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CPVC塑料型材配方

文章出处:网责任编辑:青岛赛诺作者:青岛赛诺人气:-发表时间:2017-10-08 08:46:00【

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CPVC塑料型材配方
CPVC型材配方主要由CPVC树脂和助剂组成的,其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑,剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。在设计CPVC配方之前,首先应了解CPVC树脂和各种助剂的性能。
1.CPVC树脂
将专用PVC树脂在一定条件下与氯离子进行置换反应得到相应型号的CPVC树脂。它的分子结构为:-CHCl-CHCl-CH2-CHCl-。由于氯含量的增加,CPVC在结构上分子的不规整性增大(结晶度下降,分子链的极性增强),因而使其热变形温度上升。
CPVC产品的使用温度最高可达93-100℃,较PVC提高30-40℃,同时改善了PVC的抗化学性及抗腐蚀能力,能抗强酸、强碱、盐、脂肪酸盐、氧化剂及卤素等的化学腐蚀。
另外,CPVC的抗张强度、抗弯曲强度较PVC也有所改进。与其他高分子材料相比,CPVC具有优异的耐老化性,耐腐蚀性和高阻燃性等特点。
2.稳定剂
纯的CPVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90℃以上时,就会发生轻微的热分解反应,当温度升到120C后分解反应加剧,在135℃,10分钟,CPVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。
CPVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应,最后导致大分子链断裂。防止CPVC热分解的热稳定机理是通过如下几方面来实现的。
通过捕捉CPVC热分解产生的HCl,防止HCl的催化降解作用。铅盐类主要按此机理作用 ,此外还有金属皂类、有机锡类、亚磷酸脂类及环氧类等。
置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类、亚磷酸脂类和有机锡类可按此机理作用。
与自由基反应,终止自由基的反应。有机锡类和亚磷酸脂按此机理作用。
与共扼双键加成作用,抑制共扼链的增长。有机锡类与环氧类按此机理作用。
分解过氧化物,减少自由基的数目。有机锡和亚磷酸脂按此机理作用。
钝化有催化脱HCl作用的金属离子。同一种稳定剂可按几种不同的机理实现热稳定目的。
常用稳定剂品种:
铅盐类:是PVC最常用的热稳定剂,也是十分有效的热稳定剂,其用量可占PVC热稳定剂的70%以上,但在CPVC中应用较少。
铅盐的热稳定性优良、耐候性好、价格低。但是铅盐分散性差、毒性大、初期着色大、易产生硫污染。
金属皂类:以硬脂酸盐最为常用,一般不单独使用,常常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。Cast+Znst广泛用于软质PVC中,但在CPVC中应用较少。其热稳定性虽不如铅盐类,但兼具润滑性。
有机锡类:为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。
有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使用,也常与金属皂类并用。
有机锑类:具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其是在低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。
稀土稳定剂:选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主,其氧化物和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。
稀土元素有着相似且异常活泼的化学性质,有着众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子,同时稀土金属离子有较大的离子半径,与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键,作为络合物的中心原子,常以多种杂化形式形成配位数为6—12的络合物。
辅助热稳定剂:本身不具有热稳定作用,只有与主稳定剂一起并用,才会产生热稳定效果,并促进主稳定剂的稳定效果。辅助热稳定剂一般不含金属,因此也称为非金属热稳定剂。
3.润滑剂 
润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光洁度等。
润滑剂主要有饱和烃和卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。可大致分为内、外及内外兼润滑剂。
其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和力小,其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。
内外润滑剂之分只是相对而言,并无严格划分标准。在极性不同的树脂中,内、外润滑剂的作用有可能发生变化。
在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用也会发生变化,如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压延成型初期,由于加工温度低,与PVC相容性差,主要起外润滑作用;当温度升高后,与PVC相容性增大,则转起内润滑剂作用。
按润滑剂组成可分为:饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。   
4.加工改性助剂
由于CPVC熔体延展性差,易导致熔体破碎;CPVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等。因此,CPVC加工时往往需要加人加工助剂,以改善其熔体上述缺陷。
加工助剂可改善树脂加工性能,促进树脂熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。
CPVC树脂在加热的状态下,在一定的剪切力作用下熔化时,加工改性剂首先熔融并粘附在CPVC树脂微粒表面,它与树脂的相容性和它的高分子量,使CPVC粘度及摩擦增加,从而有效地将剪切应力和热传递给整个CPVC树脂,加速CPVC熔融。
CPVC熔体具有强度差、延展性差及熔体破裂等缺点,而加工改性剂可改善熔体上述流变性.其作用机理为:增加CPVC熔体的粘弹性,从而改善离模膨胀和提高熔体强度等。
加工改性剂与CPVC相容部分首先熔融,起到促进熔融作用;而与CPVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移,从而改善脱模性。
常用加工改性剂ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。除可用做加工助剂外,还可用做冲击改性剂。ACR加工改性剂的重要作用是促进PVC的塑化,缩短塑化时间,提高熔体塑化的均匀性,降低塑花温度。表4是用BLANBENDE塑度仪测得的ACR对塑化时间、温度等的影响情况。
5.冲击改性剂
CPVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,分子之间有较强的作用力,是一个坚硬而脆的材料;抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后,冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力,并利用粒子自身的变形和剪切带,阻止银纹扩大和增长,吸收掉传人材料体内的冲击能,从而达到抗冲击的目的。
改性剂的颗粒很小,以利于增加单位重量或单位体积中改性剂的数量,使其有效体积份数提高,从而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性剂。
预定弹性体(PDE)型冲击改性剂:属于核一壳结构聚合物,其核为软状弹性体,赋予制品较高的抗冲击性能,壳为具有高玻璃化温度的聚合物,主要功能是使改性剂微粒子之间相互隔离,形成可以自由流动的组分颗粒,促进其在聚合物中均匀分散,增强改性剂与聚合物之间相互作用和相容性。
非预定弹性体型(NPDE)冲击改性剂:属于网状聚合物,其改性机理是以溶剂化作用(增塑作用)机理对塑料进行改性。因此NPDE必须形成一个包覆树脂的网状结构,它与树脂不是十分好相容体。
过度型冲击改性剂:其结构介于两种结构之间,如ABS。
橡胶类抗冲击改性剂:改善低温耐冲击性优越,但都不耐老化,CPVC型材一般不使用这类冲击改性剂。
6.光稳定剂
CPVC制品多数暴露在阳光和其它各种光线下,根据制品应用环境添加一定量的光稳定剂可防止和延缓其分解和老化,延制品使用寿命。
光稳定剂大体可以分为四类:
光屏蔽剂:如钛白和碳黑,可以阻挡紫外线进入型材的内部,以阻止聚合物的光降解进行。
紫外线吸收剂:可以强烈吸收280-400nm的紫外线,转换成可见光或热量。
淬灭剂:主要是消灭受激发的聚合物分子的能量,使之回到基态。
自由基捕捉剂:是一种高效的光稳定剂,它捕捉光降解分解出的自由基,终止降解反应的进行。
7.填料
使用填料的主要目的是占据空间以降低成本,当然,一些填料也赋予材料一些特殊的性能,如阻燃、导电、导热、刚性等。填料的主要指标为:白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。

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文章来源:青岛赛诺      编辑:青岛赛诺

 

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