聚合物成型加工原理：6-2 塑料加工的基本原则和方法

1、 第四节 塑料加工的基本原则和方法1. 塑料制品生产的基本路线1.1 对目标产品性能和特点的研究和分析 汽车配件中与燃油箱配套的油管，由于有耐油性和耐低温等特殊性能要求，原先普通采用特种橡胶作为原料进行生产。然而，近年来特别是西欧发达国家逐渐有采用PVC代替特种橡胶生产油管的趋势。与桑塔纳轿车配套的塑料燃油箱油管就是用PVC制造。塑料燃油箱油管以PVC树脂为主要原料，加入稳定剂、增塑剂、改性剂及润滑剂等各种助剂，经充分混和后由挤出机挤出成型而成。根据德国大众汽车公司本部的标淮油管的主要性能指标如下：从表中可以看出，燃油箱油管与普通PVC软管相比有以下特点：1. 在达到规定的邵氏硬度A时油管的拉

2、伸强度及断裂伸长率比普通PvC软管高(普通PvC软管在相同的邵氏硬度A时，拉伸强度在1718MPa左右，断裂伸长率不大于250)；2.耐寒性能好(普通Pvc软管在一40 C24h时，表面有裂纹)；3.耐有机溶剂性能好(普通PvC软管中的低分子增塑剂易被有机溶剂抽出，使制品变硬，失出弹性，性能变劣)。因此在选用油管的原辅材料时，不仅要考虑到它是软管更应考虑到它比普通软管有更高的要求这一特殊性。1.2产品配方的选择1.2.1聚合物基体的选择1.2.1.1 选择树脂类型 由于聚乙烯、聚丙烯等结晶聚合物，在低温时结晶度变大，制品脆性提高，不宜在低温使用。聚苯乙烯的低温性能较差，因此选用聚氯乙烯树脂作为

3、基体高分子材料。 PVC树脂具有优良的机械物理性能，在PVC中加入适量增塑剂后，使原来的刚性体变为柔性体，并能满足多种成型加工工艺的要求。油管选用聚合度为1300 (或2型)疏松型PVC树脂为主原料。PVC树脂分子量越高，各项性能指标如机械物理性能、热变形性能、耐寒性能、低温柔软性、弹性及与增塑剂的结合力等也越优良。但作为软管使用时，分子量不宜太高，否则制品刚性太强，不宜使用。所以，油管选用聚合度为1300 PVC 原料。1.2.1.2 选择树脂牌号PVC 树脂在聚合过程中又分为紧密型和疏松型，紧密型树脂类似于实心乒乓球型，不易塑化、吃料。疏松型PVC树脂，类似于棉花团型，易于塑化，加工性能较

4、好，吸收增塑剂效率较高。选用疏松型PVC作为基体材料。1.2.2添加剂的选择CH2CHCln1.2.2.1 增塑剂的选择增塑剂的选用是油管配方的关键。由于聚氯乙烯分子间作用力较强，因此在加工过程中，必须加入适当的增塑剂调节其加工工艺，另一方面，增塑剂的加入，是提高其制品柔软性的重要手段。 (1)DOP(邻苯二甲酸二辛酯)与PVC相容性好，增塑效率高，光稳定性好，挥发性低，低温柔性好，是综合性能比较全面的增塑剂。但由于低分子增塑剂的分子链短分子量低，强度低，耐溶剂性差，因而DOP不能作为主增塑剂。CCOOOOCH2CH2CHCH33CH2CH2CHCH33CH2CH3CH2CH3(2)由于在输油

5、管路中应用，塑料制品长时间同油料相接触，所用油料多为低分子量的烷烃，因此对于增塑剂的抽出问题应重点考虑。聚合型增塑剂(又称聚酯型增塑剂)分子量大，分子链长，与PVC分于链结合牢固，因而强度高，且有挥发性小、耐迁移、耐抽出等优点，被称为“永久型增塑剂”。但聚酯型增塑剂的缺点是与PVC的相容性差。另外，它的增塑效率也差。经实验得知，加入40份左右的聚合型增塑剂便会饱和而有严重析出现象。因而，在配方中也不能全部使用聚合型增塑剂。 (3)偏苯三酸三辛酯兼有聚合型和单体型增塑剂的优点。它一方面挥发性低，迁移性小，不易折出，接近于聚酯型增塑刑；另一方面，相容性好，增塑效率高，加工性优良，耐低温性好等，又类

6、似DOP。因此，配方中用了一定量的偏苯三酸三辛酯由来弥补其不足。为了调节油管的硬度及增加耐低温性，配方中也使用了少量的DOS。由于这两种DOP和DOS增塑剂的用量较少，所以对油管的耐溶剂性能影响不大。DOS： 癸二酸二辛酯1.2.2.2 增韧剂CPE(氯化聚乙烯)。CPE结构上与PVC极为相似，与PVC的相容性好。另外，它的低温性能非常好。 CPE不但可以用来改进PVC的韧性，减少它的脆性，提高抗冲击强度，而且用来改性软质PVC，能产生特殊效果。它能够适当调节油管的表面硬度，增加制品的韧性和低温柔软性而不降低强度。因此配方中加入了CPE来作为调节油管的互相牵制的几项性能的调节剂。1.2.2.3

7、 稳定剂二盐、三盐为主，有机锡类稳定剂起协同作用。1.2.2.4 润滑剂金属皂类润滑剂2稳定剂1.215851028100重量分数润滑剂CPEDOP DOS偏苯三酸三辛酯聚酯型增塑剂PVC物料名称1.3生产流程及工艺参数混合、熔融和均化作用输送和挤压过程拉伸和吹塑冷却和固化高分子聚合物加工所采取的基本步骤：压他成型物料的混合捏合机高速捏合机管道式捏合机双辊塑炼机密炼机挤出机制品一次成型制品的后处理原料的准备初混合塑炼挤出成型注射成型压制成型 铸塑成型延 成成 型 模压烧结型 方法传递模塑泡沫塑料成型中空吹塑成型热成型拉幅薄膜成型冷成型制品二次成型捏合挤出造粒挤出物料称量牵引卷曲冷却物料捏合8-10分钟，物料在100-105C出料，不要超过110C。高速搅拌机捏合造粒时挤出机所使用的温度为；第1段110一115，第2段125130，第3段l35-140，第4段145一150。模头温度为145。双螺杆挤出机挤出造粒挤出机及模具所使用的温度为：第1段115120，第2段130一135，第3段140-145第4段150一155，模体160一165，模口170一175。单螺杆挤出机挤出冷却油管的冷却及牵引示意图对目标产品性能和特点的研究和分析产品配方的选择生产流程及工艺参数聚合物基相关添加剂的选择稳定剂润滑剂填料色料固化剂树脂类型体的选择树脂牌号增塑剂生产设备工艺流程温