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1PVC管材新工艺生产方法第一部分傅松平李建军皇甫振民2目录PVC管材的分类一,实壁PVC-U管材二,特种管材PVC管材与原材料一、PVC树脂的选择二、稳定剂系统的选择三、润滑系统四、改性剂系统五、填充剂3目录•管材的生产工艺•管材的生产方法一:真空定径法•管材的生产方法二:双机共挤法•管材的生产方法三:内压式生产法•管材的生产方法四:水套真空定径法•管材的生产方法的比较4PVC管材的分类一,实壁PVC-U管材1,实壁PVC-U排水管材：2,实壁PVC-U给水管材：3,实壁PVC-U雨水管材：4,实壁PVC-U电工套管管材：5,低压输水灌溉用薄壁硬聚氯乙烯(PVC-U)管材6,建筑排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)结构壁管材7,农用硬聚氯乙烯管材5PVC管材的分类二,特种管材1,氯化聚氯乙烯管材PVC-C2,高抗冲聚氯乙烯管材PVC-HI3,聚氯乙烯双壁波纹管材4,给水用高抗冲改性聚氯乙烯管材PVC-M5,埋地用聚氯乙烯加筋管材6,聚氯乙烯单壁波纹管材7,聚氯乙烯双壁波纹管材6PVC管材与原材料•原材料的选型•生产PVC-U管材的原料主要有：•聚氯乙烯树脂、•稳定剂、•内外润滑剂、•改性剂、•着色剂、•光屏蔽剂•填充剂等。7一、PVC树脂的选择在管材的生产中，一般把氯乙烯的均聚物和共聚物总称为聚氯乙烯树脂。普通PVC均聚物的粘数从57(低分子量)到157(高分子量)，或K值从48到77。分子量越低的树脂，熔体粘度越低，塑料加工也容易，但较高分子量的树脂，塑料的物性会更好。高分子量的PVC，会给加工带来困难。对于大多数未增塑PVC的挤出，采用“中等”分子量的树脂(K值65～67)。对于注塑、吹塑和压延，一般采用低分子量树脂(K值55～60)。对于少数要求高流动的注塑，可采用分子量很低的树脂(K值48)。•（注：K值为PVC分子的聚合度值）8PVC树脂的选择•PVC管材是未经增塑的，因此从材料挤出流动性和制品拉伸强度均衡考虑，选用聚合度为1000左右的PVC树脂。•目前我国聚氯乙烯生产厂家不少，规模大小不一，生产工艺不相同，其粒状结构、粒径分布等产品质量都有差距。频繁更换树脂生产厂家会造成生产工艺的不稳定，直接影响型材的产品质量，因此选择质量可靠、工艺先进的厂家生产的树脂，并按国标进行逐项检测，是保证生产合格管材的第一关。管材生产选择的PVC树脂，按原材料进厂检验制度逐批对应检项目进行检验、检验合格后方能使用。一般其粘数控制在108-114，表观密度为0.5-0.6g/ml。9聚氯乙烯的分类型号平均聚合温度℃粘数/(ml/g)K值聚合度用途SG－148.2154－14477－751800－1650SG－250.5143－13674－731650－1500SG－353.0135－12772－711500－1350SG－456.5126－11970－691250－1150SG－558.0118－10768－661100－1000SG－661.8106－9664－63950－850SG－765.595－8762－60850－750SG－868.586－7359－55750－65010PVC各型号的用途型号用途SG－1高级电绝缘材料SG－2高级电绝缘材料，一般软制品SG－3电绝缘材料，农膜，塑料鞋SG－4一般薄膜、软管、人造革、高强度硬管SG－5透明硬制品、硬管、型材SG－6唱片、透明片、硬板、焊条、纤维SG－7吹塑瓶、透明片、管件SG－8过氯乙烯树脂、透明片、管件11二、稳定剂系统的选择•PVC树脂在没有稳定剂系统加入时会在160℃-200℃加工时，会发生剧烈降解和分解，导致制品变色、物理、化学学性能下降；为了改善这些缺陷，必须加入一定专用助剂--热稳定剂。•稳定系统的稳定机理十分复杂，可归纳为以下几点：•1、稳定剂吸收中和树脂中的氯乙烯单体，抑制HCL的自催化效应;•2、捕获自由基等杂质，抑制氧化反应;•3、与双键、共轭双键加成，阻止多烯烃结构的发展，破坏大共轭体系形成，抑制变色；12稳定剂的种类•稳定剂按化学组成可分为铅盐稳定剂、•有机锡稳定剂、•环氧化合物(如环氧大豆油)、纯有机化合物、混合金属盐(如钡／铬、钙／锌等)以及多功能稳定剂(或助剂型复合稳定剂)•稀土稳定剂等，•钙锌复合稳定剂•有机复合稳定13稳定剂的选择•1、无毒、无味。•2、生产稳定效果好。•3、具有长期稳定性。•4、用极少量就能起到很好的稳定作用•目前生产管材广泛使用的是铅盐稳定性。14三、润滑系统•润滑剂主要是指塑料中能降低熔体粘度或防止聚合物与加工设备金属表面粘着而改进可加工性的物质。大多数润滑剂用于PVC加工，它对挤出、压延和注塑等生产过程是非常重要的。•将润滑剂加入PVC中，在熔化前是降低树脂粒子之间的摩擦，熔化后是降低树脂分子之间的摩擦，以及降低熔体与加工设备之间的粘附。实际上这些功能是：减少摩擦生热来推迟熔化以达到最佳点，降低熔化后的熔体粘度以促进流动，以及防止树脂与金属设备表面的粘着。15外润滑剂•外润滑剂是指能降低粒子间的摩擦，防止熔体与金属表面粘着的物质。它与PVC的相容性很低，可以渗出，在PVC熔化前涂布在整个颗粒表面上，从而与金属剥离，降低了粒子之间的摩擦而推迟熔化，直至温度和剪切力增加到使颗粒破坏为附聚物、初级粒子为止。属于此类的，如聚乙烯蜡，石蜡(Tm74℃)等。外润滑剂、在加工中能降低PVC粒子间的摩擦，防止熔体与金属表面粘着；但外润滑性太强，会使物料难于达到所需凝胶化度，导致管材发脆。常用的有：石蜡、聚乙烯蜡PE-WAX等。16内润滑剂•是指减小分子之间内聚力、分子互相流动而降低熔体粘度的物质。它与PVC的相容性较好，先被吸收并在PVC熔化后发挥作用，这种在分子水平上所起的作用，能降低粘度，促进流动，或者至少是降低流动阻力。内润滑剂：与PVC分子相容，降低分子间剪切力，促使分子间内聚力破坏，使分子相互流动而降低熔体粘度，进而控制塑化时间。常用的有，脂肪酸酯为内润滑剂(如单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单蓖麻油酸甘油酯，甘油醚油酸酯等)。硬脂酸醇、硬脂酸钙等。17介于两者之间的内、外润滑剂•内、外润滑剂。其中，有内、外润滑基本相等的，如金属皂类：硬脂酸丁酯，硬脂酸钡等；外润滑优于内润滑的，如硬脂酸锌，部分氧化的聚乙烯蜡等；内润滑优于外润滑的如亚乙基双硬脂酰胺，LoxioLG-40，LoxioLG-41等。•润滑系统指塑料中能降低熔体粘度或防止聚合物与加工设备金属表面粘着而改进加工性的物质。•还有介于以上两者之间的内外润滑剂，如：硬脂酸钡、部分氧化的聚乙烯蜡OPE等。18四、改性剂系统•改性系统中常包括加工改性剂、冲击增韧改性剂等。PVC中加入少量加工改性助剂，能显著改进PVC树脂的加工性能而不损害其他性能。如：ACR、K-125等加入后，在成型过程中受到热和混合作用，先软化而将周围的树脂颗粒紧密地粘合在一起，通过摩擦和热传递，促进了凝胶化，其熔体的粘度不仅不降低，甚至使粘度升高；并且由于分子链的缠结作用，提高了PVC的弹性、强度和延伸性。•未改性的U-PVC管材有缺口敏感性，要提高管材的韧性，需添加能与PVC半相容的、低模量的物质-冲击改性剂。但是冲击改性剂的加入，会使拉伸强度、弹性模量和热变形温度下降，而伸长率和熔体粘度则增加，因此要将各项物性指标综合平衡后再确定用量；为了弥补弹性模量的下降可添加适量的填充剂。19ACR与CPE对PVC冲击改性•目前就ACR与CPE对PVC冲击改性的效果讨论很多，国外对ACR性能的推荐，除强调它对低温冲击强度的大幅度提高外，还强调它对耐侯性、加工性，甚至表面光泽度的改善，而CPE对加工温度的敏感性也已被众多实验所证实。因此，目前国外在冲击改性剂方面已经逐渐淘汰了CPE，而以ACR为主。目前我国绝大多数（90%）异型材生产厂仍是在使用CPE抗冲改性剂。综合PVC型材性能价格，我们管业公司仍是选用CPE，氯含量控制在34%-37%之间。总之，配方设计时应选择具有以下特点的抗冲改性剂：20配方设计时应选择具有以下特点的抗冲改性剂：•（1）、与PVC适度相容•（2）、玻璃化温度低•（3）、加工性应与PVC相近•（4）、对PVC的表观及物理机械性能无明显影响21甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物(简称MBS)•MBS与PVC树脂共混可以改进PVC管材的低温韧性，提高抗冲击性能，并具有吸震、消音作用，并耐酸碱等无溶剂。但加入MBS后，PVC管材的光老化性能减低，一般作为透明管材的改性剂较适宜。22丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(简称ABS)•ABS具较高的耐冲击性和耐老化性能，与PVC共混后，适用于制定室外管材用，不易燃烧。•增韧剂的使用通常都是与PVC树脂机械共混，但也有在PVC聚合过程中与VC单体进行接枝共聚作为增韧再与PVC树脂共混。23五、填充剂•填充剂也称填料，在聚合物中主要起增容、降低成本作用，但多数填料对聚合物的物理机械性能具有一定的损害作用，这种损害作用一般是随着填充量的增加而加剧。在硬质PVC管材中添加的填料，是为了降低成本，也是为了提高软化温度和硬度，提高管材挤出稳定性和尺寸稳定性，减少收缩。•在硬质PVC管材中使用最多的是碳酸钙。碳酸钙分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙也称天然碳酸钙，是将天然石灰石、方解石、大理石，经机械粉碎、筛选而得。•填充剂是为改进制品强度和其他物理力学性能、或为了降低成本而在塑料或PVC管材中添加的较为惰性的物质。如：碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、氧化物、陶土、碳素及其他，但是，这些填充剂中，因碳酸钙其价格低廉、来源广泛而用得最多。24管材的生产工艺•管材生产挤出操作过程及生产规范要求挤出机挤出热模成型真空定型冷却牵引切割卸料检验包装入库25管材的生产方法一:真空定径法•我们从管材生产工艺中可以看出,当挤出成型的管坯离开口模时,我们只须将管坯拉入真空定径箱,打开真空,通过真空的负压和定径套的作用,使管坯紧紧贴附在定径套四周，并快速冷却定型。•这种方法生产的管材具有简单，容易操作，生产效率较高。•但用这种方法生产的管材表面光洁度较差。26管材的生产方法一:真空定径法•4321•1、模具2、管材3、定径套•4、真空冷却定么箱27管材的生产方法二:双机共挤法•双机共挤法-就是用二台生产设备共同完成挤出管材,一台设备完成内外皮层的生产,一台设备完成管材芯层的生产.•用此种方法生产的管材内外皮层表面光洁非常好.但对模具的生产要求较高.生产成本会上升.•生产操作技术性较强.•生产配方要求较高,要求皮层原料和芯层原料,生产流变速率基本一致,不能相差太大.28管材的生产方法二:双机共挤法•双机共挤法生产的管材容易出现脱层,打折,废品率较高。对生产工艺和生产方法有较高的要求。•用这种方法生产的管材其质量都不是太好的管材。•其皮层所用的原材料都会很好，而芯层所用的原材料都会很差。•皮层原材料其钙填加量不会大于80份，而芯层钙填加量往往会大于300份，并且在生产的原材料中不会加入钛白粉，改性剂，很多生产厂家只用回收料和废料用于芯层的生产。29管材的生产方法二:双机共挤法432151、主体模具和1#设备2、定径套3、管材4、真空冷却定么箱5、内外皮层挤出设备30管材的生产方法三:内压式生产法•内压式管材生产法是一种老式的生产方法，这种生产方法要求生产模具要有通气孔，使外界的压缩气体能够进入到生产的管材内部。管材一端必须用橡胶密封，小管用一个密封垫就可以生产，对于大口径管材必须放置2-3个橡胶密封垫。•生产时汽体不能太大，汽体太大管材的外径就会增大，甚至爆管，汽体太小管材的外径就会变小、汽体的大小决定着管材的外径质量，冷却定径套长度也是一个至关重要的因素。定径套不能太长或太短。要经过科学的计算。31管材的生产方法三:内压式生产法•冷却定径套太长冷却效果显著提高，但生产效率就会减小。冷却定径套太短，管材的冷却不到位管材的外径得不到应有的保证，同样生产效率还是不能有效的提高。并且产品质量波动较大。•用这种方法生产的管材，外表面的光亮度要比真空定径法生产的管材好的多的多。•但用这种方法生产