Método de diseño de fórmulas de PVC

Conocimiento del diseño de fórmulas de PVC

La resina de cloruro de polivinilo (PVC) pura pertenece a un tipo de polímero altamente polar con grandes fuerzas intermoleculares, lo que conduce a la temperatura de ablandamiento del PVC y a su fusión. La temperatura es relativamente alta y generalmente requiere 160 ~ 210 ℃ para su procesamiento. Además, los grupos de cloro sustituidos contenidos en la molécula de PVC pueden provocar fácilmente la reacción de deshidrocloración de la resina de PVC, provocando así la reacción de degradación del PVC. Por lo tanto, el PVC es extremadamente inestable al calor. El aumento de temperatura promoverá en gran medida la reacción de deshidrocloración. El PVC puro se deshidratará a 120°C. Comienza la reacción de eliminación de HCL, lo que produce la degradación del PVC. En vista de las dos deficiencias anteriores,

El PVC necesita agregar aditivos durante el procesamiento para producir una variedad de productos blandos, duros, transparentes, con buen aislamiento eléctrico, espuma y otros productos que satisfagan las necesidades de las personas. Al seleccionar el tipo y la dosis de aditivos, se deben considerar todos los factores de manera integral, como las propiedades físico-químicas, las propiedades de flujo y las propiedades de moldeo, para finalmente establecer la fórmula ideal. Además, también debemos elegir el modelo de resina según los diferentes usos y métodos de procesamiento. La combinación de diferentes tipos de resinas de PVC y diversos aditivos es lo que solemos llamar diseño de fórmula de PVC. Entonces, ¿cómo llevar a cabo un diseño de fórmula específico? A continuación se explicará profundizando en la selección de cada materia prima y materiales auxiliares. Espero que sea de ayuda para todos.

1. Selección de la resina

En la industria, la viscosidad o valor K se utiliza comúnmente para representar el peso molecular promedio (o grado promedio de polimerización). El peso molecular de la resina está relacionado con las propiedades físicas y mecánicas del producto. Cuanto mayor es el peso molecular, mayor es la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto y el módulo elástico del producto, pero la fluidez y plasticidad de la resina fundida disminuye. Al mismo tiempo, los diferentes procesos de síntesis dan lugar a diferencias en la forma de la resina. Lo que comúnmente vemos es la resina suelta producida por el método de suspensión, comúnmente conocida como resina SG. Su estructura es suelta, la forma de la superficie es irregular. la sección transversal es porosa y similar a una malla. Por lo tanto, la resina tipo SG absorbe el plastificante rápidamente y plastifica rápidamente. Los principales usos de la resina en suspensión se muestran en la siguiente tabla. La resina del método de emulsión es adecuada para la pasta de PVC para producir cuero artificial.

Método de suspensión modelos de resina de PVC y usos principales

Usos principales de los niveles de modelo

SG1 Material de aislamiento eléctrico avanzado Grado A

SG2 一Materiales aislantes eléctricos de nivel A, películas

Productos blandos generales de nivel B, nivel II

SG3 Materiales aislantes eléctricos de nivel A, películas agrícolas, películas para superficies de cuero artificial

Sandalias totalmente de plástico Grado B y Grado II

Películas industriales y civiles SG4 Grado A

Mangueras Grado B y Grado II, cuero artificial, tuberías de alta resistencia

SG5 Productos transparentes Grado A

Grado B, Grado II tubos duros, láminas, monofilamentos, conductos, perfiles

SG6 Registros Grado A, láminas transparentes

Nivel 1 B, placa dura de nivel 2, varilla de soldadura, fibra

SGG7 Botella de nivel 1 A, lámina transparente

Nivel 1 B, accesorios de tubería rígidos moldeados por inyección de nivel 2, resina de percloroetileno

2. Sistema plastificante

La adición de plastificante puede reducir la fuerza entre las cadenas moleculares de PVC y aumentar la temperatura de transición vítrea y el flujo del plástico de PVC, tanto la temperatura como el punto de fusión del contenido. Los microcristales se reducen y el plastificante puede mejorar la plasticidad de la resina, haciendo que el producto sea suave y con buena resistencia a las bajas temperaturas.

Cuando el plastificante está por debajo de 10 partes, el efecto sobre la resistencia mecánica no es evidente. Cuando se añaden aproximadamente 5 partes de plastificante, la resistencia mecánica es la más alta, lo que se denomina antiplastificación. fenómeno.

Generalmente se cree que el fenómeno antiplastificación es el efecto de agregar una pequeña cantidad de plastificante para aumentar la movilidad de las cadenas macromoleculares, ordenando las moléculas y produciendo microcristales. La resistencia al impacto de los productos duros con una pequeña cantidad de plastificante es menor que la de los productos sin plastificante. Sin embargo, después de aumentar a una determinada dosis, la resistencia al impacto aumenta con el aumento de la dosis, lo que cumple con la ley universal. Además, cuando se añade plastificante, la resistencia al calor y la resistencia a la corrosión del producto disminuyen. Por cada parte adicional de plastificante, la resistencia al calor de Martin disminuye entre un 2 y un 3%. Por lo tanto, generalmente no se añade ningún plastificante a los productos duros o se añade menos plastificante. A veces se añaden algunas partes de plastificante para mejorar la fluidez del procesamiento.

Los productos blandos requieren una gran cantidad de plastificante. Cuanto mayor sea la cantidad de plastificante, más blando será el producto.

Los tipos de plastificantes incluyen ftalatos, ésteres lineales, epoxi, fosfatos, etc. En términos de su desempeño integral, DOP es una mejor variedad y puede usarse para En las fórmulas de varios productos de PVC, ésteres lineales como el DOS son plastificantes resistentes al frío y se han utilizado durante mucho tiempo en películas agrícolas. Tienen poca compatibilidad con el PVC. Generalmente, no son adecuados más de 8 partes de plastificantes epoxi. Además de buena resistencia al frío, también tiene resistencia al calor y a la luz. Resistencia, especialmente cuando se usa junto con estabilizadores de jabón metálico, tiene un efecto sinérgico. La dosis general de plastificante epoxi es de 3 a 5 partes. Los productos de alambres y cables deben ser retardantes de llama y se deben utilizar plastificantes con propiedades eléctricas relativamente buenas. El PVC en sí es retardante de llama, pero los productos blandos plastificados son en su mayoría inflamables. Para hacer que los productos de PVC blando sean retardantes de llama, se deben agregar plastificantes retardantes de llama como ésteres de fosfato y parafinas cloradas. Estos dos tipos de plastificantes también son mejores que. otros plastificantes, pero a medida que aumenta la cantidad de plastificante, las propiedades eléctricas generalmente muestran una tendencia a la baja. Para productos de PVC utilizados con fines no tóxicos, se deben utilizar plastificantes no tóxicos como el aceite de soja epoxidado. En cuanto a la cantidad total de plastificante, ésta deberá variar según los requerimientos de suavidad del producto, su uso, proceso y ambiente de uso. Generalmente, el proceso de calandrado se utiliza para producir películas de PVC y la cantidad total de plastificante es de aproximadamente 50 partes. La película soplada es un poco menor, normalmente de 45 a 50 partes.

3. Sistema estabilizador

El PVC se procesa a altas temperaturas y puede liberar fácilmente HCL, formando una estructura de polieno inestable. Al mismo tiempo, el HCL tiene un efecto autocatalítico y degradará aún más el PVC. Además, si hay oxígeno o iones como hierro, aluminio, zinc, estaño, cobre y cadmio, catalizará la degradación del PVC y acelerará su envejecimiento. Por lo tanto, los plásticos sufrirán diversos fenómenos indeseables, como decoloración, deformación, grietas, resistencia mecánica reducida, propiedades de aislamiento eléctrico reducidas, fragilidad, etc. Para solucionar estos problemas es necesario añadir estabilizantes a la fórmula, especialmente estabilizadores térmicos. Los estabilizadores para PVC incluyen estabilizadores térmicos, antioxidantes, absorbentes de rayos UV y agentes quelantes. Al diseñar la fórmula, se seleccionan diferentes variedades y cantidades de estabilizadores de acuerdo con los requisitos de uso del producto y los requisitos de la tecnología de procesamiento.

(1) Estabilizador térmico

El estabilizador térmico debe ser capaz de capturar el HCL autocatalítico liberado por la resina de PVC, o la estructura de poliolefina inestable que se puede generar con la resina de PVC. como reacción aditiva para prevenir o reducir la descomposición de la resina de PVC. Generalmente se consideran las características, funciones y requisitos del producto del estabilizador térmico seleccionado en la fórmula. Por ejemplo:

Los estabilizadores de sales de plomo se utilizan principalmente en productos duros. Los estabilizadores de sal de plomo tienen las características de buenos estabilizadores térmicos, excelentes propiedades eléctricas y precios bajos. Sin embargo, es altamente tóxico y puede contaminar fácilmente los productos, por lo que sólo puede producir productos opacos. En los últimos años han aparecido en gran número estabilizadores compuestos y los estabilizadores de un solo componente corren el riesgo de ser sustituidos. Las características de los estabilizadores compuestos son una fuerte especificidad, baja contaminación e ingredientes fáciles de usar en las empresas de procesamiento. Sin embargo, al no existir un estándar unificado, los estabilizadores compuestos de cada empresa varían mucho.

Los estabilizadores de bario-cadmio son un tipo de estabilizadores térmicos con mejores prestaciones. Es ampliamente utilizado en películas agrícolas de PVC. Por lo general, el bario, el cadmio y el zinc se utilizan en combinación con fosfitos orgánicos y antioxidantes.

Los estabilizadores de calcio y zinc se pueden utilizar como estabilizadores no tóxicos en envases de alimentos, equipos médicos y envases farmacéuticos. Sin embargo, su estabilidad es relativamente baja cuando la cantidad de estabilizadores de calcio es grande, la transparencia es. pobre y es fácil de rociar.

Los estabilizadores de calcio y zinc generalmente utilizan polioles y antioxidantes para mejorar su rendimiento. Recientemente, han aparecido en China estabilizadores compuestos de calcio y zinc para tuberías rígidas. Shenzhen Sendeli Plastic Additives Co., Ltd. ha desarrollado con éxito la serie CZX de estabilizadores de calcio y zinc no tóxicos, que pueden satisfacer la producción de tuberías y accesorios rígidos y son utilizados en lotes por fabricantes de tuberías como Lesso.

Los estabilizadores térmicos de organoestaño tienen un mejor rendimiento y son una mejor variedad para productos duros de PVC y productos transparentes. En particular, el octilestaño casi se ha convertido en un estabilizador indispensable para productos de embalaje no tóxicos, pero su precio es relativamente caro. .

Como estabilizadores auxiliares se suelen utilizar estabilizadores epoxi. Este tipo de estabilizador puede mejorar la estabilidad de la luz y el calor cuando se usa junto con un estabilizador de bario, cadmio, calcio y zinc, pero su desventaja es que es fácil de purgar. También se utilizan como estabilizadores auxiliares polioles y fosfitos orgánicos.

En los últimos años también han aparecido estabilizadores de tierras raras y estabilizadores a base de hidrotalcita. La característica principal de los estabilizadores de tierras raras es su excelente rendimiento de procesamiento, mientras que la hidrotalcita es un estabilizador no tóxico.

(2) Antioxidantes

Durante el procesamiento y uso de los productos de PVC, estos se oxidan por la acción del calor y los rayos ultravioleta, y su degradación oxidativa está relacionada con la generación de radicales libres. El principal antioxidante es un terminador de cadena o eliminador de radicales libres. Su función principal es combinarse con los radicales libres para formar compuestos estables para terminar la reacción en cadena. El principal antioxidante del PVC es generalmente el bisfenol A. También existen antioxidantes auxiliares o descomponedores de peróxido de hidrógeno. Los antioxidantes auxiliares del PVC son el fosfito de trifenilo y el fosfito de benceno diisooctil. El uso combinado de antioxidantes primarios y auxiliares puede ejercer un efecto sinérgico.

(3) Absorbedor ultravioleta

Los productos de PVC utilizados en exteriores están expuestos a los rayos ultravioleta en su sensible rango de longitud de onda, y las moléculas de PVC se excitan o sus enlaces químicos se destruyen, provocando radicales libres. La reacción en cadena promueve la degradación y el envejecimiento del PVC. Para mejorar la capacidad de resistir los rayos ultravioleta, a menudo se añaden absorbentes de ultravioleta. Los absorbentes de UV comúnmente utilizados para PVC incluyen triazina-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD y OBS. La triazina-5 tiene el mejor efecto, pero la película es ligeramente amarilla debido a su color amarillo, que se puede mejorar agregando una pequeña cantidad de azul de ftalocianina. UV-9 se usa comúnmente en películas agrícolas de PVC y la dosis general es de 0,2 a 0,5 partes. TBS, BAD y OBS, que son ácidos salicílicos, tienen efectos suaves. Cuando se usan junto con antioxidantes, lograrán buenos efectos antienvejecimiento. Para productos no transparentes, la resistencia a la intemperie generalmente se mejora agregando dióxido de titanio rutilo que protege la luz. En este momento, si se agrega un absorbente de rayos UV, se requiere una gran cantidad, lo que no es muy rentable.

(4) Agente quelante

En el sistema de estabilización del plástico PVC, los fosfitos que a menudo se añaden no sólo son antioxidantes auxiliares, sino que también actúan como agentes quelantes. Puede formar complejos metálicos con iones metálicos nocivos que favorecen la eliminación del HCL del PVC. Los fosfitos comúnmente utilizados incluyen fosfito de trifenilo, fosfito de diisooctilo y fosfito de difeniloctilo. En la película agrícola de PVC, la dosis general es de 0,5 a 1 parte. Cuando se usa sola, se colorea fácilmente en la etapa inicial y tiene poca estabilidad térmica. Generalmente se usa junto con jabones metálicos

IV. Lubricante

La función de los lubricantes es reducir la fricción entre el polímero y el equipo, así como la fricción interna entre las cadenas moleculares del polímero. La primera se llama lubricación externa y la segunda se llama lubricación interna. Los que tienen lubricación externa como aceite de silicona, parafina, etc., y los que tienen lubricación interna como monoglicéridos, alcohol y ésteres estearílicos, etc. En cuanto a los jabones metálicos, tienen ambos. Además, cabe señalar que el término lubricación interna y externa es solo un término habitual para nosotros y no existe un límite obvio. Algunos lubricantes desempeñan funciones diferentes en diferentes condiciones, como el ácido esteárico, que puede desempeñar un papel en condiciones bajas. Temperaturas o en pequeñas cantidades Tiene efecto de lubricación interna, pero cuando la temperatura aumenta o aumenta la dosis, su efecto de lubricación externa gradualmente se vuelve dominante. También hay un caso especial del estearato de calcio, que se usa como lubricante externo cuando se usa solo. , pero cuando se combina con plomo duro Cuando se usa junto con parafina, etc., se convierte en un lubricante interno que favorece la plastificación.

En los plásticos rígidos de PVC, el exceso de lubricante provocará una reducción de la resistencia y también afectará a las operaciones del proceso.

En el caso de productos inyectables, se producirá descamación, especialmente cerca de la puerta. Para productos inyectables, la dosis total de ácido esteárico y parafina es generalmente de 0,5 a 1 parte: para productos extruidos, generalmente no es más de 1 parte.

En la formulación de productos blandos, demasiado lubricante provocará escarcha y afectará a la resistencia, la soldadura de alta frecuencia y la imprimibilidad del producto. Muy poco lubricante se adherirá al rodillo. En el caso de películas sopladas, muy poco lubricante se adherirá al troquel y fácilmente provocará que el plástico se coque en el molde. Al mismo tiempo, para mejorar el fenómeno pegajoso de la película soplada, es aconsejable añadir una pequeña cantidad de monoglicérido lubricante interno. Cuando se producen productos blandos de PVC, la cantidad de lubricante añadido es generalmente inferior a 1 parte.

5. Rellenos

Añadir ciertos rellenos inorgánicos como extensores al PVC para reducir costes y mejorar determinadas propiedades físicas y mecánicas (como dureza, temperatura de distorsión por calor, estabilidad dimensional y contracción reducida) , mayor aislamiento eléctrico y resistencia a las llamas. En los últimos años, la nanonización de rellenos inorgánicos y su aplicación a plásticos como modificadores ha sido un punto de investigación, y se han logrado algunos resultados de investigación, como el endurecimiento y fortalecimiento del nanocarbonato de calcio. El problema importante a resolver es cómo dispersar el nano. Productos uniformemente en plástico.

En el proceso de extrusión dura, los rellenos generales para los productos de PVC son el carbonato cálcico y el sulfato de bario. Para productos moldeados por inyección, que requieren buena fluidez y tenacidad, generalmente son adecuados el dióxido de titanio y el carbonato de calcio. El contenido de relleno de los productos duros tiene poco efecto sobre el rendimiento del producto si está dentro de las 10 partes. En los últimos años, para reducir costos, la gente ha estado agregando rellenos vigorosamente, lo que es perjudicial para el rendimiento del producto.

En términos de productos blandos, agregar una cantidad adecuada de relleno hará que la película tenga buena elasticidad, una superficie lisa, seca y no brillante, y tenga las ventajas de una alta resistencia a la presión térmica y una pequeña deformación permanente. . En las formulaciones de productos blandos se utilizan comúnmente cargas como talco, sulfato de bario, carbonato de calcio, dióxido de titanio y arcilla. Entre ellos, el talco en polvo tiene menos impacto en la transparencia. Al producir películas, la cantidad de relleno puede llegar a 3 partes y una cantidad mayor afectará el rendimiento. Al mismo tiempo, preste atención a la finura del relleno, de lo contrario se formarán fácilmente bloques rígidos y provocarán que el plástico se rompa. El carbonato de calcio se agrega principalmente a los cables de capa adherida ordinarios; se agrega arcilla calcinada a la capa adherida de cables de grado aislado para mejorar la resistencia al calor y el aislamiento eléctrico del plástico. Además, también se puede añadir trióxido de antimonio como carga a productos blandos para mejorar la resistencia a las llamas de los productos.

En particular, se señala que los estabilizadores de calcio y zinc comunes actuales tendrán reacciones de color diferentes al carbonato de calcio altamente cargado, principalmente enrojecimiento. Esto a menudo no se debe a una estabilidad insuficiente de los estabilizadores de calcio y zinc. , pero al carbonato de calcio la influencia de ciertas impurezas en él. Se recomienda que al seleccionar materiales, intente utilizar polvo de carbonato de calcio ligero ultrafino con buena blancura y sin ingredientes activos como relleno, lo que puede reducir las reacciones adversas.

6. Colorantes

Los colorantes utilizados en los plásticos PVC son principalmente pigmentos orgánicos y pigmentos inorgánicos. Los plásticos de PVC tienen requisitos más altos para los pigmentos, como resistencia a altas temperaturas durante el procesamiento, no verse afectados por HCL, no migración durante el procesamiento, resistencia a la luz, etc. Los más utilizados son: (1) El rojo incluye principalmente pigmentos azoicos solubles, pigmentos inorgánicos de rojo cadmio, pigmentos rojos de óxido de hierro, rojo de ftalocianina, etc. (2) El amarillo incluye principalmente amarillo de cromo, amarillo de cadmio y amarillo fluorescente, etc.; 3) Azul El color principal es azul de ftalocianina (4) el verde es principalmente verde de ftalocianina (5) el blanco es principalmente dióxido de titanio (6) el violeta es principalmente violeta plástico (7) el negro es principalmente negro de carbón; Además, los agentes blanqueadores fluorescentes se utilizan para blanquear, el polvo de oro y el polvo de plata se utilizan para la impresión en color y el polvo nacarado confiere a los plásticos un astigmatismo similar al de una perla.

7. Agente espumante

Los agentes espumantes utilizados en el PVC son principalmente el agente espumante ADC, el azobisisobutironitrilo y los agentes espumantes inorgánicos. Además, las sales de plomo y cadmio también contribuyen a la formación de espuma, lo que puede reducir la temperatura de descomposición del agente espumante AC a aproximadamente 150 ~ 180 ℃. La dosificación del agente espumante depende de la proporción de espuma.

8. Retardantes de llama

Todos los plásticos utilizados en materiales de construcción, aparatos eléctricos, automóviles y aviones deben ser retardantes de llama. Generalmente, los compuestos que contienen halógeno, antimonio, boro, fósforo, nitrógeno, etc. tienen efectos retardantes de llama y pueden usarse como retardantes de llama.

El plástico de PVC rígido es inherentemente retardante de llama debido a su alto contenido de cloro. Agregar retardantes de llama a cables de PVC, paredes decorativas y cortinas de plástico puede aumentar su resistencia a las llamas. Retardantes de llama de uso común, como parafina clorada, trióxido de antimonio (2 a 5 partes) y ésteres de fosfato. Los ésteres de fosfato y los plastificantes que contienen cloro también son retardantes de llama.