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吹塑成型PVC薄膜工艺研究似的

发布时间:2021-07-12 23:04:43 阅读: 来源:净洗剂厂家

吹塑成型PVC薄膜工艺研究

挤出吹塑是塑料薄膜的一种常用成型方法,大多数热塑性塑料都可以采用该方法生产薄膜。挤出吹塑工艺具有设备投资少、产品纵横强度较均匀、无需切边、厚度和宽度变化灵活等特点。

聚氟乙烯(PvF)是一种性能优异的热塑性树脂,而且其薄膜制品具有优良的耐老化性能(如耐紫外线、耐候性等,并有广泛的应用领域。但该树脂分解温度低于其熔融加工温度,且熔融粘度较大,因此采用传统的熔融挤出加工方法很难得到常规的产品。目前,PVF薄膜一般采用平膜挤出流延成型,然后经单向或双向拉伸得到产品。

本实验采用添加适量潜溶剂和热稳定剂的手段,使物料经过双螺杆挤出机以适当低的温度造粒获得初步塑化,然后在较高温度下将胶状粒料进一步熔融塑化并吹塑成型,最后经干燥挥发脱出潜溶剂得到最终制品。

一、实验部分

1. 原料及设备

聚氟乙烯(PVF):浙江省蓝天环保科技股份有限公司;邻苯二甲酸二甲醋(DMP)、甲酸钠、二月桂酸丁基锡、聚乙烯基毗咯烷酮:AR,北京化学试剂公司。 高速混合机:GH-10,北京橡塑机械厂;单螺杆挤出机:BRABENDER-φ35,长径比25:1,德国MELGHERS公司;挤塑仪:Brabender PLD-651,德国Brabender公司;啮合同向双螺杆挤出机:KS-20,江苏昆山科信橡塑机械有限公司;转矩流变仪:ThermoHaake Typ,德国Haake公司;万能力学测试机:Instron 1185,英国Instron公司;熔体流动速率仪:XNR-400,承德市金建检测仪器有限公司。

2. PVIF膜的吹塑成型工艺

将PVF树脂、潜溶剂与稳定剂按照一定比例混合后,加入至双螺杆挤出机造粒;然后将粒料加人单螺杆挤出机采用上吹法吹塑成型,得到含一定量潜溶剂的PVF薄膜;再将该薄膜放人烘箱加热至120 ℃以上,蒸干潜溶剂后即可得到最终制品。

3 .性能测试

熔体质量流动速率(MFR):将PVF树脂与潜溶剂进行简单混合后,在不同温度下(210℃、220℃)测试,载荷10 kg,口模直径2mm。

静态热老化:PVF树脂、DMP与不同稳定剂以相同比例简单混合后,将膏状混合物制成多组统一大小的圆柱形样品;然后把所有样品放人烘箱,在200℃下恒温,每隔15min每组取出一个样品,观察物料,的颜色变化来判断降解情况,对比热稳定剂效果。

转矩流变性能:将PVF树脂、潜溶剂与稳定剂混合物用双螺杆挤出机造粒,得到粒料后称取约价格便宜60 g加入转矩流变仪,混炼20 min.

薄膜拉伸强度:按GB/T 测定,温度23℃,湿度40%,拉伸速度 100 mm/min ;

薄膜撕裂强度:按QB/T 测定,温度23℃,湿度50%,拉伸速度100 mm/min.

二、结果与讨论

1. 潜溶剂的选择

所谓潜溶剂,是指室温下对PVF没有任何溶解能力,但在100℃以上.可以部分溶解PVF的试剂。适合作潜溶剂的化学品必须具有较大的偶极矩,如N,N-二甲基乙酞胺(D剪叉式高空作业平台 JG/T5100⑴998MAC), N, N-二甲基甲酰胺(DMF)、邻苯二甲酸二甲醋(DMP), γ-丁内醋等。

采用挤出吹塑工艺成型PVF薄膜时,吹胀处潜溶剂很容易挥发,排人外界空气中;这对潜溶剂的选择提出了更高的要求。通过表1进行对比发现,3种溶剂中迁移性最小的DMP具有最高的沸点和最低的毒性;且具有足够大的偶极矩使之在较高挤出温度下充分进人树脂分子之间,促进混合物料完全塑化。这些特点使DMP成为最适合的PVF薄膜吹塑成型的潜溶剂。

2. 潜溶剂DMP的用量对混合物MFR的影响

潜溶剂用量对PVF混合物MFR的影响.当潜溶剂用量在 phr范围内,随着潜溶剂用量的增加,混合物的MFR显著提高;从图1还可看出,混合物的MFR的增加幅度对温度的敏感程度显著提高。

3 .稳定剂的选择

有文献报道,PVF树脂的热降解是从链端脱HF开始的,析出的HF进而促使分子链发生连锁分解反应;这与PVC树脂脱HCl的分解机理很相似。为了解决PVF在高温加工中易热降解的问题,本实验室采用静态热老化测试方法,以PVF树脂为基体,考察了聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、甲酸钠和二月桂酸丁基锡(有机锡)3种热稳定剂的等组分混合物的热老化过程,结果如图2所示(每组试样按照自下而上顺序依次从烘箱中取出)。

含甲酸钠的混合物料的热稳定效果最佳,试样在200℃下烘45 min基本不变色,约100 min后才开始明显变黄;且物料加热后始终呈透明状,这使甲酸钠可广泛应用于成型透明和有色PVF薄膜。

4. 混合物的转矩流变性能

图3为一定配比的PVF、潜溶剂DMP、稳定剂甲酸钠混合体系的扭矩及料不同部件的协同操作温随时间变化的曲线。从图3可看出,这两条曲线具有与一般热塑性树脂相似的图形,其中扭矩曲线很快出现峰值,该峰表示物料在熔融之前及熔融过程中的扭矩变化。结合两条曲线不难发现,从160℃起物料便开始熔融,扭矩迅速下降;温度升至约190℃时,扭矩基本达到平衡。

当扭矩稳定后约10 min内,流变仪的转矩一直保持在约5 N·m,且物料也没有明显的老化变黄现象,料温逐渐上升,并最终恒定在215℃左右;在 min内转矩稍有增加但依然保持在5 N·m”左我们通常所见的拉、压、弯、剪、剥、撕、穿、磨损等等右,混合物料开始变黄。这说明物料具有较好的动态热稳定性。

总之,该配方的混合物料具有较低的熔融温度(l℃)和转矩值(5 N·m);而且熔融时间短、流动性好、动态热稳定时间较长,完全可以在典型的挤出机中成型。

5. 吹塑PVF薄膜的成型工艺的选择

PVF树脂与增塑剂的结合程度对膜的质量有重要影响。传统的加热搅拌-静置熟化工艺能有效地将树脂与增塑剂结合在一起,形成凝胶态物料。但这增加了PVF薄膜的成型步骤,尤其是熟化步骤占地又耗时;且熟化后的糊状物料下料困难。这些因素使吹塑工艺难以成功,而且不利于薄膜的规模化生产。

为了解决这一问题,本实验尝试先用双螺杆挤出机造粒,然后用单螺杆挤出机吹膜的工艺流程,采用双螺杆造粒-单螺杆经众多种植者和研究站实验后吹塑工艺可以成功得到表面质量较好、具有一定程度取向的透明薄膜制品;在吹塑过程中,造粒和吹塑温度不宜过高也不宜过低,选用℃造粒、℃吹塑的成型条件组合时,制品表面质量较好。潜溶剂的迁移和挥发无法避免,在连续生产中,需要加装潜溶剂回收装置。

6. 吹塑PVF薄膜的性能

采用上述吹塑工艺得到的PVF薄膜厚度较为均匀,并具有较高的透明度,无明显的降解变黄迹象,具有较好的外观质量。

吹塑PVF薄膜的主要性能。吹塑成型的PVF薄膜具有较好的力学性能,可以实现工业化生产和应用。采用冷却效果较好的下吹法(水冷却),可得到透明度更高的薄膜。

三、结论

当分别选用DMP和甲酸钠作为PVF的潜溶剂和热稳定剂时,其混合物料在适当的比例和温度下具有很好的流动性和热稳定性,适合挤出成型;采用双螺杆造粒-单螺杆吹膜的工艺流程,在合适的配方下可以连续高效地获得PVF吹塑薄膜;造粒和吹膜温度对最终薄膜制品质量影响显著;通过上述工艺得到的吹塑PVF薄膜外观质量与力学性能较好,可以实现工业化生产。

转载自:塑料产业

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