PVC 浸塑工藝的優(yōu)化及應用

呂彥陽

（華越機械有限公司奧倫膠帶分公司，山西 陽泉 045000）

0 引言

PVC 樹脂為當前工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的材料，其可通過乳液聚合和普通懸浮法進行制備。相比較而言，基于乳液聚合法制備所得的PVC 樹脂相比于普通懸浮法制備所得的樹脂具有數(shù)值粒徑細小、質(zhì)地光滑的優(yōu)勢。浸塑工藝是當前制備PVC樹脂的常見方式，其可分為粉末浸塑技術(shù)和液體浸塑技術(shù)兩大類[1-3]。其中，粉末浸塑技術(shù)主要起源于流化床法，而液體浸塑技術(shù)主要應用于PVC 軟制品的制造[4]。本文重點對PVC 的浸塑工藝進行優(yōu)化和應用。具體闡述如下。

1 實驗方案設計

PVC 也就是聚氯乙烯是當前國內(nèi)加工最為常見的塑料品種之一，在實際加工過程中需要加入增塑劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑以及抗氧劑等輔助材料，其中以增塑劑的用料最大，其次為熱穩(wěn)定劑[5-7]。本章將重點對增塑劑和穩(wěn)定劑影響PVC 糊料性能的機理展開實驗研究。

針對PVC 制備的需求，常采用的增塑劑主要為鄰苯二甲酸酯類增塑劑和環(huán)氧化合物類增塑劑。為驗證不同增塑劑對應所得EPVC 糊料性能之間的差異，根據(jù)PVC 糊料的制備原理，需要準備聚氯乙烯糊樹脂、鄰苯二甲酸二乙酯、偏苯三酸三辛酯、鈣新穩(wěn)定劑、正己烷和環(huán)氧大豆油，涉及到的實驗儀器如表1所示。

具體浸塑成型的步驟包括有高速混合和浸塑成型兩步。高速混合操作如下：將事先準備好的EPVC在電熱恒溫鼓風干燥箱中放置2 h 進行干燥處理，設定溫度為60 ℃；將烘干的EPVC 分為100 份，先將50 份EPVC 置于三口燒瓶中，保證其在高速狀態(tài)下攪拌1 h，而后三口燒瓶中添加另外50 份EPVC，直至糊料溫度穩(wěn)定到65 ℃后停止攪拌。將上述操作所得到的的糊料全部放置于浸塑槽中開始浸塑操作，設定模具的溫度為160 ℃，固化溫度控制在170～190 ℃之間，固化時間控制在17～20 s 之間。

2 不同增塑劑和熱穩(wěn)定劑對PVC 性能的影響

2.1 增塑劑對PVC 性能的影響

基于上述基礎步驟分別對鄰苯二甲酸酯類增塑劑（DINP）和環(huán)氧化合物類增塑劑（ESO）制備的樣品采用BX-51 型光學顯微鏡、TG209 F3 熱重分析儀、DSC821e 差式掃描量熱儀和旋轉(zhuǎn)黏度計對樣品進行光學顯微鏡表征、黏度測試、DSC 測試、TG 測試和增塑劑遷移性測試。

2.1.1 增塑劑對糊料流變行為的影響

不同增塑劑對應糊料的流變行為參數(shù)如表2所示。

表2 DINP 和ESO 增塑劑對應糊料的流變參數(shù)對比

分析表2 數(shù)據(jù)可知，基于DINP 增塑劑的糊料隨著放置時間的增加其黏度變化較??；而基于ESO 增塑劑的糊料隨著放置時間的增加其黏度變化較大。說明，基于DINP 增塑劑制備所得的糊料的穩(wěn)定性較好。

基于DINP 增塑劑制備的PVC 材料的熱穩(wěn)定性較ESO 增塑劑的好。

2.1.2 增塑劑對PVC 熱性能的影響

不論是初始分解溫度、失重5%的溫度還是失重50%的溫度，基于ESO 增塑劑制備的PVC 均低于基于DINP 制備的PVC。說明，基于DINP 增塑劑制備所得的糊料的穩(wěn)定性較好。

基于DINP 增塑劑制備的PVC 材料的熱穩(wěn)定性較ESO 增塑劑的好。

2.2 熱穩(wěn)定劑對PVC 性能的影響

在PVC 制備過程中可采用的熱穩(wěn)定劑包括有鈣鋅穩(wěn)定劑和水滑石。本小節(jié)將對鈣鋅穩(wěn)定劑不同用量對制備所得PVC 材料性能的影響進行分析，并重點對PVC 的熱穩(wěn)定性進行考核。通過實驗得出不同鈣鋅穩(wěn)定劑用量對PVC 材料的熱失重情況對比如表3所示。

表3 不同鈣鋅穩(wěn)定劑用量對應PVC 熱失重情況對比

分析表3 中的數(shù)據(jù)可知，當鈣鋅穩(wěn)定劑的用量為3 phr 時對應的分解速率為最低，而且此時對應的殘余質(zhì)量也最大。因此，對于鈣鋅穩(wěn)定劑而言最佳用量為3 phr。

3 浸塑工藝冷卻時間參數(shù)的優(yōu)化

在上述增塑劑類別和穩(wěn)定劑用量對PVC 性能影響機理研究的基礎上，本章對浸塑工藝冷卻時間對PVC 性能的影響進行研究，重點對樣品的收縮率和力學性能進行測試。其中，收縮率的測試主要采用顯微鏡實現(xiàn)，力學性能測試采用萬能試驗機完成。

對于冷卻時間而言，可根據(jù)所獲得PVC 樣品的厚度通過推導公式和經(jīng)驗公式進行獲取。因此取五個樣品對其冷卻時間進行估算，并對應地對其性能進行對比。不同厚度樣品對應的冷卻時間如表4 所示。

表4 不同厚度樣品對應冷卻時間的估算

通過實驗得出浸塑工藝的厚度樣品對應樣品的收縮率變化。對于同一厚度的樣品而言，隨著冷卻時間的增加，對應樣品的收縮率減??；同理得出：冷卻時間對樣件的拉伸性能具有一定的影響，而且隨著冷卻時間的延長對應樣件的拉伸性能減弱。

4 結(jié)語

PVC 為工業(yè)中常使用的材料，其可通過乳液聚合和普通懸浮法進行制備。相比較而言，基于乳液聚合法制備所得的PVC 樹脂相比于普通懸浮法制備所得的樹脂具有粒徑細小、質(zhì)地光滑的優(yōu)勢。本文對基于浸塑工藝制備PVC 開展相關(guān)研究得出如下結(jié)論：

1）基于DINP 增塑劑制備所得的糊料的穩(wěn)定性較好；基于DINP 增塑劑制備的PVC 材料的熱穩(wěn)定性較ESO 增塑劑的好。

2）鈣鋅穩(wěn)定劑的用量為3 phr 時對應的分解速率為最低，而且此時對應的殘余質(zhì)量也最大。因此，對于鈣鋅穩(wěn)定劑而言最佳用量為3 phr。

3）對于同一厚度的樣品而言，隨著冷卻時間的增加，對應樣品的收縮率減?。欢?，隨著冷卻時間的延長對應樣件的拉伸性能減弱。