масса, тем выше предел прочности, ударная вязкость и модуль упругости изделия, но текучесть и пластичность расплава смолы снижаются.

В то же время разные процессы синтеза приводят к различиям в морфологии смолы.Распространенной является рыхлая смола, получаемая суспензионным методом, широко известная как смола SG.Структура его рыхлая, форма поверхности неправильная, сечение рыхлое и пористое, образующее сетку.Таким образом, смола типа SG быстро впитывает пластификаторы и имеет высокую скорость пластификации.Лосьонную смолу следует использовать в качестве пасты ПВХ при производстве искусственной кожи.

02 Пластификатор

Добавление пластификаторов позволяет уменьшить силу взаимодействия между молекулярными цепями ПВХ, что приводит к снижению температуры стеклования, температуры текучести и температуры плавления микрокристаллов, содержащихся в ПВХ-пластике.Пластификаторы позволяют улучшить пластичность смолы, делая изделие мягким и устойчивым к низким температурам.

Влияние пластификаторов на механическую прочность незначительно при дозировке менее 10 частей.При добавлении около 5 частей пластификаторов механическая прочность оказывается самой высокой, что представляет собой так называемый феномен обратного пластификатора.Обычно считается, что явление антипластификации — это эффект добавления небольшого количества пластификатора, который увеличивает активность крупных молекулярных цепей и вызывает молекулярное упорядочение с образованием микрокристаллов.Ударная вязкость твердых изделий с небольшим количеством добавленного пластификатора фактически меньше, чем без добавления времени, но при увеличении ее до определенной дозировки ударная вязкость увеличивается с увеличением дозировки, что соответствует универсальному закону.

Кроме того, добавление пластификаторов снижает как термостойкость, так и коррозионную стойкость изделия.На каждую дополнительную часть пластификатора термостойкость Мартина снижается в 2-3 раза.Поэтому в твердые продукты обычно не добавляют пластификаторы или добавляют меньше пластификаторов.Иногда добавляют несколько пластификаторов для улучшения текучести обработки.Мягкие изделия, напротив, требуют добавления большого количества пластификатора, и чем выше дозировка пластификатора, тем мягче будет изделие.

Существуют различные типы пластификаторов, в том числе фталаты, эфиры с неразветвленной цепью, эпоксиды, эфиры фосфорной кислоты и т. д. С точки зрения комплексных характеристик ДОФ является хорошим вариантом, который можно использовать в различных рецептурах изделий из ПВХ.Эфиры с прямой цепью, такие как DOS, относятся к морозостойким пластификаторам и обычно используются в сельскохозяйственных пленках.Они плохо совместимы с ПВХ и обычно состоят не более чем из 8 частей.Помимо хорошей морозостойкости, эпоксидные пластификаторы обладают также термостойкостью и светостойкостью, особенно при использовании в сочетании с металлическими мыльными стабилизаторами.Общая дозировка эпоксидных пластификаторов составляет 3-5 частей.

Проводная и кабельная продукция должна обладать огнестойкостью, при этом следует выбирать пластификаторы с относительно хорошими электрическими характеристиками.ПВХ сам по себе огнестойкий, но большинство пластифицированных мягких изделий легко воспламеняются.Чтобы сделать изделия из мягкого ПВХ огнестойкими, следует добавлять огнестойкие пластификаторы, такие как эфиры фосфорной кислоты и хлорированный парафин.Эти два типа пластификаторов также обладают лучшими электрическими свойствами, чем другие пластификаторы.Однако с увеличением дозировки пластификатора общие электрические характеристики имеют тенденцию к снижению.

Для изделий из ПВХ, используемых в нетоксичных целях, следует использовать нетоксичные пластификаторы, такие как эпоксидное соевое масло.Что касается общего количества пластификаторов, то оно должно варьироваться в зависимости от требований к мягкости продукта, а также различных способов применения, процессов и условий использования.Общий процесс прокатки для производства пленок ПВХ требует общего количества пластификатора около 50 частей.Пленка, полученная выдувным формованием, немного меньше, обычно 45-50 частей.

03 Стабилизатор

ПВХ обрабатывается при высоких температурах и легко выделяет HCl, образуя нестабильную полиеновую структуру.Между тем, HCl обладает самокаталитическим эффектом, который может еще больше разложить ПВХ.Кроме того, если в плазме присутствует кислород или железо, алюминий, цинк, олово, медь и кадмий, они будут катализировать разложение ПВХ и ускорить его старение.Таким образом, пластик будет проявлять различные неблагоприятные явления, такие как изменение цвета, деформация, растрескивание, снижение механической прочности, снижение электроизоляционных характеристик и хрупкость.Для решения этих проблем в формулу необходимо добавлять стабилизаторы, особенно термостабилизаторы.Стабилизаторы, используемые для ПВХ, включают термостабилизаторы, антиоксиданты, поглотители УФ-излучения и хелатирующие агенты.При разработке рецептуры подбираются различные сорта и количества стабилизаторов, исходя из требований к использованию продукта и технологии переработки.

（1） Термостабилизатор

Термостабилизатор должен быть способен улавливать самокаталитический HCl, выделяемый смолой ПВХ, или вступать в реакцию с нестабильной полиеновой структурой, образуемой смолой ПВХ, чтобы предотвратить или уменьшить разложение смолы ПВХ.

Стабилизаторы на основе солей свинца в основном используются в твердых продуктах.Стабилизаторы на основе соли свинца обладают характеристиками хороших термостабилизаторов, отличными электрическими характеристиками и низкой стоимостью.Однако он обладает высокой токсичностью и склонен к загрязнению продукции, поэтому из него можно производить только непрозрачную продукцию.В последние годы появилось большое количество композитных стабилизаторов, а однокомпонентные стабилизаторы имеют тенденцию к замене.Характеристики композитных стабилизаторов — высокая специфичность, низкий уровень загрязнения и простота ингредиентов для перерабатывающих предприятий.Однако из-за отсутствия единых стандартов существуют существенные различия в композитных стабилизаторах, используемых разными компаниями.

Барий-кадмиевые стабилизаторы представляют собой тип термостабилизаторов с хорошими характеристиками и широко используются в сельскохозяйственных пленках из ПВХ.Обычно это комбинация бария, кадмия, цинка, органических фосфитов и антиоксидантов.

Стабилизаторы кальций-цинк можно использовать в качестве нетоксичных стабилизаторов в упаковке пищевых продуктов, медицинских приборов, фармацевтической упаковки и других областях, но их стабильность относительно низка.Когда кальциевые стабилизаторы используются в больших количествах, их прозрачность становится плохой, и они склонны к разбрызгиванию морозом.В стабилизаторах кальция и цинка обычно используются полиолы и антиоксиданты для улучшения их характеристик.

Термостабилизаторы на основе органического олова обладают хорошими характеристиками и являются хорошим выбором для твердых и прозрачных изделий из ПВХ.

Эпоксидные стабилизаторы обычно используются в качестве вспомогательных стабилизаторов.При использовании в сочетании со стабилизаторами барий, кадмий, кальций, цинк, этот тип стабилизатора может улучшить стабильность света и тепла, но его недостатком является то, что он склонен к экссудации.Другие вспомогательные стабилизаторы включают полиолы и органические фосфиты.

В последние годы также появились стабилизаторы из редкоземельных элементов и стабилизаторы гидротальцита.Стабилизаторы из редкоземельных элементов в основном характеризуются отличными технологическими характеристиками, тогда как гидротальцит является нетоксичным стабилизатором.

（2） Антиоксиданты

При переработке и использовании изделий из ПВХ происходит окисление вследствие воздействия тепла и ультрафиолетового излучения, а его окислительная деструкция связана с образованием свободных радикалов.Главный антиоксидант является терминатором разрыва цепи или поглотителем свободных радикалов.Его основная функция — связываться со свободными радикалами, образовывать стабильные соединения и останавливать цепную реакцию.Основным антиоксидантом, используемым в ПВХ, обычно является бисфенол А. Существуют также вспомогательные антиоксиданты или агенты разложения перекиси водорода, а вспомогательными антиоксидантами ПВХ являются трифенилфосфит и диизооктилфосфит.Сочетание основных и вспомогательных антиоксидантов может оказывать синергетический эффект.

（3） УФ-поглотитель

Изделия из ПВХ, используемые на открытом воздухе, из-за воздействия чувствительного ультрафиолетового излучения диапазона длин волн, молекулы ПВХ возбуждаются или их химические связи разрываются, вызывая цепные реакции свободных радикалов, способствуя деградации и старению ПВХ.Чтобы улучшить способность противостоять ультрафиолетовым лучам, часто добавляют поглотители ультрафиолета.Обычно используемые поглотители УФ-излучения для ПВХ включают триазин-5, УФ-9, УФ-326, TBS, BAD и OBS.Наилучший эффект оказывает триазин 5, но из-за желтого цвета пленка слегка желтоватая.Добавление небольшого количества фталоцианинового синего может улучшить его.

UV-9 обычно используется в сельскохозяйственных пленках ПВХ с общей дозировкой 0,2-0,5 частей.TBS, BAD и OBS, которые относятся к классу салициловых кислот, обладают мягким действием и могут обеспечить хорошую устойчивость к старению при использовании в сочетании с антиоксидантами.Устойчивость к атмосферным воздействиям непрозрачных продуктов обычно повышается за счет добавления непрозрачного рутила диоксида титана.В этом случае добавление поглотителей ультрафиолета требует больших затрат и не очень рентабельно.

（4） Хелатирующий агент

В стабильной системе ПВХ-пластиков обычно добавляемые фосфитные эфиры служат не только вспомогательными антиоксидантами, но и действуют как хелатирующие агенты.Он может образовывать металлокомплексы с вредными ионами металлов, которые способствуют удалению HCl из ПВХ.Обычно используемые эфиры фосфита включают трифенилфосфит, диизооктилфосфит и дифенилоктилфосфит.В сельскохозяйственной пленке ПВХ общая дозировка составляет 0,5-1 часть.При использовании отдельно его легко окрашивать на ранней стадии и он имеет плохую термическую стабильность.Обычно его используют в сочетании с металлическим мылом.

04 Смазочные материалы

Функция смазок заключается в уменьшении трения между полимерами и оборудованием, а также внутреннего трения между молекулярными цепями полимеров.Первую называют внешней смазкой, а вторую — внутренней смазкой.Продукты с внешним смазочным эффектом, такие как силиконовое масло и парафин, а также продукты с внутренним смазочным эффектом, такие как моноглицериды, стеариновые спирты и сложные эфиры.Что касается металлического мыла, то оно есть и то, и другое.

Кроме того, следует отметить, что термин «внутренняя и внешняя смазка» — это всего лишь общий термин без четких границ.Некоторые смазочные материалы, такие как стеариновая кислота, играют разную роль в разных условиях.Они могут обеспечивать внутреннюю смазку при низких температурах или в небольших количествах, но их внешняя смазка постепенно становится более выгодной по мере увеличения температуры или дозировки.Другим особым примером является стеарат кальция, который используется в качестве внешней смазки при использовании отдельно, но становится внутренней смазкой, способствующей пластификации при использовании в сочетании с твердым свинцом и парафином.

В твердых пластиках ПВХ избыток смазки может привести к снижению прочности, а также повлиять на технологические операции.У инъекционных продуктов может возникнуть шелушение, особенно возле литника.Для инъекционных продуктов общее количество стеариновой кислоты и парафина обычно составляет 0,5-1 часть;Экструдированные продукты обычно не превышают одной порции.

В формуле мягких продуктов слишком много смазки может вызвать обледенение и повлиять на прочность, высокочастотную сварку и возможность печати продукта, в то время как слишком мало смазки будет прилипать к роликам.В случае пленок, полученных выдувным формованием, слишком мало смазки будет прилипать к форме, что приведет к легкому закоксовыванию пластика внутри формы.Между тем, чтобы улучшить явление прилипания пленки, полученной экструзией с раздувом, желательно добавить небольшое количество моноглицерида внутренней смазки.При производстве мягких изделий из ПВХ количество добавляемой смазки обычно составляет менее 1 части.

05 Наполнитель

Добавление определенных неорганических наполнителей в качестве дополнительных добавок к ПВХ для снижения затрат при одновременном улучшении определенных физических и механических свойств (таких как твердость, температура термической деформации, стабильность размеров и уменьшение усадки), а также повышении электроизоляции и огнестойкости.В последние годы наноматериализация неорганических наполнителей и их применение в качестве модификаторов в пластмассах стала горячей точкой исследований, и были достигнуты некоторые исследовательские достижения, такие как повышение ударной вязкости и усиление ПВХ с помощью нанокарбоната кальция.Важная проблема, которую предстоит решить, — как равномерно диспергировать нанопродукты в пластиках.

В процессе жесткого экструзионного формования основными наполнителями изделий из ПВХ являются карбонат кальция и сульфат бария.Для изделий, полученных литьем под давлением, требуются хорошая текучесть и прочность, поэтому обычно рекомендуются диоксид титана и карбонат кальция.Содержание наполнителя в твердых изделиях в пределах 10 частей мало влияет на эксплуатационные характеристики изделий.

Что касается мягких продуктов, добавление соответствующего количества наполнителя может сделать пленку хорошей эластичной, гладкой и сухой, но не блестящей.Он также имеет такие преимущества, как высокая термостойкость и низкая остаточная деформация.В рецептурах мягких продуктов обычно используются такие наполнители, как тальк, сульфат бария, карбонат кальция, диоксид титана и глина.Тальк оказывает относительно небольшое влияние на прозрачность.

При производстве тонких пленок количество наполнителя может достигать 3 частей, что влияет на производительность.Добавление карбоната кальция преимущественно в обычные кабели;Добавление обожженной глины в изоляционный слой кабелей позволяет улучшить термостойкость и электрическую изоляцию пластмасс.Кроме того, триоксид сурьмы также можно добавлять в качестве наполнителя в мягкие изделия для повышения их огнестойкости.

06 Красители

Красители, используемые для ПВХ-пластиков, представляют собой в основном органические и неорганические пигменты.К пластикам ПВХ предъявляются высокие требования к пигментам, таким как устойчивость к высоким температурам во время обработки, невосприимчивость к HCl, отсутствие миграции во время обработки и светостойкость.Обычно используемые включают в себя:

(1) Красный в основном включает растворимые азопигменты, неорганические пигменты кадмиевого красного цвета, красные пигменты оксида железа, фталоцианиновый красный и т. д.;

(2) Желтый в основном включает желтый хром, желтый кадмий, флуоресцентный желтый и т. д.;

（3） Синий в основном включает фталоцианиновый синий.

(4) Зеленый цвет в основном состоит из фталоцианинового зеленого;

（5） Белый в основном использует порошок диоксида титана;

(6) Фиолетовый в основном пластиковый фиолетовый RL;

（7） Черный цвет в основном представляет собой углеродную сажу.

Кроме того, для отбеливания используются флуоресцентные отбеливатели, для цветной печати используются золотые и серебряные порошки, а жемчужный порошок придает пластмассам жемчужноподобный астигматизм.

07 Пенообразователи и антипирены

Пенообразователи, используемые для ПВХ, в основном представляют собой пенообразователи ADC, азодиизобутиронитрил и неорганические пенообразователи.Кроме того, пенообразованию способствуют соли свинца и кадмия, что позволяет снизить температуру разложения пенообразователя переменного тока до 150-180 ℃.Количество пенообразователя определяют исходя из скорости пенообразования.

Благодаря высокому содержанию хлора жесткий ПВХ-пластик сам по себе огнестойкий.Добавление антипиренов в кабели из ПВХ, декоративные стены и пластиковые шторы может повысить их огнестойкость.Обычно используемые антипирены включают хлорированный парафин, триоксид сурьмы (2–5 частей) и эфиры фосфорной кислоты.Фосфаты и хлорированные пластификаторы также обладают огнестойкостью.

NANJING HAISI является профессиональным производителем экструдеров для пластика. Мы поставляем двухшнековые экструдеры, одношнековые экструдеры, экструдеры для переработки пластмасс, двухступенчатые экструдеры, лабораторное оборудование, машины для смешивания и подачи, машины для охлаждения и гранулирования, дробильные машины и так далее.