杜邦™ 易耐®Elvaloy®改性剂与PVC的混合

无论是作为主要改性剂还是与液体增塑剂共同使用,易耐®或易耐® HP系列改性剂产品都能够与PVC混合物实现有效的混合。因为易耐®及易耐®HP产品是高分子量的热塑性材料,与只含有液体增塑剂的体系来比,通常需要额外的剪切以均匀混合。易耐®HP系列产品所需的剪切较易耐®标准型为少,因而更容易获得均匀的混合效果。

不均一的混合使PVC制品无法达到最佳的物理性能,而且产品表面粗糙。混料不均匀还可能造成透明PVC产品的雾度提高,所以混合对于PVC制品来说是一个关键步骤。我们通常运用两步加工工艺来进行易耐®、易耐®HP与PVC混合物以及其它增塑剂和组分的混搅,先干混,再熔融混合,以避免共混物产生未熔融的PVC颗粒。

干混合

干混合可在传统设备中进行制备,比如高速搅拌机和带式搅拌机,Henschel或Welex。通常的搅拌步骤是先混合除了易耐®之外的所有混料组分。要确保所有的液体成分都被完全吸收并且在进一步加工之前混合物呈现状态为流动性良好的粉末。在添加易耐®之前混合料的温度必须降低到60度甚至更低。最好能够通过独立喂料机来将易耐®添加到挤出设备,尤其是添加超过50phr的易耐®产品时。如果是将易耐®添加到冷却的干粉中,应该低速搅拌直至完全分散。一定要注意含易耐®的干混料必须保持在60度以下的温度,以避免结块和不均匀的分散。

熔融混合

足够加热和剪切下的充分混合对于PVC和易耐®的混料很有必要。Banbury式密炼机、连续混炼机、Buss混炼机、高剪切双螺杆挤出机等专业设备都能够帮助取得更加充分的混合,极为有效。不建议使用单螺杆和低剪切双螺杆的挤出机,因为难以实现充分的搅拌和混合。当使用密炼机时,必须注意尽量避免雾度和“鱼眼”的形成。雾度,或者未混合好的PVC,是剪切过低或混合温度过低所造成的。这种情况可以通过设定下料温度至180-190°C之间以及在密炼过程中分批添加易耐®来改善。可以先添加1/3的易耐®, 另外2/3的易耐®在混炼温度达到182°C时再添加。PVC混料与易耐®的充分熔融是非常重要的。不充分的混合将导致无法实现易耐®系列产品能够提供的最优性能。未充分混合的迹象之一是薄膜中出现晶点和挤出物的粗糙表面。建议在混合后立刻检查混料的均匀性,方法就是按压混合物的薄膜并观察是否有未熔融的PVC颗粒。如需了解更多关于易耐®的混料加工工艺,请与杜邦的技术人员联系。

使用高剪切、同向旋转、双螺杆挤出机来进行熔融混合

如果使用同向旋转的双螺杆挤出机,能够产生足够的剪切力来实现PVC料与易耐®树脂改性剂的充分均匀混合。挤出机中剪切的力道和位置可以通过增加、移除反向螺棱以及捏合块或改变它们的位置来调整。一般来说,混料的粘度越低,为达到均匀共混所需要的剪切力就越高。过去的经验告诉我们,捏合块以及反向螺纹块的长度占螺杆总长度7-13%时通常对于Shore A硬度在70-95之间的PVC料能实现最佳的混合效果。当混料的硬度越高,粘度也会越高,所需的剪切力就应该降低,反之亦相反。在螺杆的设计之外,还可以通过保持喂料速率和产出的速度不变,提高螺杆的速度来增加剪切力。另外,降低机筒的温度,通过剪切来产生熔化所需的大部分热量也是帮助实现均匀分散和混合的一种方法。料斗一侧我们建议的料筒温度为120°C,渐渐提升到模头侧的170-190°C。为了避免聚合物的降解,熔融温度不能超过200度。必要时需要对料筒进行冷却降温来控制熔融温度。下表中是我们建议的螺杆设计以及初始配方,这是基于53mm螺杆的Werner & Pfleiderer挤出机而言。我们建议客户在尝试易耐®之前,先对自己的挤出机螺杆配置做一定的评估,然后通过调整捏合块和反向螺纹块来实现特定配方的最佳混料。

表一.  常规螺杆设计 (53mm W&P)

配方1

喂料

一区

二区

三区

四区

捏合块长度%1

I

45/152

90/180F

60/180

60/180

60/180

11.3

 

90/180F

90/180

KB/90N

60/180

60/60

8.1

 

 

60/60

45/30L

60/60

KB/30R

 

 

 

 

60/60

 

KB/30L

 

 

 

 

60/60

 

45/30L

 

 

 

 

 

 

90/30 (PVC tip)

 

II

45/45

90/180F

60/180

60/180

60/180

 

 

90/180F

90/180

KB/90N

60/180


KB/30R

 

 

 

60/60

45/90

60/60

KB/30L

 

 

 

 

60/60

 

45/30

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

90/30 (PVC tip)

 

1捏合块占比% = 捏合块和反向螺纹块长度/螺杆总长度

2螺杆简称代码 – 导程/长度 (mm); F = 喂料; KB = 捏合块; R = 正向右旋; L = 反向左旋; N = 中性

由于应用不同,PVC的配方各异,螺杆的设计与操作条件也应该做出相应的调整来实现最优混料。经验证明分步添加易耐®和易耐® HP产品能够有效提高混合的质量。理想状态下,PVC干混料应该被加入第一区,然后易耐®和易耐® HP在第二区加入。因为易耐®和易耐® HP的熔指更低,因而剪切时能够提供更多能量,帮助混料更好地分散。

以上建议并不能涵盖所有的加工情况,建议我们的用户根据特定的目的自行设计调整以达到最佳的效果。同时在生产过程中还请注意安全生产、工业标准以及设备厂家的各种要求。如果您在使用杜邦易耐®过程中有任何问题,请与杜邦技术人员联系,获取帮助。

表二:初始配方

 

PHR*

 

配料

I

II

PVC

100

100

易耐® 741

70

70

DOP

30

-

环氧大豆油

10

10

碳酸钙填料

25

25

热稳定剂

3

3

亚磷酸酯

1

1

聚乙烯蜡

4

4

肖氏硬度Shore A (10秒)

74

90

因为杜邦无法预见或控制客户使用产品的不同条件,所以杜邦并不保证在给出的情境下该信息的适用性或准确性以及产品的合适性。杜邦产品的用户应根据各自特定的目的自行测试从而确定产品的适用性。在此列出的数据属于产品特性的正常范围,但是不应该使用这些数据来确定产品规格限值或单独用作设计依据。此处所有信息不可视作进行操作的许可证明或侵犯任何专利权的建议。

 

配方1

喂料

一区

二区

三区

四区

捏合块长度%1

I

45/152

90/180F

60/180

60/180

60/180

11.3

 

90/180F

90/180

KB/90N

60/180

60/60

8.1

 

 

60/60

45/30L

60/60

KB/30R

 

 

 

 

60/60

 

KB/30L

 

 

 

 

60/60

 

45/30L

 

 

 

 

 

 

90/30 (PVC tip)

 

II

45/45

90/180F

60/180

60/180

60/180

 

 

90/180F

90/180

KB/90N

60/180


KB/30R

 

 

 

60/60

45/90

60/60

KB/30L

 

 

 

 

60/60

 

45/30

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

60/60

 

 

 

 

 

 

90/30 (PVC tip)