加工改性劑AS-935在PVC排水管件中的應用

盧昱文,龔新華

(1.浙江中財管道科技股份有限公司，浙江 新昌 312500;2.杭州泓納科技有限公司，浙江 杭州 310000)

PVC制品具有難燃、耐磨、耐化學腐蝕、防滲漏性好、力學性能優良、電絕緣性好、隔熱、消聲、消震等優點，是性價比優良的通用塑料。但PVC制品在加工過程中也存在熔體黏度大、熱穩定性差等缺點，如何降低加工難度并提高制品的表觀質量已為人們所關注的問題。

普通的加工改性劑ACR添加量多，配方成本高，改善效果不明顯。加工改性劑新產品——AS-935可促進PVC樹脂的凝膠化，提高熔體強度，改善熔體流動性和制品表觀質量，且用量相對較少。筆者考察了AS-935在PVC排水管件中的應用。

1 AS-935的材料特性

AS-935由甲基丙烯酸甲酯與多種酯類化合物復合而成，屬于“核-殼”結構，分子結構見圖1。酯類化合物包括內外潤滑酯類復合物，具有協同效應。其中，外潤滑酯類化合物可使熔體平衡扭矩降低，延長塑化時間；內潤滑酯類化合物與PVC相容性好，可提高制品表觀質量。

圖1 AS-935的分子結構Fig.1 Structure of AS-935 molecules

與PVC相比，AS-935相對分子質量較高，一般在50萬～100萬(重均相對分子質量)，密度為1.05～1.20 g/cm3。AS-935是以丙烯酸酯為原料，添加交聯劑、乳化劑、引發劑、分子質量調節劑等助劑，經多次乳液聚合而制得，為白色微細粉末，無毒、無腐蝕性。AS-935與常用的加工改性劑ACR 401的物理性質對比見表1。

表1 AS-935與ACR 401的物理性質對比Table 1 Comparison of physical properties between AS-935 and ACR 401

與ACR 401相比，AS-935具有以下特性。

(1)分子質量較小，與PVC樹脂的相容性更好。

(2)黏度較小，熔體流動性更好。

2 試驗部分

2.1 主要原料

PVC-SG8,陜西北元化工集團股份有限公司；Ca/Zn復合熱穩定劑，浙江普那塑料科技有限公司；AS-935，杭州泓納科技有限公司；ACR 401、碳酸鈣(粒徑15～18 μm)、鈦白粉、潤滑劑，工業級，市售。

2.2 主要儀器設備

高速混合機，SHR-500A，張家港輕工機械有限公司；轉矩流變儀，RM-200A，哈爾濱哈普電氣技術有限責任公司；注塑機，320，東華機械有限公司。

2.3 混料

(1)配方。

PVC，100份；碳酸鈣，20份；潤滑劑，0.6份；鈦白粉，2份；Ca/Zn復合熱穩定劑，4份；AS-935，1份(或ACR 401，3份)。

(2)混料。

按配方稱量原料后投入高速混合機中，高速熱混至115 ℃，再低速冷混至45 ℃后出料。

2.4 性能測試

(1)流變性能。

準確稱量65 g PVC混合料，加入到轉矩流變儀中進行流變性能測試。轉矩流變儀1～3區的溫度依次設定為184.8、185、185.1 ℃，物料溫度設定為188 ℃，轉子速度設定為35 r/min。

(2)力學性能。

采用注塑機將PVC混合料加工為排水管件，按照GB/T 5836.2—2016《建筑排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管件》測試其物理、力學性能。注塑機的溫度參數設定為：射嘴，186 ℃；機身1區，183 ℃；機身2區，180 ℃；機身3區，180 ℃；機身4區，175 ℃；機身5區，175 ℃。

注塑機的其他參數設定見表2。

表2 注塑機的其他參數設定①Table 2 Setting of other parameters of injection moulding machine

①保壓時間為3 s；②速度的單位%是指設定值與額定值之比。

3 結果與討論

3.1 流變性能

轉矩流變儀可以記錄物料在混合過程中對轉子產生的扭矩以及料溫的變化，從而分析物料在加工過程中的流動行為和分散性能。圖2、表3為2種PVC混合料的流變曲線及流變參數。

圖2 2種PVC混合料的流變曲線Fig.2 Rheological curves of two kinds of PVC blend

PVC混合料塑化時間/min塑化溫度/℃平衡扭矩/(N·m)AS-9352.6218627.4ACR 4011.2518932.9

從表3可見：采用AS-935后，PVC混合料的塑化時間有所延遲，平衡扭矩降低，熔體黏度顯著下降，可有效改善配方的熔體流動性。

3.2 物理、力學性能

分別采用AS-935和ACR 401制備了PVC排水管件，測試了其物理、力學性能，見表4。

表42種PVC管件的物理、力學性能

Table4PhysicalpropertiesandmechanicalpropertiesoftwokindsofPVCpipefitting

由表4可知：采用AS-935后，PVC排水管件的密度幾乎沒有變化，維卡軟化溫度提高了約4 ℃，能通過烘箱試驗和墜落試驗，符合GB/T 5836.2—2016的要求。

3.3 表觀質量

在不改變生產工藝的條件下，2種PVC管件的表觀質量見圖3。

(a)ACR 401(b)AS-935圖3 2種PVC排水管件的表觀質量Fig.3 Appearance of two kinds of PVC drainage fitting

由圖3可知：采用AS-935生產的PVC排水管件表面光澤度更好，并且白度更高。這是因為AS-935可使PVC熔體的塑化程度增加，熔體流動性提高，則在注射充模時熔體與模具內壁的摩擦程度可降低，因此產品表面的光澤度更好，白度更高。

3.4 對生產工藝的影響

將3份ACR替換為1份AS-935后，在配方、混料工藝、注塑工藝不變的情況下進行了試生產。結果表明：在混料過程中無異?，F象，注塑過程平穩，生產的PVC排水管件質量優良。

4 經濟效益

AS-935的市場售價在2萬元/t左右，ACR 401的市場售價在1.5萬元/t左右，按PVC排水管件產能為1萬t/a計，則按照配方計算，1年消耗ACR 401約為231 t，消耗AS-935約為78 t，產生的經濟效益為：231×1.5-78×2=190.5(萬元)。

5 結語

AS-935在用量較少的情況下，可有效促進PVC凝膠化，增加熔體流動性，提高熔體強度，增加制品表面光潔度及白度，并能降低配方成本，在PVC排水管件中應用效果良好，適合在PVC注塑制品中推廣應用。