武夷学院实训设计论文高分子材料加工助剂与配方技术实训(编辑修改稿)

武夷学院实训设计论文高分子材料加工助剂与配方技术实训(编辑修改稿)内容摘要：

意加料的顺序，吸油性大的填料后加（防止吸收增塑剂），润滑剂 最后加（防止影响其它组分的分散）；还要控制好混合温度，一般热混合温度在 110℃左右。 ⒑ PVC热分解后产生的氯化氢 HCL，具有刺激性、腐蚀性，容易导致料筒和螺杆的腐 5 蚀，因此需要对料筒和螺杆表面进行镀铬处理。 助剂选择及依据 纳米 CaCO3作刚性粒子增强体 用橡胶等弹性体作改性剂来提高 PVC 的韧性 ,往往以牺牲 PVC 宝贵的强度、刚度、尺寸稳定性、耐热性及可加工性能为代价 ,显得顾此失彼 ,美中不足。 而近年来发展起来的用刚性粒子 (RF)增韧 PVC,不但可使 PVC 的韧性提高 ,同时也可 使其强度、模量、热变形温度 (HDT)、加工流动性能等得到改善 ,显示了增韧增强的复合效应 ,要比单独使用弹性体增韧具有更好的增韧效果。 因此本实验选择刚性粒子作为增韧聚氯乙烯的原料。 纳米材料由于尺寸小、比表面积大而产生量子效应和表面效应 ,具有许多特殊的优异性能。 碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料，并且价格低廉，用其填充聚合物可大大降低制品的成本，并且在一定条件下可提高聚合物的性能。 在橡胶、塑料制品中添加碳酸钙等无机填料，可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳性及刚度等，并可降低制品成本。 用纳米 CaCO3 粒子可以同时大幅提高 PVC/CPE 体系的韧性和强度 ,在CaCO3用量为 5%～ 12%时 ,体系的综合性能最好 ,缺口冲击强度可由原来的 到 ,拉伸强度由原来的 46MPa 提高到 50MPa。 [1316]而轻质 CaCO3粒子的增韧作用很小 ,而且拉伸强度会随着粒子的增加而下降。 [17] CPE作增容剂 CPE是一种非自补强性橡胶，具有高填充性，有优秀的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱、化学药品性能，它是 PVC塑料优良的抗冲击改性剂，也是综合性能良好的合成橡胶，有着 极为广泛的应用领域。 [18] CPE通常用 PE悬浮法制备 ,形成已氯化和未氯化的嵌段结构。 CPE的作用一则使基体树脂有一定的脆 — 韧比 ,二则充任基体树脂与填料粒子表面胶乳层之间的增容剂 ,产生二次偶联效应。 复合体系中 ,CPE既有增韧作用 ,又有增容效果。 CPE与活性 CaCO3的恰当配合 ,具有一定协同效应。 [19] 热稳定剂的选择 PVC一般需要加热至 160～ 210℃才能加工。 另外 PVC分子内含有的取代氯基容易导致PVC树脂脱氯化氢反应，从而引起 PVC的降解反应，所以 PVC对热极不稳定，温 度升高会大大促进 PVC脱 HCL反应，纯 PVC在 120℃时就开始脱 HCL反应，从而导致了 PVC降解。 因此在 PVC中加入适当量的热稳定剂。 市面上常见的热稳定剂有金属皂类、有机锡类、有机锑类、稀土稳定剂、有铅盐类等。 本产品使用的热稳定剂为有机铅盐类（三盐基硫酸铅、二盐基硬脂酸铅配合使用）， 6 其特点是热稳定性优良，具有长期热稳定性，电气绝缘性能优良，耐候性好，价格低。 用量为 2～ 3 份。 抗氧化剂 PVC 在使用过程中光、热、氧等因素作用下，会造成聚合物的自动氧化和分解反应，使得材料的分子量降 低，内部结构发生变化，使其力学性能降低，使用寿命变短。 因此必须在 PVC 制品中加入抗氧剂。 双酚 A 可以使塑料制品具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击等特性，且价格便宜，与聚氯乙烯树脂相容性较好。 抗氧剂在聚合物中的用量较少，一般在 1～ 3 份之间最佳。 光稳定剂 PVC 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，延长制品使用寿命。 苯并三唑类光稳定剂 UVP 能强烈吸收紫外线，热稳定性高、挥发性小，毒性低，用量一般为 %～ 1%。 润滑剂 润滑剂主要是为了降低加工时，分子间的摩擦及聚合物与加工机械之间的摩擦，使产品外观和性质更加优越。 氯化石蜡具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价廉等优点，与 PVC 树脂的相容性良好，用量应在 份以下。 增塑剂 增塑剂 是一种 高分子材料 助剂，其种类繁多 ， 为了使 PVC 有良好的加工性能，增加其塑性，往往会在 PVC 中加入增塑剂。 常用在 PVC 中的增塑剂主要是 DOP，它与 PVC 能很好地混合，由于它们具有很好的电性能、较好的低温性、较小的挥发性和相当低的抽出性与毒害性以及其他许多优点，因此可以广泛地用于各种配方中。 本配方是制作硬质PVC 增韧材料， DOP 使用的量为 4 份。 7 配方设计表 基体 PVC 100 份 热稳 定剂 三盐基硫酸铅 3 份 二盐基硬脂酸铅 4 份 增塑剂 DOP 4 份 光稳定 剂 UVP 份 抗氧剂 双酚 A 2 份 增韧剂 纳米 CaCO3 10 份 增容剂 CPE 8 份 润滑剂 氯化石蜡 份 工艺实施方案及流程 主要原料 PVC， SG5，陕西氯碱化工有限公司； CPE， 135，江苏天滕化工有限公司； 钛酸酯偶联剂 ,南京曙光化工总厂 CaC03， 1250目，市售； 二盐基硬酯酸铅， VA． 1839，东马棕榈工业有限公司； 三盐基硫酸铅 ,市售 DOP，深圳市华昌化工 UVP，南通威宏化学科技有限公司 双酚 A，青岛富鑫化工有限公司 氯化石蜡，郑 州市圣鑫化工有限公司 加工设备 颚式粉碎机、剪切式粉碎机、挤出造粒机 高速混合机， SHR． 100A，张家港市轻工机械厂； 开炼机， SK． 160B，上海橡胶机械厂； 压力成型机， SL． 45，上海第一橡胶机械厂； 锥型双螺杆挤出机， ,北汽福田公司 8 恒温真空干燥器，中山凯旋真空技术公司 万能制样机， ZHYW，河北省承德试验机厂 流变仪 Bohlin Gemini HR nano 大昌华嘉商业（中国）有限公司 电子万能材料试验机 ,RGM30A型 ,深圳瑞格尔有限公司 简支梁冲 击试验机 ,JC2,承德精密试验机有限公司 工艺流程 填料改性 → 母料制备 → 塑炼 → 制样 纳米 CaCO3改性 纳米碳酸钙属无机粉体材料 ,表面亲水疏油 ,呈强极性 ,不能与橡胶、塑料等高分子有机物发生化学交联 ,没有补强性能。 同时 ,纳米碳酸钙具有极大的比表面积和较高的比表面能 ,在制备和后处理过程中极易发生粒子凝并、团聚 ,形成二次粒子 ,使粒子粒径变大 ,在应用过程中最终失去超细微粒所具备的功能。 解决这两个问题的关键在于对纳米碳酸钙进行表面改性 ,使其表面能减小 ,增加亲油性 ,改进其在基质中的分散性和 分散稳定性 ,从而增加与高聚物的相容性 ,使其由一般的“增量剂”填料上升为“性能增强剂”和“功能填料”。 本次试验将纳米 CaC03 再次砂磨后 ,将悬浮液加入表面处理反应器中 ,加热搅拌 ,在一定温度下加入一定量的钛酸酯偶联剂 ,恒温搅拌一定时间后进行过滤、恒温干燥、粉碎 ,得到改性纳米碳酸钙产品。 母料制备 准确称取 CPE、改性的 CaCO3,经预混合、熔融共混制备母料，将制得的大块母料用颚式粉碎机粉碎，然后再用剪切式粉碎机彻底粉碎。 将粉碎物加入挤出造粒机中，挤出造粒，得到 CPE/改性纳米 CaCO3母料颗粒。 塑炼 称量各种加工助剂，先将 PVC投入高速捏合机进行高速混合至物料约 60℃，依次加入热稳定剂、母料，及其它助剂，继续高速搅拌物料至 90℃，加入各种润滑剂，再继续高速搅拌至 120℃，而后进入搅拌机进行搅拌降温至 40℃以下即可出料。 将混合均匀的物料在挤出造粒机组造粒。 造粒流程为：将物料进入双螺杆挤出机加热熔化，在旋转螺杆的推力下熔料从口模被挤出，经热切装置热切后被鼓风通过输送管道输出。 造粒工艺参数如下：机筒温度： I区 85— 100℃；Ⅱ区 145— 150℃；Ⅲ区 165— 170℃；Ⅳ区 175—180℃；机头温度 170— 175℃；喂料螺杆转速为 21r/min；主机螺杆转速为 15r/min；机头压力为。