PVC配方地计算与设计

1、PVC 配方计算与设计傅松平前言；PVC 是塑料家族是的一个重要的一员，它的用途十分广泛，其 生产可逆性特别好， PVC 不仅能作用硬制品，还能作用软制品。还 可以作透明度很高的制品。也可以作成橡胶替代产品。 PVC 硬制品 在相同的壁厚下其制品的强度要比 PE、PP-R 塑料度好的多。 在同样 的壁厚条件下PVC的承压强度要比PE和PP-R高出很多。PVC的自 熄阻燃性是它自身的一大特点。PVC 也有不好的一面，就是每生产一种产品，就需要一个生产 配方，这个生产配方的好与坏直接关系到产品的好与坏。它不能象 PE、PP-R、 PE-RT 塑料一样、直接以原材料用于生产加工。所以它 对配方设计人

2、员的文化层次要求和全面素质要求较高， 它不仅要求配 方人员要懂化工、高分子成型理论、挤出成型加工工艺学。生产模具 的结构和生产工艺学，总之PVC配方人员要有一定的综合素质能力。 我们要计算和设计PVC生产配方就必须十分的了解PVC的性能及每 一种 PVC 牌号的用途，包括每一种辅的性能和用途。一、PVC树脂的性能及用途PVC 树脂按生产方法分为石油法树脂和电石法树脂；按聚合方 法分为悬浮法树脂、乳液法树脂、本体法树脂和溶液法树脂。国外PVC 树脂生产以悬浮法为主，按表观密度将树脂分为紧密型 XJ 和疏松型XS两类。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7

3、7。对于大多数未增塑PVC的挤出，采用“中 等”分子量的树脂（K值6567）。PVC的工业牌号通常以分子量大小来区分，一般用聚合度表示。分子量越大，链段数目越多，摩擦力越大，聚合物粘度越高，PVC加工成型也就越困难。一般用于生产PVC-U塑料异型材和管材的树脂为 SG 5型。我 公司型材生产和管材生产选择的 PVC树脂粘数控制在108-114，表 观密度为0.5-0.6g/ml。由于PVC树脂在聚合过程中不是完全按照头-尾结构聚合，而 是存在许多结构缺陷。这些缺陷是导致降解和热稳定性下降的引发 点，所以在PVC树脂加工过程中要加入多种助剂进行改善。聚氯乙烯的分类表型号平均聚合温度C粘数 /(m

4、l/g)K值聚合度SG 148.215414477 751800 1650SG 250.514313674 731650 1500SG 353.013512772 711500 1350SG 456.512611970 691250 1150SG 558.0118 10768 6611001000SG 661.8106 9664 63950850SG 765.595 8762 60850750SG-868.586 - 7359 - 55750 - 650PVC各型号用途表二型号用途SG- 1高级电绝缘材料SG- 2冋级电绝缘材料，般软制品SG- 3电绝缘材料，农膜，塑料鞋SG- 4一般薄膜、软

5、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过氯乙烯树脂二、PVC配方计算、设计要点1、PVC型号的确定要设计PVC生产配方，首先要知道自己要生产什么样的产品， 来 确定用什么样的PVC如生产管材，型材，我们可以用 SG-5型PVC 生产PVC发泡板材我们可以用7型或者8型料。PVC色缘材料可以用 1型、2型、3型。在PVC配方设计体系中，如若我们不搞新产品设计和新产品研 发，我们只须沿用原来生产所用的 PVC生产体系，无须自己再来确定 PVC的型号。所以PVC的选型不是太难。2、稳定剂用量的确定确定了

6、PVC的型号及用途后我们再来确定稳定剂。稳定剂的确定 是要通过实验来确定的。首先将混好的PVC干混料加入试管，将试管 放入硅油中，加热硅油，使试管中的干混料受热分解温度要达到 235C -240 C。这个量就是生产配方中稳定剂的用量。稳定剂用量太大，PVC在生产过程中不易完全塑化，产品发脆， 强度差。用量太少PVC原材料会在机筒部受到磨擦热和剪切热的作 用，使产品发黄，发红，生产工艺不容易控制。稳定剂的用量确定好后， 在以后的生产中只要稳定生产用量就可 以了，在生产中保持稳定，不要随意更改。3、碳酸钙用量与润滑剂的确定碳酸钙的确定是为了我们清楚生产什么样档次的PVC型材、管材，以确定CaCO的

7、填加量。国标管还是高钙管。我们在生产非标型 材和非标管材时往往要在PVC中加入大量的CaCO3我们首先要知道 每一份CaCO啲吸油率是多少，每一份PVC的吸收增塑剂用量率是多 少。润滑剂的润滑效率是多大， 如果加增塑剂我们一定要知道增塑的 增塑效率是多少，我们要生产的型材、管材要求的质量是什么。这些 数据我们搞清楚后，我们就很容易算出PVC管材生产配方和PVC型材 生产配方。这是我们设计配方的一个最重要的依据。 (各种材料吸油 率表三)土的吸油率(3) > PVC的吸油率轻钙的吸油率重钙的吸油率>活 性钙我们知道了轻质碳酸钙的吸油率及重钙的吸油率和 PVC的吸油 率后，配方的润滑剂

8、计算就显的很容易了。润滑剂二轻钙的吸油率（）X轻钙的填加份数+ PVC勺吸油率如若我们在配方中加入了轻钙、重钙或着其它填料只要按公式进行计算就可以算出润滑剂的用量。填加剂吸收增塑剂量表表二序号填加料名称DOP用量1轻质CaCO30.152重质CaCO30.103粘土0.304硅酸盐0.45二氧化硅0.556碳黑(MPC)0.65吸油率表三序号填加料名称吸油率1轻质CaCO30.25-0.352重质CaCO30.253粘土0.584硅酸盐0.765二氧化硅16碳黑(MPC)1.34、CaCO填加量计算方法 当生产的产品，填加多少时CaC0就能达到我们所预期的目标，我们 就要通过实验或流变计算得出

9、数据，以形成我们计算配方的理论数 据。有了这些理论数据就可以算出 PVC型材、管材的强度。 加多少碳酸钙，就会使 PVC产品达到什么样的强度，就需要通过对 PVC强度的计算，反推出碳酸钙的含量。图1我们从图1中可以看到，当碳酸钙加的越多其PVC的强度就越差。每当碳酸钙在PVC中的量增加10份时其强度会下降3-4MPa三、生产配方设计依据生产配方的设计我们一定要记住以下四点1、我们要知道每一份CaC03勺吸油率是多少2、每一份PVC的吸收增塑剂用量率是多少（折合成润滑、但要注意外润滑的比率）3、 生产什么样档次的PVC型材、管材（以确定CaC03勺填加量）4、生产温度的设计硬质PVC塑料流动性和

10、热稳定性较差，加工温度过高时会分解， 温度过低则物料塑化不良。尽管在配方中加入相应的热稳定剂和加工 助剂，但其作用毕竟有 限。（硬质PVC塑料的形变-温度曲线如图2 所示）。由图可知硬质 PVC塑料的三种物理状态转变温度分别为： Tg=87C （玻璃化温度）、Tf=160C （粘流温度）、Td=240C （分解温度）, 根据配方中稳定体系、稳定剂用量与搭配，分解温度有所提高或降低， 所以从理论上讲成型硬质 PVC异型材时机筒各段温度的控制应有所图2 硬质PVC塑料的变形一温度曲线四、生产配方与润滑和物料流动的关系我们无论是生产PVC管材、型材还是其它产品，在算 PVC配方 时我们一定要切记，设

11、计生产加工温度最好控制在165C -190C之间， 加工温度要适当的宽一些，这样对调整生产工艺有很大的好处，因 PVC在料筒呈三维流动，料的流动不是十分稳定，PVC在机筒有三种流动形态为：滞流态、湍流态和稳流态。滞流态也是一种稳定流动形态但流动速度太漫，滞流态只有在低 速时才能呈现出来，我们在生产中会发现当设备或生产出现问题时， 只要我们降低生产速度， 生产情况就有所改观， 但在滞流态区间生产 耗能太多，生产效率太低，此种生产方式不可取。湍流态流动波动太大，料流不稳定忽大忽小，不容易生产，废品 率太高，生产工艺不好控制，对设备和模具损害太大。我们在设计生 产配方时不应将生产配方设计在此区域生产

12、。最好的生产方式是在稳流态区域生产。 它生产稳定， 生产效率也 高，料流波动很小，能够高速稳定的生产。我们在 PVC 中加入润滑 剂的目地是为了克服 PVC 在机筒的滞流形态和湍流形态，使料流能 够向稳流态的方向发展。而达到稳定生产的目的。生产配方的好与不好就是看生产的稳定性即 PVC 料在机筒流动 时稳流态的宽和窄。稳流态太窄生产工艺就窄，温度控制也就窄，不 利于生产和员工操作， 废品率就高。 反之如果稳流态面宽生产工艺就 想当好调节，废品率也就低。所以润滑剂量的多少，特别是外润滑剂 的比值要精确的计算， 外润滑剂的比值对料流的稳定性起着至关重要 的作用，特别是在加有增塑剂的配方中要知道增塑

13、剂的增塑效率， 当 PVC 中加入增塑剂后其稳流态面会增大，料的流动会向稳定流动的 方向发展。要稳定生产我们对设备、模具也的一定的要求：1、设备给料系统和螺杆转动要稳定， （变频器稳定性要好）2、模具设计要符合 PVC 加工， （压缩比、口模长径比、分流锥角度）PVC用增塑剂增塑效率(Ep)表表三序号增塑剂增塑效率(Ep)化学名称名称1DOP邻本二甲酸二辛酯1. 02DNOP邻本二甲酸二正辛酯0. 93DBP邻本二甲酸二丁酯0. 94DHP邻本二甲酸二庚酯0. 955DNP邻本二甲酸二壬酯1. 16DDP邻本二甲酸二癸酯1. 27DCHP邻本二甲酸二环已酯1. 38TOP磷酸三辛酯1. 29D

14、OA已二酸二辛酯0. 910DBS癸二酸二丁酯0. 811BBP邻本二甲酸丁苄酯1. 0五、原材料的选型1、稳定剂的选型现在要设计PVC生产配方，我们首先要选定 PVC和稳定剂, 我们需要用什么样的稳定剂。铅盐稳定剂环保性能差，对人体和环保损害太大，但现在很多 生产PVC的厂家都在用。有机锡稳定剂稳定效率比较好，是一种无 毒型稳定剂。钙锌稳定剂，正在中国大力的推广，但钙锌稳定剂，也 存在着一定的缺陷，生产工艺较难控制，硬析出较大。2、润滑剂的选型润滑剂我们可以选定：石蜡、硬脂酸、 PE 蜡。或其中的一种二 种或都选。改性剂我们可以选择其中的一种或二种，尽量不要多选。现在复合润滑剂正在兴起但性能

15、相差太大，有一款增塑润剂 -88 其润滑性能和增塑性能非常好，可用于管材、管件、型材和其它 PVC 产品之中。3、钛白粉的选型钛白粉有二种一种是金红石型 ，一种是锐钛型对于户外用品我们 尽量选择金红石型钛白粉它有增白和抗紫外线的功能 。而锐钛型只具 有增白效果不具备抗紫外线的功能。金红石钛白粉和锐态型钛白粉以 2： 1 的比例加入，其协同效应 会提高，抗紫外线和增白效果会非常突出。4、碳酸钙轻质碳酸钙如果加的量比较少，它具有一定的补强作用，如果 加的太多哪只是一种降低成本的填料。我们如果作好一点的排水管， 碳酸钙不要超过 100 份。型材不要超过 40份。六、设计生产配方要遵循以下几个方面1、 环保、对人体无害，也就是对自己负责。2、 所选用的原辅材料要尽量的少。3、配方要简单易行。4、要适合于生产工艺，容易生