為了適應加工的需要,將樹脂和添加劑制成各種形式的塑料,即干混料、粒料和糊料等。在實驗室制備干混料,一般采用容積為5L的高速加熱混合機或捏和機,在加入樹脂后按規定次序加人穩定劑及其他添加劑,混合溫度達100~110℃時即卸料并冷卻。在實驗室制備粒料,一般將干混料在雙輥機上塑煉、拉片,經冷卻、破碎即可供實驗之用。也可用擠出機造粒。糊料的制備可按國家標準(GB 12004.2-89)進行。
評價PVC塑料的加工性,一般從熱穩定性、流變性和潤滑性等方面著手,但加工方法不同,還可能有特殊要求。
首先,考慮熱穩定性。評價pvc塑料的熱穩定性的方法有烘箱試驗、輥壓試驗和轉矩流變儀試驗等。前兩種是在固定溫度(如180℃)下觀察試樣(料)顏色隨時間的變化(白色→微黃色→黃色→微紅色→淡紅色→紅色→深紅色→黑色),從而評定穩定效果。用轉矩流變儀評價塑料熱穩定性是在恒定溫度(如200℃)、加料量和轉子轉速下觀測物料轉矩隨時間的變化,從最大轉矩到分解點的時間稱為動態熱穩定時間,其值越大則熱穩定性越好。對于注射用硬PVC料,動態熱穩定時間應不低于16min。
第二,考慮流變性。影響PVC塑料熔體流動的因素極多,其剪切粘度可以說是樹脂特性(分子量、結構和形態)、添加劑(穩定劑、增塑劑、潤滑劑及填充劑等)和加工條件(溫度、時間、壓力)等的函數。因此,一般是用毛細管流變儀來測定熔體的流變性。但加工方法不同,它要求的剪切速率亦異(表1-29 ) ,因而對應的粘度亦各不同。對于硬PVC注塑,如果在剪切速率103s-1下的剪切粘度不超過1000Pa•s,則充模不會有困難。對于PVC擠出,其難度較注塑要小得多,但限制擠出速率的是臨界剪切速率。超過臨界剪切速率時會出現熔體破裂、對于糊加工,用旋轉粘度計和擠出式流變儀進行測定(GB 12004.3-89)。糊料的粘度隨剪切速率增大,所顯示的變化(牛頓性、假塑性和膨脹性),可以預示配方的加工效果。
表1-29 塑料加工時的剪切速率范圍
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加工方法
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剪切速率范圍/s-t
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加工方法
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剪切速率范圍/s-t
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壓制
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1~10
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擠出、涂層
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102~103
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壓延
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10~102
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注塑
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103~104
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第三,考慮潤滑性。在實驗室評價潤滑性的方法有雙輥機試驗、擠出機試驗、毛細管流變測定法和轉矩流變儀熔化試驗等。雙輥機試驗是借粘輥時間的長、短來判斷內、外潤滑性。擠出試驗是通過螺桿轉矩、口摸壓力和擠出量來判斷潤滑性的。用毛細管流變儀可以測定潤滑劑對PVC流動性的影響,根據物料粘度降低的程度(與不含潤滑劑的參照物比),就能判斷內、外潤滑性。比較方便的是用轉矩流變儀測出PVC塑料的轉矩曲線,根據轉矩曲線的形狀和其特征值(最低轉矩和時間,最大轉矩和時間)就可表征其熔化特性,是促進熔化還是推遲熔化,從而可判斷內、外潤滑性。本吉正信根據不同加工方法對硬PVC熔化的要求,用轉矩曲線加以表征。對于擠出,雙螺桿擠出機主要靠外加熱使物料熔化,需要較長的熔化時間;而單螺桿擠出機的熔化時間則較雙螺桿擠出機要快,但又不能過快,否則物料會在加料段熔化,使熔體長期受到剪切,造成料溫升高,直至降解。對于注塑,PVC的熔化應較快,但過快又會使料燒焦,太慢(外潤滑過多)又達不到一定凝膠化度。據研究,在最大轉矩處(舉值)的凝膠化度可達65%一75 %。