项目二 聚氯乙烯塑料增塑糊的配制.doc

项 目 二 聚 氯 乙 烯 塑 料 增 塑 糊 的 配 制 2.1 学 习 目 标 塑 料 的 成 型 加 工 通 常 由 塑 化 成 型 定 型 三 个 阶 段 构 成, 可 通 过 加 热 使 塑 料 熔 融 流 动 而 成 型, 如 粉 料 粒 料 用 于 挤 出 注 塑 成 型 ; 也 可 通 过 添 加 液 体 组 分 使 塑 料 获 得 流 动 性, 如 采 用 分 散 体 分 散 体 是 一 种 或 多 种 细 微 分 散 物 质 均 匀 分 布 在 另 一 种 物 质 中 所 形 成 的 多 相 物 系 塑 料 成 型 工 业 中 作 为 原 料 用 的 分 散 体 主 要 是 固 态 氯 乙 烯 聚 合 物 或 共 聚 物 与 非 水 液 体 形 成 的 悬 浮 体, 通 称 为 聚 氯 乙 烯 糊 或 聚 氯 乙 烯 溶 胶 塑 料, 因 聚 氯 乙 烯 糊 中 组 分 的 不 同, 有 增 塑 糊 稀 释 增 塑 糊 增 塑 胶 凝 糊 稀 释 增 塑 胶 凝 糊 四 种 由 聚 氯 乙 烯 糊 生 产 制 品 要 经 过 塑 形 ( 或 成 型 ) 烘 熔 两 个 过 程 塑 形 就 是 利 用 模 具 或 其 他 器 械, 使 糊 状 料 具 有 一 定 形 状, 烘 熔 是 将 塑 形 后 的 物 体 进 行 热 处 理, 从 而 使 糊 状 料 通 过 物 理 或 化 学 变 化 成 为 固 体 应 用 聚 氯 乙 烯 糊 的 成 型 方 法 有 搪 塑 浸 渍 涂 覆 成 型 等, 可 制 得 玩 具 手 套 墙 纸 人 造 革 等 产 品, 并 可 用 于 粘 接 密 封 等 行 业 本 项 目 学 习 的 最 终 目 标 是 能 制 备 出 合 格 的 聚 氯 乙 烯 糊 表 2-1 塑 料 分 散 体 配 混 的 学 习 目 标 编 号 类 别 目 标 一 知 识 1. 掌 握 聚 氯 乙 烯 糊 的 构 成 2. 了 解 塑 料 配 方 设 计 方 法 2. 掌 握 原 材 料 的 预 处 理 配 合 称 量 的 基 本 知 识 3. 掌 握 常 用 计 量 器 混 合 设 备 的 种 类 与 结 构 4. 掌 握 聚 氯 乙 烯 糊 的 特 性 5. 理 解 聚 氯 乙 烯 糊 成 型 过 程 中 的 变 化 二 能 力 1. 能 分 析 聚 氯 乙 烯 糊 配 方 2. 能 规 范 操 作 研 磨 机 混 合 机 和 辅 助 设 备, 能 运 用 理 论 知 识 解 释 操 作 过 程 3. 会 分 析 处 理 混 合 工 艺 过 程 中 常 见 的 质 量 问 题 4. 能 对 主 要 配 混 设 备 进 行 日 常 维 护 与 保 养 三 职 业 素 质 1. 具 备 团 队 合 作 与 沟 通 能 力 2. 具 备 自 主 学 习 分 析 问 题 的 能 力 3. 具 有 安 全 生 产 意 识 质 量 与 成 本 意 识 规 范 的 操 作 习 惯 和 环 境 保 护 意 识 4. 具 有 创 新 意 识 1

2.2 工 作 任 务 工 作 任 务 如 下 : 表 2-2 聚 氯 乙 烯 糊 配 制 的 工 作 任 务 编 号 任 务 名 称 主 要 设 备 与 材 料 要 求 1 聚 氯 乙 烯 增 塑 糊 (PVC 塑 性 溶 胶 ) 的 配 混 PVC 树 脂 助 剂 计 量 器 研 磨 设 备 混 合 机 1. 熟 悉 所 选 制 品 性 能 要 求, 熟 悉 树 脂 与 助 剂 2. 制 定 配 方, 计 算 材 料 成 本 3. 选 定 混 合 工 艺 与 混 合 设 备, 按 设 备 规 格 计 算 实 际 投 料 量, 选 择 合 适 的 计 量 器 4. 配 料 混 合 制 糊 搪 塑 成 型 5. 整 理 讨 论 分 析 实 操 结 果, 写 出 报 告 2 聚 氯 乙 烯 凝 胶 增 塑 糊 (PVC 塑 性 凝 胶 ) 的 配 混 PVC 树 脂 助 剂 计 量 器 研 磨 设 备 混 合 机 1. 熟 悉 所 选 制 品 性 能 要 求, 熟 悉 树 脂 与 助 剂 2. 制 定 配 方, 计 算 材 料 成 本 3. 选 定 混 合 工 艺 与 混 合 设 备, 按 设 备 规 格 计 算 实 际 投 料 量, 选 择 合 适 的 计 量 器 4. 配 料 混 合 制 糊 涂 覆 成 型 5. 整 理 讨 论 分 析 实 操 结 果, 写 出 报 告 2.3 聚 氯 乙 烯 糊 种 类 与 特 性 2.3.1 聚 氯 乙 烯 糊 的 种 类 聚 氯 乙 烯 糊 是 细 微 固 体 ( 固 态 氯 乙 烯 聚 合 物 或 共 聚 物 固 体 助 剂 ) 分 散 在 非 水 液 体 组 分 中 的 混 合 物, 因 组 分 的 不 同, 有 以 下 四 种 : 1 增 塑 糊 : 为 聚 氯 乙 烯 树 脂 悬 浮 体, 液 相 全 部 为 增 塑 剂, 亦 称 塑 性 溶 胶 2 稀 释 增 塑 糊 : 为 聚 氯 乙 烯 树 脂 悬 浮 体, 其 液 相 有 分 散 剂 和 稀 释 剂 两 种, 分 散 剂 内 可 有 或 无 增 塑 剂, 亦 称 有 机 溶 胶 3 增 塑 胶 凝 糊 : 为 加 有 胶 凝 剂 的 塑 性 溶 胶, 亦 称 塑 性 凝 胶 4 稀 释 增 塑 胶 凝 糊 : 为 加 有 胶 凝 剂 的 有 机 溶 胶, 亦 称 有 机 凝 胶 为 保 证 聚 氯 乙 烯 糊 在 成 型 过 程 中 的 流 动 性, 其 液 体 分 散 剂 必 须 有 较 多 的 份 量, 增 塑 糊 中 的 分 散 剂 全 是 增 塑 剂 ( 不 得 少 于 树 脂 的 40%), 由 于 增 塑 剂 的 沸 点 高, 在 成 型 烘 熔 过 程 中 损 失 少, 并 渗 透 到 聚 氯 乙 烯 树 脂 分 子 之 间, 形 成 均 匀 的 塑 料 材 料, 故 增 塑 糊 只 能 生 产 软 制 品 要 制 成 硬 度 较 高 的 制 品, 就 不 能 采 用 增 塑 糊, 将 增 塑 糊 中 增 塑 剂 的 部 分 或 全 部 用 挥 发 性 高 的 非 水 溶 剂 来 代 替, 这 样 便 成 为 稀 释 增 塑 糊 稀 释 增 塑 糊 的 液 相 物 有 稀 释 剂 ( 非 极 性 液 体 ) 和 分 散 剂 ( 包 括 增 塑 剂 和 挥 发 性 溶 剂 两 类, 这 两 类 物 质 都 是 极 性 的 ), 稀 释 剂 和 分 散 剂 要 有 适 当 的 配 比, 否 则 不 能 取 得 良 好 的 效 果 增 塑 胶 凝 糊 与 稀 释 增 塑 胶 凝 糊 的 区 别 和 增 塑 糊 与 稀 释 增 塑 糊 的 区 别 相 同 前 两 者 与 后 两 者 的 不 同 点 在 于 前 两 者 组 成 中 都 加 有 胶 凝 剂, 只 有 当 剪 应 力 高 达 一 定 值 后 才 发 生 流 动, 这 样, 在 不 受 外 力 和 加 热 的 情 况 下, 物 料 不 会 因 自 身 的 重 力 而 发 生 流 动, 在 整 个 成 型 过 程 中, 物 料 就 不 会 产 生 流 泄 和 塌 落 现 象, 同 时 容 易 成 型, 使 最 后 所 得 到 的 制 品 能 保 持 塑 成 时 的 形 状 2

2.3.2 聚 氯 乙 烯 糊 成 型 过 程 中 的 变 化 塑 料 配 混 技 术 精 品 资 源 共 享 课 聚 氯 乙 烯 糊 是 聚 氯 乙 烯 树 脂 及 固 态 助 剂 分 散 在 液 体 分 散 介 质 中 形 成 的 分 散 体, 属 于 热 力 学 不 稳 定 系 统, 但 由 于 分 散 相 粒 子 的 扩 散 及 制 备 时 加 入 的 表 面 稳 定 剂 可 以 有 效 地 对 抗 不 稳 定 的 相 互 凝 结 作 用 而 使 其 处 于 相 对 稳 定 状 态, 因 而 可 视 为 动 力 学 稳 定 体 系 据 史 托 克 斯 定 律 (stokes law), 树 脂 和 固 体 助 剂 粒 子 半 径 越 大, 与 液 相 介 质 的 密 度 差 越 大, 则 沉 降 速 度 越 大, 介 质 黏 度 越 大, 沉 降 速 度 即 越 小 沉 降 速 度 小, 表 示 分 散 相 粒 子 不 会 很 快 下 沉, 分 散 体 的 动 力 稳 定 性 就 越 好 聚 氯 乙 烯 糊 中 树 脂 粒 子 要 比 液 体 分 散 介 质 分 子 大 几 个 数 量 级, 粒 子 过 大, 将 成 为 粗 分 散 粒 子 而 丧 失 动 力 稳 定 性, 粒 子 过 小 就 不 存 在 相 界 面, 丧 失 溶 胶 的 多 相 特 征 而 变 成 真 溶 液 分 散 介 质 必 须 选 用 在 常 温 下 难 以 溶 解 聚 氯 乙 烯 树 脂 的 液 体, 如 果 所 用 液 体 易 于 溶 解 聚 氯 乙 烯 树 脂, 则 液 体 将 被 树 脂 吸 收, 无 法 得 到 具 有 一 定 流 动 性 的 聚 氯 乙 烯 糊 在 配 制 贮 存 成 型 过 程 中, 聚 氯 乙 烯 糊 颗 粒 和 增 塑 剂 的 界 面 发 生 了 一 系 列 物 理 化 学 变 化 : 湿 润, 溶 剂 化 凝 胶 及 塑 化 配 制 分 散 过 程 首 先 是 增 塑 剂 或 溶 剂 等 液 相 介 质 对 颗 粒 的 湿 润, 颗 粒 被 湿 润 后, 在 剪 切 力 扩 散 力 范 德 华 力 的 作 用 下, 增 塑 剂 小 分 子 开 始 向 颗 粒 孔 隙 内 渗 透, 即 开 始 溶 剂 化, 在 此 过 程 中, 颗 粒 膨 胀, 次 级 粒 子 发 生 崩 解 溶 剂 化 作 用 在 贮 存 时 仍 继 续 发 生, 随 着 溶 剂 化 的 进 行, 体 系 中 游 离 增 塑 剂 量 减 少, 黏 度 上 升 在 温 度 超 过 35 时, 溶 剂 化 进 程 显 著 加 快 高 温 下 的 深 度 溶 剂 化 最 终 导 致 凝 胶 和 塑 化 聚 氯 乙 烯 糊 在 加 工 中 受 加 热 的 作 用, 糊 黏 度 降 到 最 低 点 后 便 开 始 急 骤 上 升 而 失 去 流 动 性 呈 凝 胶 状, 即 发 生 凝 胶 化, 此 时 的 温 度 称 凝 胶 化 温 度 随 着 温 度 的 继 续 上 升, 增 塑 糊 黏 度 变 得 非 常 高, 呈 现 脆 性 干 酪 状, 此 状 态 可 认 为 是 熔 融 阶 段, 此 时 的 温 度 称 为 熔 融 塑 化 温 度 凝 胶 化 过 程 发 生 的 温 度 和 黏 度 上 升 的 速 度, 可 以 统 称 为 凝 胶 化 性 能, 主 要 受 糊 树 脂 特 性 ( 相 对 分 子 质 量 颗 粒 形 态 ) 和 增 塑 剂 特 性 和 用 量 的 影 响, 增 塑 糊 在 此 过 程 中 的 变 化 见 图 2-1 [18] 图 2-1 增 塑 糊 因 温 度 变 化 而 发 生 凝 胶 化 一 熔 融 塑 化 的 过 程 塑 化 过 程 直 接 影 响 聚 氯 乙 烯 糊 制 品 的 力 学 强 度 为 了 获 得 较 高 的 力 学 强 度, 应 使 聚 氯 乙 烯 糊 料 充 分 塑 化 塑 化 温 度 时 间 要 依 据 配 方 调 节, 在 使 用 对 聚 氯 乙 烯 树 脂 溶 剂 化 能 力 较 低 的 增 塑 剂 ( 如 DOS,DIDP) 时, 塑 化 温 度 应 适 当 提 高, 或 延 长 塑 化 时 间 2.3.3 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 变 性 与 塑 料 熔 体 一 样, 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 变 性 能 对 成 型 加 工 具 有 重 要 意 义, 流 变 性 能 主 要 包 括 糊 黏 度 及 糊 黏 度 随 剪 切 速 率 的 变 化 关 系 不 同 的 成 型 工 艺 要 求 聚 氯 乙 烯 糊 有 不 同 的 黏 度, 如 在 搪 塑 和 滚 塑 工 艺 上, 通 常 需 要 的 聚 氯 乙 烯 增 塑 糊 流 动 性 好, 能 倾 倒 或 泵 送, 并 能 在 室 温 下 3

流 淌 到 模 具 内 腔 各 部 分, 直 至 细 微 花 纹 的 模 腔 表 面, 搪 塑 成 型 的 聚 氯 乙 烯 糊 还 应 有 较 好 的 高 温 稳 定 性 聚 氯 乙 烯 糊 的 黏 度 总 是 大 于 它 的 液 相 介 质 的 黏 度. 而 且 随 着 固 体 粒 子 含 量 的 增 加 而 增 大 这 首 先 是 以 下 两 个 原 因 造 成 的 :1 由 于 糊 中 固 体 粒 子 间 的 碰 撞 而 导 致 摩 擦 力 的 增 加 ;2 通 过 固 体 粒 子 间 的 液 体 发 生 了 骚 扰 PVC 糊 的 黏 度 还 可 以 由 于 以 下 几 种 原 因 而 使 其 猛 烈 上 升 :1 树 脂 的 溶 剂 化 ;2 树 脂 粒 子 吸 附 的 分 散 介 质 能 增 加 颗 粒 的 有 效 体 积 ;3 受 力 时, 树 脂 颗 粒 会 变 形 ;4 表 面 活 化 剂 对 粒 子 的 作 用 ;5 树 脂 颗 粒 带 有 电 荷 ;6 树 脂 颗 粒 容 易 结 块 等 等 目 前 理 论 上 的 探 讨 还 不 够 成 熟 聚 氯 乙 烯 糊 在 低 剪 切 速 率 下 的 初 始 黏 度 与 树 脂 的 粒 径 及 其 分 布 密 切 相 关, 树 脂 的 粒 径 小 分 布 窄, 糊 初 始 黏 度 就 大 此 外, 在 溶 剂 化 过 程 中 聚 氯 乙 烯 次 级 粒 子 发 生 崩 解, 崩 解 情 况 的 不 同 将 影 响 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 变 性 能 当 剪 切 速 率 很 低 时, 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 动 行 为 可 能 与 牛 顿 液 体 一 样, 而 在 剪 切 速 率 较 高 时, 则 表 现 为 假 塑 性 液 体 ; 如 果 剪 切 速 率 继 续 增 高, 则 又 能 出 现 膨 胀 性 液 体 的 流 动 行 为 ( 此 现 象 仅 限 于 树 脂 浓 度 大 的 聚 氯 乙 烯 糊 ) 但 也 有 表 现 为 牛 顿 液 体 后 直 接 表 现 为 膨 胀 性 液 体 的 ( 如 果 所 用 分 散 剂 的 溶 剂 化 能 力 是 优 良 的 ) 加 有 胶 凝 剂 的 还 具 有 一 定 的 屈 服 值 出 现 假 塑 性 液 体 行 为 的 原 因 是 : 树 脂 表 面 吸 附 层 或 溶 胀 层 在 受 有 剪 应 力 下 会 被 剥 脱 或 变 形 的 结 果, 出 现 膨 胀 性 液 体 行 为 则 是 因 为 树 脂 颗 粒 产 生 了 敛 集 效 应, 以 致 能 够 任 意 活 动 的 液 体 数 量 行 所 减 少 而 造 成 的 稀 释 增 塑 糊 中 的 液 相 介 质 有 分 散 剂 与 稀 释 剂 两 种 配 制 时, 如 果 分 散 剂 用 得 太 多, 树 脂 颗 粒 常 易 发 生 过 度 的 溶 剂 化, 黏 度 会 增 大 反 之, 稀 释 剂 用 得 太 多, 黏 度 也 会 变 大, 这 是 由 于 树 脂 颗 粒 发 生 絮 凝 作 用 的 结 果 由 此, 如 果 两 种 液 体 的 比 率 能 够 取 得 平 衡, 则 稀 释 增 塑 糊 的 黏 度 就 会 出 现 最 低 值, 见 图 2-2 在 生 产 中, 为 稳 妥 起 见, 分 散 剂 的 用 量 总 是 略 高 于 黏 度 最 低 值 的 应 有 用 量 这 样, 一 方 面 可 以 抵 偿 在 贮 存 中 由 树 脂 缓 缓 吸 收 的 一 部 分 分 散 剂, 再 则 可 减 少 热 处 理 过 程 中 出 现 的 絮 凝 现 象 温 度 升 高, 起 初 会 使 聚 氯 乙 烯 糊 黏 度 下 降, 但 在 短 时 间 后, 出 于 聚 合 物 的 溶 胀 和 凝 胶 化 作 用, 黏 度 便 会 显 著 增 加 增 塑 剂 的 用 量 化 学 结 构 和 溶 剂 化 能 力 对 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 变 行 为 有 重 要 影 响 糊 黏 度 在 给 定 剪 切 速 率 下 随 增 塑 剂 用 量 的 增 加 而 降 低, 但 增 塑 剂 用 量 高 达 一 定 程 度 后 即 对 黏 度 的 影 响 显 著 减 小 溶 剂 化 能 力 强 的 增 塑 剂 易 被 树 脂 颗 粒 吸 收, 使 液 体 分 散 介 质 减 少 ; 同 时, 增 塑 剂 又 使 树 脂 表 面 溶 解 而 导 致 分 散 介 质 黏 度 增 加 因 而 由 相 容 性 好 的 增 塑 剂 制 成 的 聚 氯 乙 烯 4

糊, 不 但 初 始 黏 度 高, 而 且 存 放 过 程 中 的 黏 度 变 化 也 大 学 习 活 动 (2-1) 思 考 : 蘸 塑 成 型 涂 覆 成 型 对 所 用 的 聚 氯 乙 烯 糊 流 动 性 要 求 如 何? 2.4 聚 氯 乙 烯 糊 的 制 备 2.4.1 聚 氯 乙 烯 糊 的 组 分 及 作 用 聚 氯 乙 烯 糊 所 含 组 分 有 树 脂 分 散 剂 稀 释 剂 胶 凝 剂 稳 定 剂 填 充 剂 着 色 剂 表 面 活 化 剂 以 及 为 特 殊 目 的 而 加 入 的 其 它 助 剂 等 1. 树 脂 制 备 聚 氯 乙 烯 糊 用 的 树 脂 称 为 聚 氯 乙 烯 糊 树 脂, 指 乳 液 法 聚 氯 乙 烯 树 脂 或 微 悬 浮 法 聚 氯 乙 烯 树 脂, 现 在 糊 树 脂 已 形 成 一 大 类, 工 业 化 生 产 方 法 有 : 乳 液 种 子 聚 合 法 乳 液 连 续 聚 合 法 乳 液 无 种 子 聚 合 法 乳 液 溶 胀 聚 合 法 微 悬 浮 聚 合 法 种 子 微 悬 浮 聚 合 法 乳 - 微 混 合 法 ( 无 均 化 法 ) 掺 混 树 脂 ( 一 种 特 殊 的 悬 浮 树 脂 ) 等 它 们 的 共 性 是 : 糊 树 脂 的 初 级 粒 子 为 0.2~2.0μm, 干 燥 后 的 树 脂 粒 度 大 小 为 30~70μm, 在 增 塑 剂 中 能 崩 解, 还 原 成 初 级 粒 子, 以 制 成 稳 定 的 增 塑 糊 料 树 脂 颗 粒 太 大 时, 容 易 在 所 配 制 的 分 散 体 中 下 沉, 而 且 在 加 热 处 理 后 不 易 得 到 质 量 均 匀 的 制 品, 反 之, 颗 粒 太 小 时, 在 室 温 下 常 会 因 过 度 的 溶 剂 化 而 使 聚 氯 乙 烯 糊 的 黏 度 偏 高, 同 时 还 不 耐 存 放 但 从 成 糊 的 难 易 程 度 来 说, 小 颗 粒 较 易 成 糊, 由 于 稀 释 增 塑 糊 和 稀 释 胶 凝 增 塑 糊 中 液 相 物 的 黏 度 一 般 偏 低, 因 此, 为 防 止 沉 淀 而 选 用 颗 粒 偏 小 的 树 脂 在 颗 粒 形 状 上, 常 希 望 它 呈 球 形, 因 为 球 形 体 的 比 表 面 积 小, 可 以 防 止 室 温 下 过 多 溶 剂 化 糊 树 脂 的 分 子 量 一 般 为 50000~120000( 相 当 于 聚 合 度 800~2000), 相 对 分 子 质 量 高 的 树 脂, 能 适 当 地 阻 止 溶 剂 化, 还 能 为 制 品 带 来 较 为 优 良 的 物 理 - 力 学 性 能 2. 分 散 剂 分 散 剂 包 括 增 塑 剂 和 挥 发 性 溶 剂 两 类, 这 两 类 物 质 都 是 极 性 的 增 塑 剂 的 黏 度 对 所 配 聚 氯 乙 烯 糊 的 黏 度 有 直 接 的 影 响, 即 黏 度 高 的, 所 配 糊 料 的 黏 度 也 高 增 塑 剂 的 溶 解 能 力 大 小 常 反 映 在 配 制 糊 的 存 放 时 间 上, 溶 解 能 力 越 大 的, 越 不 利 于 久 放, 因 为 存 放 时 其 黏 度 增 长 快 辅 助 增 塑 剂 的 溶 解 能 力, 相 对 来 说 都 很 小, 配 用 时 对 黏 度 的 降 低 和 存 放 都 有 利 挥 发 性 溶 剂 的 黏 度 和 溶 解 能 力 对 所 制 糊 的 影 响 与 增 塑 剂 相 同 常 用 的 溶 剂 以 酮 类 为 多, 如 甲 基 异 丁 基 甲 酮 和 二 异 丁 基 甲 酮 等, 其 它 还 有 某 些 酯 类 和 二 醇 醚 类 所 用 溶 剂 的 沸 点 应 在 100~200 理 想 增 塑 剂 应 与 聚 氯 乙 烯 树 脂 有 较 高 的 相 容 性 低 的 挥 发 性 耐 迁 移 耐 抽 出 耐 高 低 温 差 无 毒 无 味 加 工 性 能 好 且 价 廉 等, 但 实 际 上 是 达 不 到 的, 在 应 用 中 常 选 择 几 种 增 塑 剂 并 用 以 满 足 主 要 性 能 要 求 3. 稀 释 剂 稀 释 剂 与 分 散 剂 相 溶, 不 溶 解 树 脂 ; 使 用 稀 释 剂 的 目 的 在 于 : 降 低 糊 的 黏 度 和 削 弱 分 散 剂 的 溶 剂 化 能 力 作 为 稀 释 剂 用 的 物 质 是 烃 类, 它 们 的 沸 点 亦 应 为 100~200, 沸 点 均 应 低 于 分 散 剂 这 样, 在 热 处 理 时, 稀 释 剂 就 会 先 逸 出, 从 而 使 余 存 的 分 散 剂 能 够 充 分 地 发 挥 5

溶 剂 的 作 用 而 为 制 品 带 来 较 好 的 性 能 芳 烃 对 聚 氯 乙 烯 树 脂 是 略 具 溶 胀 作 用 的, 萘 烃 几 乎 没 有, 而 脂 烃 则 完 全 没 有 溶 胀 作 用 成 型 过 程 中 散 逸 的 稀 释 剂 蒸 汽 易 造 成 火 灾 爆 炸 三 废 问 题 等, 必 须 合 理 排 放 4. 胶 凝 剂 胶 凝 剂 的 作 用 是 使 溶 胶 体 变 成 凝 胶 体 当 溶 胶 体 中 加 有 胶 凝 剂 时, 能 在 静 态 下 形 成 三 维 结 构 的 凝 胶 体 这 种 三 维 结 构 是 以 物 理 力 结 成 的, 在 外 界 应 力 大 至 一 定 程 度 后 即 被 摧 毁, 以 致 胶 凝 体 又 重 新 表 现 液 体 的 行 为 而 当 应 力 解 除 后 又 恢 复 其 三 维 结 构 常 用 的 胶 凝 剂 有 金 属 皂 类 和 有 机 质 膨 润 土, 金 属 皂 类 兼 有 润 滑 作 用, 有 机 质 膨 润 土 效 果 好 胶 凝 剂 的 使 用 量 约 为 树 脂 的 3%~5% 5. 填 料 用 作 填 料 的 物 质 有 磨 细 或 沉 淀 的 碳 酸 钙 重 晶 石 锻 烧 白 土 硅 土 和 云 母 粉 等 含 水 量 高 的 物 质, 如 纤 维 素 与 木 粉 等, 一 般 不 用 作 填 料, 因 为 在 加 热 处 理 时 易 起 泡 填 料 颗 粒 的 直 径 应 为 5~10μm, 颗 粒 大 小 和 形 状 对 填 料 的 分 布 均 匀 性 和 制 品 的 性 能 具 有 一 定 的 影 响 对 填 料 的 吸 油 量 应 该 引 起 重 视, 吸 油 量 越 大 时 所 配 制 的 糊 料 的 黏 度 增 加 越 大 ( 显 然, 采 用 大 量 色 料 时 也 会 引 起 这 种 问 题 ) 吸 油 量 的 大 小 与 填 料 的 种 类 和 所 用 非 水 液 体 的 类 型 有 关, 而 用 同 一 种 填 料 时, 如 果 其 它 情 况 不 变, 则 颗 粒 大 的 吸 油 量 偏 小, 这 是 因 为 比 表 面 积 小 的 缘 故 所 以, 在 填 料 用 量 高 而 要 使 配 制 的 糊 的 黏 度 偏 小 时, 可 采 用 颗 粒 偏 大 的 填 料 经 表 面 处 理 的 与 未 处 理 的 填 料 相 比, 糊 黏 度 降 低, 其 制 品 的 物 理 性 能 如 冲 击 强 度 拉 伸 强 度 等 提 高, 制 品 的 表 面 光 洁 度 也 有 明 显 的 提 高 填 料 的 用 量 一 般 不 超 过 树 脂 的 20% 6. 热 稳 定 剂 聚 氯 乙 烯 糊 必 须 加 入 热 稳 定 剂, 否 则 无 法 得 到 制 品 在 选 用 热 稳 定 剂 时, 除 稳 定 效 果 相 容 性 安 全 性 色 泽 价 格 等 因 素 外, 还 要 考 虑 热 稳 定 剂 在 糊 中 的 分 散 对 聚 氯 乙 烯 糊 常 温 下 的 初 黏 度 的 影 响 和 糊 受 热 后 的 最 佳 凝 胶 熔 融 温 度 的 影 响 热 稳 定 剂 有 粉 状 和 液 状 如 果 要 求 的 是 很 低 黏 度 的 增 塑 糊, 则 不 首 先 考 虑 选 择 使 用 干 粉 状 稳 定 剂, 因 粉 状 稳 定 剂 会 吸 附 增 塑 剂, 提 高 糊 黏 度, 且 制 品 中 有 造 成 起 霜 的 趋 势 ; 液 体 复 合 稳 定 剂 兼 有 增 塑 剂 的 某 些 作 用, 可 降 低 糊 的 黏 度, 但 润 滑 性 差 有 机 锡 类 液 体 稳 定 剂, 稳 定 效 果 好, 但 大 都 有 气 味 价 格 较 高 7. 表 面 活 化 剂 这 类 物 质 用 于 降 低 或 稳 定 溶 胶 塑 料 的 黏 度 常 用 的 有 三 乙 醇 胺 羟 乙 基 化 的 脂 肪 酸 类 和 各 种 高 分 子 量 的 烷 基 磷 酸 钠 等 表 面 活 化 剂 的 用 量 一 般 不 超 过 树 脂 的 4% 8. 其 它 助 剂 这 一 类 助 剂 在 聚 氯 乙 烯 糊 的 组 成 中 都 是 较 次 要 的, 种 类 很 多, 重 要 的 有 : 为 使 糊 能 够 用 作 制 造 泡 沫 塑 料 而 加 入 的 发 泡 剂 ; 为 增 加 制 品 表 面 黏 性 而 加 入 的 氧 茚 - 茚 树 脂 ; 为 增 加 制 品 硬 度 而 加 入 的 各 种 热 固 性 树 脂 单 体 和 热 固 性 树 脂 ; 避 免 制 品 不 良 气 味 的 气 味 改 良 剂 ; 以 及 在 粉 料 中 也 使 用 的 润 滑 剂 阻 燃 剂 色 料 驱 避 剂 等 总 之, 加 入 这 类 助 剂 的 目 的, 是 有 利 于 成 型 操 作 提 高 制 品 性 能 和 使 用 价 值 扩 大 糊 的 用 途 等 学 习 活 动 (2-2) 查 找 : 选 择 一 种 聚 氯 乙 烯 糊 制 品, 按 制 品 的 性 能 要 求 原 辅 材 料 的 性 能 特 点 成 型 加 工 工 艺 和 设 备 的 要 求 三 方 面 收 集 相 关 资 料 讨 论 : 小 组 讨 论, 初 定 配 方, 计 算 配 方 的 质 量 成 本 6

2.4.2 聚 氯 乙 烯 糊 的 配 制 与 贮 存 理 想 的 聚 氯 乙 烯 糊, 其 中 的 聚 氯 乙 烯 树 脂 在 室 温 下 在 分 散 剂 中 不 溶 解, 但 经 加 热 后 树 脂 必 须 溶 解, 且 能 与 其 他 组 分 熔 化 因 此, 在 配 制 过 程 中 不 能 使 树 脂 - 分 散 剂 体 系 过 分 变 热, 否 则 在 配 制 过 程 中 聚 氯 乙 烯 糊 即 己 受 热 凝 胶 或 熔 化, 从 而 丧 失 必 需 的 流 动 性 能 聚 氯 乙 烯 糊 在 制 备 阶 段 中 最 重 要 的 是 控 制 黏 度 相 同 的 材 料 和 配 方, 由 于 配 制 设 备 的 不 同 或 配 制 工 艺 的 不 同, 糊 黏 度 会 有 很 大 的 差 别 1. 聚 氯 乙 烯 糊 的 制 备 制 糊 即 将 PVC 树 脂 和 固 体 助 剂 分 散 在 分 散 剂 ( 或 分 散 剂 与 稀 释 剂 的 混 合 物 ) 中, 制 备 过 程 包 括 : 原 材 料 的 预 处 理 计 量 混 合 脱 气 等 制 备 PVC 糊 前, 着 色 剂 粉 末 稳 定 剂 胶 凝 剂 和 发 泡 剂 应 与 适 量 分 散 剂 混 合, 在 三 辊 研 磨 机 研 磨 成 桨 制 备 聚 氯 乙 烯 糊 的 最 传 统 方 法 是 采 用 由 涡 轮 搅 拌 器 驱 动 低 速 度 低 剪 切 的 混 合 机, 能 对 各 种 高 低 黏 度 的 增 塑 糊 予 以 较 良 好 的 混 合, 但 分 散 作 用 较 差 也 可 采 用 捏 合 机 球 磨 机 等 随 着 科 技 的 进 步 和 生 产 的 发 展, 不 少 高 效 率 的 高 速 度 高 剪 切 的 机 械 得 到 了 开 发, 在 采 用 在 搅 拌 混 合 机 料 桶 和 套 桶 间 通 水 冷 却 降 温, 减 少 增 塑 糊 的 升 温 图 2-3 为 行 星 搅 拌 型 的 立 式 混 合 机 在 混 合 机 中, 加 入 增 塑 剂 糊 树 脂 色 浆 稳 定 剂 填 料 和 发 泡 剂 浆, 然 后 进 行 搅 拌, 制 成 聚 氯 乙 烯 糊 糊 料 在 搅 拌 桶 的 高 度 一 般 不 宜 超 过 桶 高 的 2/3, 以 免 搅 动 时 飞 溅 和 溢 出 混 合 搅 拌 器 的 旋 转 叶 片 的 形 式 大 小 叶 片 位 置 高 低 均 会 影 响 混 合 效 果, 过 高 的 转 速 和 剪 切 力 将 造 成 糊 料 升 温 过 快, 并 在 液 面 形 成 过 大 过 深 的 旋 涡 使 大 量 空 气 混 入 增 塑 糊 内 混 合 期 间 的 温 度 应 低 于 30, 否 则 会 促 使 树 脂 的 溶 剂 化, 从 而 增 大 黏 度 混 合 时, 混 合 料 的 黏 度 一 般 是 先 高 后 低, 变 至 最 低 值 后, 如 果 再 行 混 合, 则 黏 度 又 能 回 升 先 高 后 低 的 原 因 是 成 团 或 成 块 的 树 脂 逐 渐 被 分 散 的 结 果, 而 以 后 由 低 而 高 的 原 因 则 是 树 脂 溶 剂 化 作 用 增 加 搅 拌 后, 如 糊 料 中 有 结 块, 可 以 再 进 行 研 磨 如 结 块 不 多, 也 可 以 通 过 滤 网 滤 去 在 搅 拌 过 程 中,PVC 糊 中 会 夹 入 大 量 气 泡, 使 用 表 面 活 化 剂 或 料 的 黏 度 较 高 时, 卷 入 的 空 气 不 易 逸 出 用 于 生 产 泡 沫 塑 料 制 品 ( 如 发 泡 的 壁 纸 和 人 造 革 ) 可 允 许 糊 料 中 有 少 量 气 泡, 无 需 对 糊 料 专 门 脱 泡, 可 在 静 置 中 使 其 自 然 脱 泡 为 保 证 非 发 泡 制 品 的 质 量, 需 要 将 气 泡 脱 除, 脱 除 的 方 法 有 :1 将 配 成 的 糊 料, 按 薄 层 流 动 的 方 式, 从 斜 板 上 流 下, 以 使 气 泡 逸 出 2 抽 真 空 使 气 泡 脱 除 3 利 用 离 心 作 用 脱 气 4 综 合 式, 即 同 时 利 用 上 述 两 种 或 两 种 以 上 作 用 的 结 合 式 图 2-4 为 聚 氯 乙 烯 糊 的 工 业 化 生 产 流 程 连 续 法 生 产 聚 氯 乙 烯 糊, 固 体 物 料 通 过 转 动 7

元 件 连 续 地 进 入 涡 轮 混 合 机 的 顶 部, 同 时 喷 入 增 塑 剂, 使 固 液 相 混 合 而 形 成 微 分 散 体, 固 体 粒 子 表 面 得 到 润 湿 如 果 要 配 低 黏 度 糊, 可 在 涡 轮 混 合 机 轴 间 几 点 喷 入 增 塑 剂 即 得 [3] 图 2-4 聚 氯 乙 烯 糊 工 业 制 备 流 程 图 2. 聚 氯 乙 烯 糊 的 贮 存 由 于 刚 配 制 的 PVC 糊, 糊 黏 度 等 性 能 都 不 够 稳 定, 不 利 于 加 工 过 程 的 正 常 进 行 静 置 段 时 间 后, 各 种 性 能 趋 于 稳 定, 一 般 应 静 置 8~24h 后 使 用, 这 个 过 程 称 为 陈 化 聚 氯 乙 烯 糊 在 贮 存 期 中, 可 能 由 于 溶 剂 化 的 增 加 而 导 致 不 可 逆 的 黏 度 升 高, 贮 存 温 度 不 应 超 过 30 ; 微 量 的 铁 和 锌 能 加 速 聚 氯 乙 烯 的 分 解, 故 不 应 与 光 以 及 铁 锌 等 接 触, 贮 存 的 容 器 可 以 用 锡 玻 璃 铝 或 某 些 纤 维 板 制 成 另 外, 增 塑 糊 在 长 时 间 的 存 放 过 程 中, 树 脂 填 充 剂 或 颜 料 有 时 会 出 现 凝 聚 及 沉 降 现 象, 从 而 引 起 糊 料 流 动 性 能 的 变 化, 在 低 温 下 存 放 时, 也 会 引 起 黏 度 升 高 然 而, 由 以 上 两 种 原 因 引 起 的 糊 料 流 动 性 变 化 且 可 逆 的, 经 过 搅 拌 或 恢 复 室 温, 增 塑 糊 的 流 动 性 即 恢 复 正 常 学 习 活 动 (2-3) 讨 论 : 1. 确 定 需 要 预 处 理 的 原 料, 制 定 预 处 理 工 艺 及 操 作 过 程 中 的 安 全 措 施 2. 制 定 聚 氯 乙 烯 糊 制 备 操 作 规 程 安 全 及 防 护 规 定 实 操 : 1. 熟 悉 设 备 的 结 构 与 操 作 规 程 ; 2. 完 成 原 料 的 预 处 理, 确 定 投 料 量, 将 基 本 配 方 换 算 为 实 用 配 方 ; 3. 据 实 用 配 方 中 的 原 料 用 量, 选 择 合 适 的 计 量 器, 称 料 ; 4. 遵 守 安 全 及 防 护 规 定, 按 所 定 的 操 作 规 程 完 成 制 糊, 记 录 数 据 与 现 象 2.4.3 聚 氯 乙 烯 糊 的 质 量 控 制 1. 聚 氯 乙 烯 糊 的 黏 度 聚 氯 乙 烯 糊 的 流 体 性 质 要 适 合 于 所 选 择 的 加 工 工 艺, 在 制 糊 过 程 中 要 注 意 测 量 糊 的 表 现 黏 度, 控 制 糊 的 黏 度 通 常, 根 据 糊 的 黏 度 来 衡 量 配 方 的 可 行 性, 生 产 中 常 用 B 型 8

(Brookfield) 旋 转 式 黏 度 计 来 测 定 糊 料 黏 度 2. 聚 氯 乙 烯 糊 的 细 度 聚 氯 乙 烯 糊 的 混 合 过 程 的 控 制 一 般 都 靠 细 度 的 测 定, 而 混 合 料 的 细 度 用 刮 板 细 度 计 测 定, 其 平 板 测 定 器 由 工 具 合 金 钢 ( 牌 号 Cr12) 制 成, 板 上 有 一 与 金 属 板 长 边 平 行 的 沟 槽, 长 155±0.5mm, 宽 12±0.2mm, 在 150mm 长 度 内 刻 有 0~150μm( 沟 槽 倾 斜 度 1:1000, 推 荐 测 定 范 围 :80~140μm), 或 0~100μm( 沟 槽 倾 斜 度 1:1500, 推 荐 测 定 范 围 :10~90μm) 的 表 示 槽 深 的 等 分 刻 度 线 检 验 时, 放 平 测 定 器, 将 足 够 量 的 糊 料 缓 慢 倾 倒 在 沟 槽 较 深 的 一 端, 使 其 稍 微 溢 出 沟 槽, 然 后 用 刮 刀 垂 直 置 于 测 定 器 沟 槽 深 端 的 试 样 边 缘 处, 刮 刀 刃 与 测 定 器 的 宽 向 平 行, 保 证 刮 刀 与 测 定 器 严 密 接 触, 快 速 刮 至 另 一 端, 试 样 刮 好 后, 迅 速 使 视 线 与 测 定 器 表 面 成 15~30 角, 在 能 看 清 楚 测 定 器 表 面 线 状 刮 痕 的 光 线 下, 取 最 长 刮 痕 起 点 的 读 数 作 为 测 定 值 3. 凝 胶 化 性 能 凝 胶 化 即 聚 氯 乙 烯 糊 在 加 工 中 受 加 热 的 作 用 而 失 去 流 动 性, 凝 胶 化 过 程 发 生 的 温 度 和 黏 度 上 升 的 速 度, 可 以 统 称 为 凝 胶 化 性 能, 可 以 用 布 拉 本 德 塑 化 仪 或 旋 转 黏 度 计 来 测 定 4. 聚 氯 乙 烯 糊 制 品 的 性 能 制 备 试 样, 按 制 品 性 能 要 求, 测 定 拉 伸 强 度 硬 度 等 性 能 指 标 学 习 活 动 (2-4) 实 操 : 1. 检 验 你 们 所 配 制 的 物 料 ; 记 录 整 理 检 验 结 果 ; 2. 制 备 聚 氯 乙 烯 糊 制 品, 记 录 成 型 工 艺 方 法 工 艺 条 件 与 制 品 质 量 情 况 2.5 总 结 与 提 高 2.5.1 总 结 与 评 价 完 成 了 学 习 活 动 (2-1~4), 还 需 要 对 本 项 目 工 作 任 务 进 行 : 总 结 与 评 价 1. 资 料 整 理 : 汇 总 本 项 目 中 所 做 的 各 项 资 料 查 询 讨 论 记 录, 制 定 的 配 方 制 糊 工 艺 规 程 安 全 及 防 护 规 定, 混 合 操 作 与 现 象 记 录, 所 得 聚 氯 乙 烯 糊 的 质 量 检 验 结 果, 制 备 糊 制 品 的 成 型 工 艺 与 质 量 情 况 2. 写 出 总 结 报 告 3. 小 组 讨 论, 对 工 作 任 务 完 成 情 况 做 出 评 价 ( 报 告 编 写 格 式 评 价 指 标 见 附 录 ) 9

2.5.2 知 识 与 能 力 拓 展 - 聚 氯 乙 烯 糊 的 交 联 改 性 塑 料 配 混 技 术 精 品 资 源 共 享 课 要 生 产 硬 质 的 聚 氯 乙 烯 糊 制 品, 除 采 用 稀 释 增 塑 糊 或 稀 释 增 塑 胶 凝 糊 外, 还 可 对 聚 氯 乙 烯 进 行 交 联 改 性 在 聚 氯 乙 烯 糊 中 采 用 可 聚 合 型 增 塑 剂 作 为 交 联 剂, 如 邻 苯 二 甲 酸 二 烯 丙 酯 (DAP) 聚 乙 二 醇 二 甲 基 丙 烯 酸 酯 马 来 酸 酯 等, 这 些 增 塑 剂 能 在 糊 的 加 工 初 期 与 聚 氯 乙 烯 树 脂 相 混 成 良 好 的 增 塑 糊, 在 加 热 后 发 生 交 联, 失 去 增 塑 作 用 ; 引 发 剂 一 般 是 有 机 过 氧 化 物, 如 二 叔 丁 基 过 氧 化 物 (DMDBH) 过 氧 化 二 异 丙 苯 (DCP) 等, 通 过 化 学 反 应 法 形 成 活 化 中 心 而 引 发 交 联 由 于 过 氧 化 物 易 造 成 颜 料 的 变 色, 无 机 颜 料 比 有 机 颜 料 较 为 有 利 最 终 的 硬 质 制 品 随 硬 度 的 提 高, 冲 击 强 度 则 随 着 下 降, 适 量 的 增 塑 剂 如 DOP 的 添 加, 或 纤 维 状 的 无 有 机 填 充 剂 的 添 加, 或 冲 击 改 性 剂 如 液 态 丁 睛 橡 胶 ( 腈 基 含 量 40%) 的 添 加 等, 都 能 改 善 制 品 的 脆 性, 提 高 制 品 的 冲 击 性 和 其 他 物 理 性 能 经 交 联 改 性 的 聚 氯 乙 烯 糊 制 品, 可 提 高 拉 伸 强 度 硬 度 耐 热 性 等 性 能 交 联 法 的 难 度 较 其 他 加 工 法 高, 在 加 工 中 应 严 格 控 制 温 度 和 时 间, 因 为 过 氧 化 物 有 半 衰 期, 应 在 适 当 的 温 度 下 的 短 时 间 内 完 成 交 联 为 了 有 利 脱 模, 应 控 制 交 联 度 模 塑 制 品 中 的 有 机 树 脂 体 系, 不 应 是 全 交 联 的 三 维 网 状 的 不 溶 不 熔 的 物 质, 应 是 适 度 交 联 形 成 的 三 维 网 状 结 构 与 其 他 线 状 结 构 等 的 混 合 物 质, 在 一 定 的 温 度 下 仍 具 有 一 定 的 软 化 持 性 题? 若 在 聚 氯 乙 烯 糊 中 只 添 加 有 机 过 氧 化 物, 能 否 交 联? 可 能 会 出 现 什 么 问 10