P450糊樹脂發(fā)泡性能的研究

王輝

（天津渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

P450糊樹脂發(fā)泡性能的研究

王輝

（天津渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

通過研究P450糊樹脂的聚合度、粘度、增塑劑、填料、加熱時間和溫度等因素的變化對泡孔結(jié)構(gòu)、發(fā)泡倍率的影響，找到適宜的發(fā)泡條件。

P450糊樹脂；泡孔結(jié)構(gòu)；發(fā)泡倍率；增塑糊

氯堿工業(yè)是基礎(chǔ)化工行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中占有重要地位，聚氯乙烯糊樹脂是氯堿化工中最具代表性的產(chǎn)品，帶動和促進(jìn)著一大批相關(guān)行業(yè)的迅速崛起。聚氯乙烯糊樹脂因其生產(chǎn)及應(yīng)用的優(yōu)點，目前成為研究領(lǐng)域的一大熱點。PVC糊樹脂除了具有一般PVC樹脂性能，如：優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性、難燃性和較高的強(qiáng)度等又具有其特殊性能，如：優(yōu)良的成糊性、良好的分散性等。糊樹脂的生產(chǎn)方法通常分為乳液種子聚合法、乳液連續(xù)聚合法、微懸浮聚合法、乳液無種子聚合法、種子微懸浮法和乳液微混合法等。目前，國內(nèi)聚氯乙烯糊樹脂生產(chǎn)工藝主要是種子乳液法和微懸浮法，P450糊樹脂采用種子乳液法由于具有優(yōu)良的發(fā)泡性能，主要用于地板革、人造革和壁紙等領(lǐng)域，在國際市場一直保持良好的發(fā)展勢頭。由于裝飾行業(yè)的持續(xù)發(fā)展對人造革、壁紙和地板革等方面的需求仍將有較大的幅度增長，因此預(yù)計在近幾年內(nèi)，其主要原料P450糊樹脂市場仍將保持良好發(fā)展勢頭。

1　　主要原料

P450糊樹脂：天津化工廠；

DOP增塑劑：淄博齊威工貿(mào)有限公司；

AC發(fā)泡劑：江門市中塑進(jìn)出口有限公司；

K/Zn：江西宏遠(yuǎn)泰化工貿(mào)易有限公司。

2　　主要設(shè)備

霍巴特攪拌器：N50，美國；

烘箱：日本；

旋轉(zhuǎn)粘度計：ALPHA series，西班牙；恒溫水浴：N-40W，國產(chǎn)；

電子天平：JA51001，國產(chǎn)。

3　　糊樹脂發(fā)泡工藝流程

稱取65份DOP、5份AC、2.5份K/Zn及其他助劑放入攪拌器內(nèi)，稱取100份P450糊樹脂放入攪拌器內(nèi)，攪拌均勻后放在攪拌器上，低速攪拌10 min，高速攪拌10 min，攪拌結(jié)束后將樣品倒入燒杯內(nèi)，放在恒溫水浴內(nèi)恒溫放置24 h。用配好的增塑糊在玻璃板上制得刮片，放入烘箱中發(fā)泡溫度為205℃，時間6 min，之后測發(fā)泡倍率和觀察泡孔結(jié)構(gòu)。

4　　試驗數(shù)據(jù)與討論

4.1聚合度對P450發(fā)泡性能的影響

取不同聚合度而粘度相近的P450糊樹脂進(jìn)行發(fā)泡試驗，見表1。

表1　　不同聚合度P450糊樹脂對發(fā)泡性能的影響

由分析數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)P450的粘度接近時，聚合度低的糊樹脂，其發(fā)泡性能比較好，發(fā)泡倍率相對比較高。這是因為當(dāng)糊樹脂聚合度較低時，其粒徑相對比較小，在增塑糊中游離增塑劑含量低，相應(yīng)的熔融溫度和熔融粘度都比較低，發(fā)泡劑在與P450糊樹脂熱熔融狀態(tài)相聯(lián)系的溫度下分解為微氣態(tài)成分，樹脂在析出氣體之前就進(jìn)入熔融狀態(tài)，而且進(jìn)入熔融階段后具有良好的流動性，借析出的氣體而膨脹發(fā)泡。

4.2粘度對發(fā)泡性能的影響

取相同聚合度而粘度不同的P450糊樹脂進(jìn)行發(fā)泡試驗，見表2。

在聚合度相同，而糊粘度相差比較大的情況下，隨著增塑糊粘度的增加，發(fā)泡倍率有小幅上升的趨勢；當(dāng)粘度增加時，相同條件下進(jìn)行發(fā)泡的制品其泡孔相對變大，使得倍率變高，但在粘度升高到6 732 mPa·S時，其泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，因此在做糊樹脂發(fā)泡制品時，應(yīng)把粘度控制在6 500 mPa·S以下。

4.3增塑劑的影響

增塑劑是增塑糊配方中的重要成分，也是對聚氯乙烯軟制品的物理性能影響最大的助劑。增塑劑決定著增塑糊的流變行為，可以改善增塑糊的加工性能，并賦予了PVC制品的彈性和柔韌性。PVC是一種強(qiáng)極性的聚合物，分子間的強(qiáng)作用力不僅使PVC的加工性能差，而且使制品堅硬，缺乏柔軟性。在配方中加入適量的增塑劑以后，增塑劑分子可以插入到PVC分子中間，使PVC分子間的距離增大，消弱其分子間的作用力，降低PVC增塑糊的粘度和塑化溫度，使PVC樹脂更易于加工，制品的質(zhì)量更優(yōu)良，見表3。

表3　　增塑劑對P450糊樹脂對發(fā)泡性能的影響

有分析數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)DOP為55份時，體系中DOP含量不大，熔體強(qiáng)度大，熔融粘度高，發(fā)泡困難，所以制品泡孔粗大且不均勻，隨著DOP份數(shù)的增加，體系的粘度降低，發(fā)泡變得容易，泡孔變小，泡孔結(jié)構(gòu)為細(xì)密均勻。但是當(dāng)DOP含量過大時，體系粘度過低，容易出現(xiàn)并泡現(xiàn)象?？傮w來看增大DOP份數(shù)會使增塑糊的粘度降低，發(fā)泡倍率也呈降低趨勢。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)制品的需要選擇DOP的增加量。

4.4填料對發(fā)泡性能的影響

在糊制品的加工中，經(jīng)常添加一定量的填料，一方面可以大量降低成本，另一方面可以賦予某些特殊的功能。碳酸鈣是所有填料中用量最大、使用最普遍的一種，碳酸鈣價格低，無毒、無味、無刺激性，可以中和氯離子而起到穩(wěn)定效果，而且色白、折光率低、易于著色，所以可以獲得任何所期望的色彩。添加鈣粉可以改善材料的發(fā)泡性能，并且可以提高泡沫材料的力學(xué)強(qiáng)度，增加制品表面的耐磨性。此外，碳酸鈣的使用可以減少制品的收縮性，在中、高發(fā)泡PVC人造革的生產(chǎn)中輕質(zhì)碳酸鈣、表面處理的超細(xì)碳酸鈣和細(xì)度在400目以上的重質(zhì)碳酸鈣為最佳。本文采用P450糊樹脂發(fā)泡制品中經(jīng)常使用的重質(zhì)超細(xì)碳酸鈣進(jìn)行研究，碳酸鈣填料在使用前應(yīng)首先烘干水分，粒徑應(yīng)均勻分布在13 μm左右，細(xì)度為1 000目，見表4。

表4　填料對發(fā)泡性能的影響

由分析數(shù)據(jù)可以看出在少量添加時 （80份以下），制品的發(fā)泡倍率有緩慢的上升趨勢，泡孔結(jié)構(gòu)均勻細(xì)密，泡孔的獨立性較好，這是因為少量的碳酸鈣具有助發(fā)泡的作用，在發(fā)泡過程中可以借助碳酸鈣起到“泡核”的作用，有助于泡孔均勻細(xì)密。當(dāng)繼續(xù)增大碳酸鈣的含量時，發(fā)泡倍率會略有降低，泡孔變得不均勻，且獨立性差，制品的手感較差。

4.5加熱時間和溫度對發(fā)泡性能的影響

增塑糊的發(fā)泡過程一般是在烘箱中完成的，加熱溫度即發(fā)泡溫度，是指發(fā)泡時烘箱的溫度。加熱溫度和加熱時間是影響發(fā)泡過程和發(fā)泡制品質(zhì)量的主要因素。當(dāng)加熱溫度較低時產(chǎn)品發(fā)泡倍率不夠，泡孔少，手感彈性不是很好。當(dāng)加熱溫度較高時，發(fā)泡劑的分解速度變快，達(dá)到預(yù)定發(fā)泡倍率所需的時間相應(yīng)縮短。在生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)倍率，往往采用提高發(fā)泡溫度的方法來縮短發(fā)泡時間。但加熱溫度過高時，增塑糊熔體粘度過低，發(fā)泡劑發(fā)氣量過大，使泡孔內(nèi)氣壓過大，泡孔進(jìn)一步膨脹，使得孔壁變薄，張力變小從而導(dǎo)致泡孔破裂、塌泡或穿泡，其泡孔顯得粗大或大小不一，產(chǎn)品表面毛糙，發(fā)泡倍率也不夠，手感彈性同樣不好。加熱時間是影響發(fā)泡質(zhì)量的重要因素，發(fā)泡劑分解而發(fā)生氣體并不是瞬間的行為，而是以一定速度發(fā)生的，所以加熱時間不同，氣體發(fā)生量就會不同。如果在氣體發(fā)生結(jié)束后仍然繼續(xù)加熱，生成的泡孔就會因受熱而粘連，變成極其粗大的泡孔。因此，加熱時間應(yīng)該有適當(dāng)?shù)姆秶姳?。

表5　　加熱時間和溫度對發(fā)泡性能的影響

由分析數(shù)據(jù)可以看出，在加熱溫度為195℃時，樹脂只有在加熱6 min時才發(fā)泡，但發(fā)泡倍率低；加熱溫度為200℃時，在加熱5 min和6 min時都發(fā)泡，但5 min時發(fā)泡倍率偏低；加熱溫度為205℃和210℃時，只有3 min未發(fā)泡，其中，4 min時發(fā)泡倍率低；加熱溫度220℃時雖然都發(fā)泡，但泡空結(jié)構(gòu)都很差.

5　　小結(jié)

（1）當(dāng)P450糊樹脂粘度基本不變時，聚合度低的糊樹脂，其發(fā)泡性能比較好，發(fā)泡倍率相對比較高。

（2）當(dāng)P450糊樹脂聚合度相同，而糊粘度相差比較大的情況下，隨著增塑糊粘度的增加，發(fā)泡倍率有小幅上升的趨勢。但在粘度升高到6 732 mPa·S時，其泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，因此，在做糊樹脂發(fā)泡制品時，應(yīng)把粘度控制在6 500 mPa·S以下。

（3）P450糊樹脂和DOP用量為100∶65樹脂的發(fā)泡倍率和泡空結(jié)構(gòu)最好。

（4）在P450糊樹脂發(fā)泡中隨著碳酸鈣用量的增加發(fā)泡倍率逐漸變大，在80份左右時達(dá)到最大之后逐漸變小，并且用量在120份以上時泡空結(jié)構(gòu)變差，綜合分析碳酸鈣用量應(yīng)控制在80份左右。

（5）加熱時間和溫度對發(fā)泡性能都有影響，加熱時間太短樹脂不發(fā)泡，加熱溫度過高泡孔結(jié)構(gòu)變差，當(dāng)加熱時間在6 min加熱溫度在210℃時，P450糊樹脂發(fā)泡性能最好。

Study on foaming properties of P450 paste resin

WANG Hui

（Tianjin Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480，China）

The effect of viscosity，viscosity，plasticizer，filler，heating time and temperature on the structure and foaming rate of P450 paste resin were studied，found suitable foaming condition.

P450 paste resin；foam structure；foaming ratio

324.3

B

1009-1785（2015）12-0011-03

2015-09-21

王輝（1982—），男，2005年畢業(yè)于天津理工大學(xué)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師?，F(xiàn)就任于天津渤天化工有限責(zé)任公司技術(shù)中心，主要負(fù)責(zé)安全、質(zhì)量、工藝管理等工作。