发泡PVC管材

PVC-U芯层发泡管是一种新型塑料管材,它是以PVC树脂中加 其人适量助剂,经挤出机采用多层共挤生产工艺成型。目前世界上已广泛采用此工艺。利用两台挤出机同时向一个配料模头共挤出，其中台挤出的PVC料在配料模头中分成两股熔融料流,这两股熔融料流形成管材内、外皮层;而另一台挤出机将发泡PVC输入到同一配料模头中,处于内、外层中间,即为芯层。由于PVC-U芯层发泡管材比硬质 PVC实壁管材具有更多的优点,应用领域正在不断扩大。

我国共挤出 PVC-U芯层发泡管材于20世纪 90年代开始生产应用近几年来，已引进法国、奥地利、韩国、中国台湾等国家地区共挤出PVC芯层发泡管材生产线十多条,而国内大连、青岛、潍坊、武汉、南通等地已有生产线20多条,有力地促进了我国芯层发泡管材的生产与应用。

1.选材与配方设计

(1)PVC管材发泡原理在PVC-U的加工过程中,物料中加人适量的发泡剂,在一定的温度下发泡剂分解、释放出的气体在熔体中形成空隙,使PVC聚合物体积增大,相应地降低了制品的密度。在挤出发泡过程中,发泡剂的膨胀发生在接近聚合物熔融温度的环境中(挤出机筒),而膨胀必须发生在聚合物熔融之后,所以必须使发生在相同温度下的膨胀与熔融两个过程相互分开,才不会发生互相干扰,影响制品的质量。

通过对不同发泡剂及加入量试验,最佳配方必须要确保以下几点:①熔体内部发泡倍率及泡孔尺寸均匀,无连续空穴,从而保证制品具有

良好的力学性能:②无微观变化所致的强度下降;③表面无气泡,表层尽可能密实。

含有发泡剂的PVC熔体在高温下通过螺槽及模头挤出时,由螺杆施加在熔体上的压力应均匀地在模头中释放。为防止熔体提早发泡，模头内压力应高于发泡剂气体的压力,并尽可能使发泡阶段后推。含有发泡剂的熔体必须在挤出模头时才膨胀,若熔体在模头中膨胀,会产生剪切力,破坏已形成的泡孔,导致制品表面粗糙。

PVC-U共挤发泡体系由PVC树脂、改性剂、稳定剂、润滑剂、发泡剂、成核剂等组成。比起普通PVC配方,该体系在配方设计时需考虑其组分对 AC发泡效果的影响,以及熔体强度与泡孔结构之间的关系。

下面重点分析几个影响因素。一般配方(质量份)如下:

PVC 树脂 100 HSt 0.5

稳定剂 5~10 TiO2 2~4

改性剂 5~10 CaCO; 10

石蜡 0.5 发泡剂 0.1~0.4

(2)稳定体系对AC发泡体系影响在生产中使用C作为发泡剂.AC的分解温度愈高发气量愈大。在共挤PVC发泡管材中,要求 AC分解温度介于 PVC 塑化与分解温度之间。在PVC发泡体系中,稳定剂不仅用于防止树脂在加工和使用过程中分解和变质,而且由于含有金属离子而对AC发泡剂具有活化作用,可改善AC的发泡性。实验结果表明,三盐用量加大会明显降低AC的分解温度,但随着用量加大,分解温度又出现上升趋势。同样发气量随三盐用量增加而略有上升,但用量过多,发气量反而减少。

另外实验结果也表明PS用量的增大也能降低AC的分解温度，但发泡量随之减少，见表1-52。

表1-52 PbSt用量对发泡的影响序号 nS用量(质量份) AC分解温度/℃ 发气量/mL*g'

Bast 是一种对AC有抑制作用的稳定剂,BaSt用量少则 AC 分解温度低,放气量多;含量多时，由于起抑制作用,AC放气量减少,分解温度也高,见表1-53。

表1-53 BaSt 用量对发泡的影响

序号 BSt用量(质量份) AC分解温度/℃ 185 220 发气量/mL.g-'

从表1-53 实验结果可以看出,不同铅盐对AC 发泡影响不同,因而在配方设计时不能使用单一铅盐稳定剂，必须采用协同效应。所以在实际生产中对稳定体系要进行调整,以找出最佳配方。

(3)加工改性剂的影响ACR改性剂的加入改善PVC树脂的熔体强度,使发泡过程中泡孔壁能承受泡孔气体压力,不致破裂造成大的空穴。ACR用量增多,熔体粘度增大,限制了空穴的形成,利于形成细小的泡孔。所以，ACR用量增大,使PVC发泡效果更好。发泡效果与表观粘度有很大关系,随着表观粘度降低,制品密度减小。一般而言。熔体粘度大,气泡膨胀的速度下降,限制空穴的形成,利于形成细小的泡孔,发泡管的密度也随着ACR用量增加而增大,因为大的泡孔减少了。可见ACR对发泡成型有改善作用,见表1-54。

表1-54 ACR用量对发泡的影响

ACR用量(质量份) 2 3

密度/gam-1 0.72 0.88 0.97