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发泡知识:PVC发泡调节剂机理和作用

2017-09-18 09:33:15   来源:网络   打印

    发泡机理
    在PVC发泡制品中,加入超高分子量聚合物的目的:一是为了促进PVC的塑化;二是为了提高PVC发泡物料的熔体强度,防止气泡的合并,以得到均匀发泡的制品;三是为了保证熔体具有良好的流动性,以得到外观良好的制品。由于不同的发泡制品生产厂家的产品不同,所用的设备、工艺、原料及润滑体系均有差异,因此我们开发了具有不同性能的发泡调节剂,以满足用户的不同需求。
    发泡材料的定义
    发泡塑料也叫泡沫塑料,是以塑料为基本组分,含有大量气泡,可以说是以气体为填充的复合材料。
    发泡片材的分类
    根据发泡倍率不同,可以分为高发泡和低发泡,根据泡体质地的软硬程度,可以分为硬质、半硬质、软质泡沫塑料。根据泡孔结构可以分为闭孔泡沫塑料和开孔泡沫塑料。一般常见的PVC发泡片材属于硬质闭孔低发泡片材。
    PVC发泡片材有耐化学腐蚀、耐候性、阻燃性等优点,广泛应用于多个方面,包括展示面板、标记、广告牌、隔板、建筑用板、家具用板材等。
    评价发泡片材质量的关键因素
    对发泡材料来说,泡孔的大小和均匀程度是影响片材质量的关键因素。对低倍发泡片材,泡孔小而均匀,发泡片材韧性好,强度高,表面质量好。从降低发泡片材密度方面考虑,只有泡孔小而均匀才有进一步降低密度的可能性,泡大而散很难进一步降低密度。
    PVC发泡工艺控制关键点
    塑料发泡成型分为三个过程:气泡核的形成、气泡核的膨胀和泡体的固化。对于添加化学发泡剂的PVC发泡片材来说,气泡核的膨胀对发泡片材的质量起决定性影响。PVC属于直链分子,分子链较短,熔体强度低,在气泡核膨胀成气泡过程中,熔体不足以包覆住气泡,气体易溢出合并成大泡,降低发泡片材的产品质量。
    提高PVC发泡片材质量的关键因素是提高PVC的熔体强度。从高分子材料加工特性分析,提高PVC熔体强度的方法有多种,但最有效的方式是添加提高熔体强度的助剂和降低加工温度。PVC属于非晶材料,随熔体温度的提高熔体强度降低,反之随熔体温度降低熔体强度提高,但降温的作用有限仅起到辅助作用。ACR类加工剂都有提高熔体强度的作用,其中发泡调节剂最有效果。熔体强度随发泡调节剂含量增加而提高。一般而言,只要螺杆有足够的分散混合能力,添加高黏度的发泡调节剂对提高熔体强度效果更明显。
    加工助剂在PVC发泡片材中的作用
    ACR类加工助剂有促进PVC熔融,提高表面光洁度,改善熔体的弹性,增强熔体的伸长率和强度的作用。有利于包覆气泡,防止泡孔塌陷。发泡调节剂的分子量和用量对发泡片的密度都有很大的影响:随着分子量的提高,PVC熔体强度提高,发泡片的密度可以做的更低,与提高调节剂的用量有相同的作用。但这一作用不具线性关系,继续增加分子量或提高用量,对降低密度的作用不是非常明显,密度将趋于恒定。
    发泡调节剂和发泡剂之间存在重要的关系,发泡片的密度与发泡调节剂存在一平衡点,在这一平衡点之外,发泡片密度不受发泡剂含量的影响,维持恒定,也就是增加发泡剂用量不能降低密度,导致这一现象的原因是在一定量的发泡调节剂用量下,PVC的熔体强度是有限的,过量的气体导致泡孔塌陷或合并。
    PVC发泡过程中的常见问题
    在PVC发泡片材挤出过程中,碰到的问题基本可以归为4类,1.是稳定性问题;2.是熔体强度问题;3.是润滑问题;4.是分散问题。
    这四类问题特别是前三类问题会相互制约,交叉影响,从表面现象看有时很难立刻分清楚,要说方观察分析,找到问题根源才能根本解决。
    稳定性问题:稳定性不足,会影响整个板面,板面发黄,发泡片材脆性大。
    熔体强度问题:熔体强度不足会导致发泡片泡孔大,纵切面泡很长。判断熔体强度是否不足,最直接的办法是到三辊后面用手指按压包在中辊上的片材,熔体强度好按压时能感觉到弹性。若按压后很难弹起,说明熔体强度较差。因为螺杆结构和冷却方式差别较大,很难判断温度是否合理,一般来说,在挤出机允许的负荷内,3—5区温度以低为好。在发泡管材中要想获得发泡均匀制品,也需要保证PVC物料有良好的融体强度。
    润滑问题:润滑剂分为外润滑剂和内润滑剂,外滑有利于脱模,对板材表面的光洁性有好处,外滑太少,挤出机5区温度不易控制,易升温,这会导致合流芯温度高,板材中间出大泡、串泡、发黄等问题,板材表面也不光滑 ;外滑多,析出会变得严重,表现在模具内的结构和板材表面外滑的析出,也会表现为某些个别现象在板面上不定期的来回移动。内滑有利于塑化和熔体的流动性,内滑不足板面难以控制厚度,表现为板材中间厚两边薄;内滑多,易出现合流芯温度高的现象。分散不好会带来板材表面不光滑的现象。
    工艺温度控制问题:上面提到的四个问题属于根本性问题,是基础,是深层次问题。相对于上面四个问题,工艺温度控制则要直观得多,是表面问题,但温度控制不好,会诱发根本问题的出现。提高加工工艺温度,材料稳定时间会降低,出现稳定性问题;原有的润滑平衡会被打破,一般表现为外润滑不足,特别是后期外润滑,需提高外润滑添加量;温度提高也会导致熔体强度降低,发泡片材泡孔增大,泡孔数量减少,片材发脆易断裂;温度提高降低了熔体强度也会降低熔体粘度,粘度降低剪切分散能力降低,对分散能力不强的螺杆而言,有时会出现分散不均匀。
   

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