ASA_PVC共混改性技术在PVC彩色共挤型材加工中应用研究

宁波化工 18 Ningbo chemical industry 2007年第 1/2期 ASA/PVC 共混改性技术在 PVC 彩色共挤型材加工中应用研究 吴 郁 宁波浙东塑料建筑材料有限公司 宁波 315101 摘要：本文概述了 ASA/PVC 共混改性彩色共挤型材的制备工艺，分析讨论了不同配比共混体系对共挤加工性能、 材料力学性能以及材料耐候性能的影响。 关键词：ASA/PVC 共混改性 耐候性 1 概述 PVC塑料门窗具有优异的节能隔声效果，目 前在国内已普及应用。由于PVC分子结构中存在 较不稳定的α-Cl，因此纯PVC加工的材料耐候性 差，在户外容易受太阳光中紫外光线破坏而引起 发黄发红等变色现象；金红石型TiO2具有优异的 光折射效果，通过添加一定比例的金红石型TiO2， 可以起到折射屏蔽紫外线效果，从而确保材料不 变色，因此市场上所见的PVC门窗型材通常以白 色为主。近年来随着社会发展，人们对门窗材料 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面彩色化需求越来越大。目前彩色PVC型材一 般是通过在干混料中直接添加颜料进行着色，但 因配色原因，材料配比中不能添加足量的TiO2（一 种白色颜料），以致产品在户外耐候性较差、型 材色彩选择性非常小。一种采用具有优异耐候性 能的高分子材料作为共挤层材料，将其与PVC主 体材料共挤形成复合材料的共挤加工技术，可使 型材表面色彩丰富多样，颜色牢固不易褪色。 ASA聚合物是丙烯氰（A）-苯乙烯（S）-丙 烯酸酯（A）无定型三元共聚物，其分子结构如 下，其分子结构中无双键等不稳定基团，分子结 构稳定，具有优异的耐候性能，同时该材料具有 很好的力学性能，国外已广泛应用于汽车配件领 域。ASA其溶解度参数δ为9.6-9.8，与PVC的溶 解度参数9.5-9.7非常接近，理论分析二者相容 性很好，可以混合形成塑料合金，以改善PVC材 料力学性能。试验通过ASA与PVC根据不同比例进 行共混造粒，主机采用锥形双螺杆挤出机，辅机 采用专用单螺杆挤出机，通过共挤形成彩色共挤 复合型材；分析讨论了不同共混配比对共挤加工 性能、制品表面硬度、力学性能以及耐候性能的 影响。 2 试验部分 2.1 试验主要原料 SG-5 型 PVC 树脂 上海氯碱化工有限公司 Larans ASA 树脂 德国 BASF 化学公司 T-109 稳定剂 阿托菲纳化学公司 D320 抗冲改性剂 阿托菲纳化学公司 颜 料 德国 BASF 化学公司 宁波化工 2007年第 1/2期 Ningbo chemical industry 19 2.2 试验仪器及设备 FM-500/1750 进口混料机组 德国 THYSSEN 设备制造公司 SJZ55/100 锥形双螺杆造粒机组 上海经纬挤出机械制造有限公司 CON63 锥形双螺杆挤出生产线 奥地利 THEYSHON 设备制造公司 CO-32 THEYSHON 共挤机 奥地利 THEYSHON 设备制造公司 LUXOR 80 自动上料干燥机 德国摩丹干燥设备公司 HS80NP 共挤型材模具 奥地利 TOPF 模具制造公司 WSD-Ⅲ型色度仪 北京康光仪器有限公司 低温落锤试验机 河北承德金键检测仪器公司 XJJ-5 简支梁冲击试验机 河北承德金键检测仪器公司 XHRD-150 塑料洛氏硬度计 山东莱州市试验机总厂 QUV 紫外线加速耐候试验机 江苏中铭仪器有限公司 2.3 试样制备 1）试验以浅灰色（RAL 7035）为参照颜色， 按照配方比例（见表 1），使用 FM-500/1750 德 国 THYSSEN 进口混料机组进行混料，形成适合挤 出加工的四种干混料。 表 1 试验干混料配比 配比 1 纯 ASA 干混料 配比 2 ASA：PVC=2：1 干混料 配比 3 ASA：PVC=1：1 干混料 配比 4 纯 PVC 干混料 2）本试验共挤机选用单螺杆挤出机，该机 适合粒料挤出加工，因此需要对上述四个配比干 混料进行造粒，我们采用锥形双螺杆造粒机组进 行造粒；制成粒径约 3mm 的粒料； 3）ASA粒料以及共混粒料具有吸水性，含水 量在0.3%左右，必须经烘干处理，否则表面会出 现麻点、不光等缺陷，试验中采用德国摩丹LUXOR 80干燥机对配比1粒料在80℃干燥3小时，对配比 2、配比3粒料在55℃干燥2小时，配比4粒料在50 ℃干燥1小时；PVC粒料烘干温度相对要低，主要 是PVC本身材料含水率较低，同时避免高温使材 料结块。 4）共挤挤出，共挤模具设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 必须使基 材与共挤层在定型段具有相同的流速，同时具有 一定的压缩比，以保证共挤异型材挤出时粘接良 好，共挤层厚度均匀。我们以CON63奥地利 THEYSHON挤出机为主机、CO-32 THEYSHON共挤机 为辅机、以HS80NP共挤型材模具为试验模具进行 共挤挤出四种试验配比的共挤产品，技术先进的 进口挤出设备和模具确保制品共挤层厚度均匀， 便于进行试验对比； 共挤挤出加工工艺流程如图所示： 图1 ASA／PVC共混改性彩色共挤型材工艺流程 共挤材混 造 粒 干 燥 共挤机挤 主材混料 主机挤出 共挤机头 复合成型 冷却真空 定型 牵引 贴膜 切割 宁波化工 20 Ningbo chemical industry 2007年第 1/2期 四种配比产品生产工艺参数如表 2所列： 表 2 生产工艺参数 工艺参数 配比 1 配比 2 配比 3 配比 4 共挤筒区 1温度 （℃） 180 178 175 175 共挤筒区 2温度 （℃） 185 182 182 182 共挤筒区 3温度 （℃） 190 185 185 185 过渡连接体温度 （℃） 195 190 190 190 共挤口模 温度 （℃） 190 190 190 190 共挤转速 （R.P.M） 12.0 13.0 13.5 13.5 共挤熔压 (Bar) 176 185 201 210 共挤熔体温度 （℃） 195 192 191 190 5）试样经 48 小时室温稳定放置，分别对配 比 1、配比 2、配比 3和配比 4试样按照 GB/T8814-2004 门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U） 型材检验 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 进行硬度、单缺口简支梁冲击强 度、低温落锤冲击强度(-10℃，1kg，1.5m，10 个试样)测试，结果如表 3: 表 3 共混改性材料力学性能 检测项目 配比 1 配比 2 配比 3 配比 4 试样共挤层厚度 （mm） 0.38 0.35 0.32 0.32 硬 度 (HRR) 75 78 83 89 简支梁冲击强度 （kJ/m2） 37.5 35.8 34.8 32.0 0 0 0 1 低温落锤冲击破裂数（个） 有无共挤层剥离现象 无剥离 无剥离 无剥离 无剥离 6）采用 QUV 紫外线加速耐候试验机，分别 对配比 1、配比 2、配比 3和配比 4试样进行人 工老化测试,试验条件为：6.5kW 氙灯,波长 （300-890）nm 范围内辐射强度为（1000±200） W/m2，箱内温度：（35-40）℃，黑板温度（63±3） ℃，相对湿度：（65±5）%，降雨周期： 18min/102min，老化时间 4000 小时。测试结果 如表所列； 表 4 老化性能 老化前试样（浅灰色） 配比 L a b 4000h 老化后 △E 配比 1 64.5 -1.90 1.03 0.82 配比 2 64.8 -1.92 1.05 1.46 配比 3 64.6 -1.87 1.08 2.28 配比 4 64.4 -1.86 1.06 4.16 3 结果与讨论 1）通过对四种配比的共混改性材料共挤挤 出工艺进行比较分析，加工工艺参数变化较小， 宁波化工 2007年第 1/2期 Ningbo chemical industry 21 表明 ASA 与 PVC 两种树脂相容性很好，流变性能、 热膨胀系数非常接近；试验结果与理论相符；配 方 1螺杆转速较慢，但试样共挤层厚度值较大， 表明纯 ASA 流动特性要好于 PVC。 2）表3显示四种配比的共混改性材料力学性 能，测试结果表明，ASA材料低温抗冲击性能明 显优于PVC，表3中显示配比2、配比3与配比4简 支梁冲击强度明显提高，表明ASA与PVC共混可以 提高PVC材料的韧性，ASA在共混体系中起到抗冲 改性剂的作用；分析认为ASA属无定型三元共聚 物，由于ASA结构中引入了丙烯酸酯橡胶，其玻 璃化转变温度Tg为-50℃，使其共聚物具有极好 的抗冲击性，尤其是低温抗冲击性能优良。 3）实际加工过程中配比 1、配比 2材料在挤 出 10—20 分钟后就出现型材表面拉痕，分析原 因主要是材料在冷却过程中表面 ASA 层冷却速率 较快，牵引移动过程中与真空冷却定型模真空气 槽发生硬性摩擦，导致表面出现较多摩擦痕，同 时在水箱内冷却过程中与定型插板摩擦易产生 拉痕；而试验结果显示配比 3、配比 4在挤出过 程中基本没有出现较明显的摩擦痕；表 3中对四 种配比试样表面硬度进行对比，结果表明 ASA 材 料表面硬度明显要小于 PVC，配比 3与配比 4硬 度值比较接近，PVC 在共混体系中能够提高材料 表面硬度，有利于挤出加工，改善表面质量。 4）试验采用浅灰色作为试验颜色，主要是 便于对比试验前后颜色变化；通过人工老化试 验，对颜色变化测试，结果表明纯ASA产品颜色 变化最小，耐候性最好，纯PVC产品耐候性最差。 分析认为ASA为饱和主链结构，不含双键，因此 对紫外线的耐受能力很强，大分子链中的羰基和 氰基具备较强的耐紫外线能力，而苯环是典型的 稳定结构，很难发生光化学反应，因此材料本身 不易被紫外光破坏引起材料颜色变化；而PVC分 子结构中存在较活泼的α-Cl，容易被紫外线破 坏引起分子断链产生活泼的双键结构，当分子结 构中有连续的共轭双键产生后，材料就会产生显 色现象。人工老化检测结果显示配比2、配比3的 △E 值明显低于配比4，表明通过ASA与PVC共混 改性，可以提高PVC材料耐候性能；主要是通过 共混后材料表面暴露的PVC分子比例减少，因而 降低材料表面颜色变化程度。 4 结论 ASA与PVC树脂相容性很好二者可共混使用， 共混改性材料的挤出加工工艺温度与采用纯 PVC 无明显变化；采用 ASA/PVC 共混改性材料作为共 挤层材料，可以明显提高 PVC 彩色型材的耐候性； 通过共混改性可以提高共挤材料的力学性能，同 时可以改善共挤层材料表面硬度，更便于挤出加 工。 参考文献 [1] 武利民。塑料，1992，21（4）：14-l7 [2] 刘信社，张广成，姜晴莉。化学建材，2004，9： 11-13 [3] 朱复华。挤出理论及应用.中国轻工业出版社， 2001 [4] 顾宜。材料科学与工程基础.化学工业出版社， 2002