为了适应加工的需要,将树脂和添加剂制成各种形式的塑料,即干混料、粒料和糊料等。在实验室制备干混料,一般采用容积为5L的高速加热混合机或捏和机,在加入树脂后按规定次序加人稳定剂及其他添加剂,混合温度达100~110℃时即卸料并冷却。在实验室制备粒料,一般将干混料在双辊机上塑炼、拉片,经冷却、破碎即可供实验之用。也可用挤出机造粒。糊料的制备可按国家标准(GB 12004.2-89)进行。
评价PVC塑料的加工性,一般从热稳定性、流变性和润滑性等方面着手,但加工方法不同,还可能有特殊要求。
首先,考虑热稳定性。评价pvc塑料的热稳定性的方法有烘箱试验、辊压试验和转矩流变仪试验等。前两种是在固定温度(如180℃)下观察试样(料)颜色随时间的变化(白色→微黄色→黄色→微红色→淡红色→红色→深红色→黑色),从而评定稳定效果。用转矩流变仪评价塑料热稳定性是在恒定温度(如200℃)、加料量和转子转速下观测物料转矩随时间的变化,从最大转矩到分解点的时间称为动态热稳定时间,其值越大则热稳定性越好。对于注射用硬PVC料,动态热稳定时间应不低于16min。
第二,考虑流变性。影响PVC塑料熔体流动的因素极多,其剪切粘度可以说是树脂特性(分子量、结构和形态)、添加剂(稳定剂、增塑剂、润滑剂及填充剂等)和加工条件(温度、时间、压力)等的函数。因此,一般是用毛细管流变仪来测定熔体的流变性。但加工方法不同,它要求的剪切速率亦异(表1-29 ) ,因而对应的粘度亦各不同。对于硬PVC注塑,如果在剪切速率103s-1下的剪切粘度不超过1000Pa•s,则充模不会有困难。对于PVC挤出,其难度较注塑要小得多,但限制挤出速率的是临界剪切速率。超过临界剪切速率时会出现熔体破裂、对于糊加工,用旋转粘度计和挤出式流变仪进行测定(GB 12004.3-89)。糊料的粘度随剪切速率增大,所显示的变化(牛顿性、假塑性和膨胀性),可以预示配方的加工效果。
表1-29 塑料加工时的剪切速率范围
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加工方法
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剪切速率范围/s-t
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加工方法
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剪切速率范围/s-t
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压制
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1~10
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挤出、涂层
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102~103
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压延
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10~102
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注塑
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103~104
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第三,考虑润滑性。在实验室评价润滑性的方法有双辊机试验、挤出机试验、毛细管流变测定法和转矩流变仪熔化试验等。双辊机试验是借粘辊时间的长、短来判断内、外润滑性。挤出试验是通过螺杆转矩、口摸压力和挤出量来判断润滑性的。用毛细管流变仪可以测定润滑剂对PVC流动性的影响,根据物料粘度降低的程度(与不含润滑剂的参照物比),就能判断内、外润滑性。比较方便的是用转矩流变仪测出PVC塑料的转矩曲线,根据转矩曲线的形状和其特征值(最低转矩和时间,最大转矩和时间)就可表征其熔化特性,是促进熔化还是推迟熔化,从而可判断内、外润滑性。本吉正信根据不同加工方法对硬PVC熔化的要求,用转矩曲线加以表征。对于挤出,双螺杆挤出机主要靠外加热使物料熔化,需要较长的熔化时间;而单螺杆挤出机的熔化时间则较双螺杆挤出机要快,但又不能过快,否则物料会在加料段熔化,使熔体长期受到剪切,造成料温升高,直至降解。对于注塑,PVC的熔化应较快,但过快又会使料烧焦,太慢(外润滑过多)又达不到一定凝胶化度。据研究,在最大转矩处(举值)的凝胶化度可达65%一75 %。