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(yōu)良、電絕緣性好、隔熱、消聲、消震等優(yōu)點，是性價比優(yōu)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(wěn)定性差等缺點，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(chǎn)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(zhì)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(nèi)外潤滑酯類復合物，具有協(xié)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(nèi)潤滑酯類化合物與PVC相容性好，可提高制品表觀質(zhì)量。

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

與PVC相比，AS-935相對分子質(zhì)量較高，一般在50萬～100萬(重均相對分子質(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(zhì)對比見表1。

表1 AS-935與ACR 401的物理性質(zhì)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(zhì)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(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、潤滑劑，工業(yè)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(zhuǎn)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(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(zhuǎn)矩流變儀中進行流變性能測試。轉(zhuǎn)矩流變儀1～3區(qū)的溫度依次設定為184.8、185、185.1 ℃，物料溫度設定為188 ℃，轉(zhuǎn)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(shù)設定為：射嘴，186 ℃；機身1區(qū)，183 ℃；機身2區(qū)，180 ℃；機身3區(qū)，180 ℃；機身4區(qū)，175 ℃；機身5區(qū)，175 ℃。

注塑機的其他參數(shù)設定見表2。

表2 注塑機的其他參數(shù)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(zhuǎn)矩流變儀可以記錄物料在混合過程中對轉(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(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(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(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行了試生產(chǎn)。結果表明：在混料過程中無異常現(xiàn)象，注塑過程平穩(wěn)，生產(chǎn)的PVC排水管件質(zhì)量優(yōu)良。

4 經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)生的經(jīng)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。