加工改性劑AS-935在PVC排水管件中的應(yīng)用

盧昱文,龔新華

(1.浙江中財(cái)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(xué)腐蝕、防滲漏性好、力學(xué)性能優(yōu)良、電絕緣性好、隔熱、消聲、消震等優(yōu)點(diǎn)，是性價(jià)比優(yōu)良的通用塑料。但PVC制品在加工過(guò)程中也存在熔體黏度大、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，如何降低加工難度并提高制品的表觀質(zhì)量已為人們所關(guān)注的問(wèn)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(chǎn)品——AS-935可促進(jìn)PVC樹脂的凝膠化，提高熔體強(qiáng)度，改善熔體流動(dòng)性和制品表觀質(zhì)量，且用量相對(duì)較少。筆者考察了AS-935在PVC排水管件中的應(yīng)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(fù)合而成，屬于“核-殼”結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。酯類化合物包括內(nèi)外潤(rùn)滑酯類復(fù)合物，具有協(xié)同效應(yīng)。其中，外潤(rùn)滑酯類化合物可使熔體平衡扭矩降低，延長(zhǎng)塑化時(shí)間；內(nèi)潤(rùn)滑酯類化合物與PVC相容性好，可提高制品表觀質(zhì)量。

圖1 AS-935的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of AS-935 molecules

與PVC相比，AS-935相對(duì)分子質(zhì)量較高，一般在50萬(wàn)～100萬(wàn)(重均相對(duì)分子質(zhì)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(lián)劑、乳化劑、引發(fā)劑、分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑等助劑，經(jīng)多次乳液聚合而制得，為白色微細(xì)粉末，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性。AS-935與常用的加工改性劑ACR 401的物理性質(zhì)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 AS-935與ACR 401的物理性質(zhì)對(duì)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(zhì)量較小，與PVC樹脂的相容性更好。

(2)黏度較小，熔體流動(dòng)性更好。

2 試驗(yàn)部分

2.1 主要原料

PVC-SG8,陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司；Ca/Zn復(fù)合熱穩(wěn)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(rùn)滑劑，工業(yè)級(jí)，市售。

2.2 主要儀器設(shè)備

高速混合機(jī)，SHR-500A，張家港輕工機(jī)械有限公司；轉(zhuǎn)矩流變儀，RM-200A，哈爾濱哈普電氣技術(shù)有限責(zé)任公司；注塑機(jī)，320，東華機(jī)械有限公司。

2.3 混料

(1)配方。

PVC，100份；碳酸鈣，20份；潤(rùn)滑劑，0.6份；鈦白粉，2份；Ca/Zn復(fù)合熱穩(wěn)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(jī)中，高速熱混至115 ℃，再低速冷混至45 ℃后出料。

2.4 性能測(cè)試

(1)流變性能。

準(zhǔn)確稱量65 g PVC混合料，加入到轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行流變性能測(cè)試。轉(zhuǎn)矩流變儀1～3區(qū)的溫度依次設(shè)定為184.8、185、185.1 ℃，物料溫度設(shè)定為188 ℃，轉(zhuǎn)子速度設(shè)定為35 r/min。

(2)力學(xué)性能。

采用注塑機(jī)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(cè)試其物理、力學(xué)性能。注塑機(jī)的溫度參數(shù)設(shè)定為：射嘴，186 ℃；機(jī)身1區(qū)，183 ℃；機(jī)身2區(qū)，180 ℃；機(jī)身3區(qū)，180 ℃；機(jī)身4區(qū)，175 ℃；機(jī)身5區(qū)，175 ℃。

注塑機(jī)的其他參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表2。

表2 注塑機(jī)的其他參數(shù)設(shè)定①Table 2 Setting of other parameters of injection moulding machine

①保壓時(shí)間為3 s；②速度的單位%是指設(shè)定值與額定值之比。

3 結(jié)果與討論

3.1 流變性能

轉(zhuǎn)矩流變儀可以記錄物料在混合過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的扭矩以及料溫的變化，從而分析物料在加工過(guò)程中的流動(dòng)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(shù)。

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(shí)間/min塑化溫度/℃平衡扭矩/(N·m)AS-9352.6218627.4ACR 4011.2518932.9

從表3可見(jiàn)：采用AS-935后，PVC混合料的塑化時(shí)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(dòng)性。

3.2 物理、力學(xué)性能

分別采用AS-935和ACR 401制備了PVC排水管件，測(cè)試了其物理、力學(xué)性能，見(jiàn)表4。

表42種PVC管件的物理、力學(xué)性能

Table4PhysicalpropertiesandmechanicalpropertiesoftwokindsofPVCpipefitting

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

3.3 表觀質(zhì)量

在不改變生產(chǎn)工藝的條件下，2種PVC管件的表觀質(zhì)量見(jiàn)圖3。

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

由圖3可知：采用AS-935生產(chǎn)的PVC排水管件表面光澤度更好，并且白度更高。這是因?yàn)锳S-935可使PVC熔體的塑化程度增加，熔體流動(dòng)性提高，則在注射充模時(shí)熔體與模具內(nèi)壁的摩擦程度可降低，因此產(chǎn)品表面的光澤度更好，白度更高。

3.4 對(duì)生產(chǎn)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(jìn)行了試生產(chǎn)。結(jié)果表明：在混料過(guò)程中無(wú)異常現(xiàn)象，注塑過(guò)程平穩(wěn)，生產(chǎn)的PVC排水管件質(zhì)量?jī)?yōu)良。

4 經(jīng)濟(jì)效益

AS-935的市場(chǎng)售價(jià)在2萬(wàn)元/t左右，ACR 401的市場(chǎng)售價(jià)在1.5萬(wàn)元/t左右，按PVC排水管件產(chǎn)能為1萬(wàn)t/a計(jì)，則按照配方計(jì)算，1年消耗ACR 401約為231 t，消耗AS-935約為78 t，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為：231×1.5-78×2=190.5(萬(wàn)元)。

5 結(jié)語(yǔ)

AS-935在用量較少的情況下，可有效促進(jìn)PVC凝膠化，增加熔體流動(dòng)性，提高熔體強(qiáng)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(yīng)用效果良好，適合在PVC注塑制品中推廣應(yīng)用。