维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 Ｎｉｎｇｂｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２００７年第１／２期 ＡＳＡＪＰＶＣ共混改性技术在ＰＶＣ彩色共挤型材加工中应用研究 吴郁 宁波浙东塑料建筑材料有限公司 宁波 ３１５１０１ 摘要：本文概述了ＡＳＡ／ＰＶＣ共混改性彩色共挤型材的制备工艺，分析讨论了不同配比共混体系对共挤加工性能、 材料力学性能以及材料耐候性能的影响。 关键词：ＡＳＡ／ＰＶＣ共混改性耐候性 １概述 ＰＶＣ塑料门窗具有优异的节能隔声效果，目 型材表面色彩丰富多样，颜色牢固不易褪色。 前在国内已普及应用。由于ＰＶＣ分子结构中存在 ＡｓＡ聚合物是丙烯氰（Ａ）一苯乙烯（Ｓ）一丙 较不稳定的Ｑ—Ｃ１，因此纯ＰＶＣ加工的材料耐候性 烯酸酯（Ａ）无定型三元共聚物，其分子结构如 差，在户外容易受太阳光中紫外光线破坏而引起 下，其分子结构中无双键等不稳定基团，分子结 发黄发红等变色现象；金红石型Ｔｉ０２具有优异的 构稳定，具有优异的耐候性能，同时该材料具有 光折射效果，通过添加一定比例的金红石型Ｔｉ０２， 很好的力学性能，国外已广泛应用于汽车配件领 可以起到折射屏蔽紫外线效果，从而确保材料不 域。ＡＳＡ其溶解度参数６为９．６－９．８，与ＰＶＣ的溶 变色，因此市场上所见的ＰＶＣＩ＇￣窗型材通常以白 解度参数９．５—９．７非常接近，理论分析二者相容 色为主。近年来随着社会发展，人们对门窗材料 性很好，可以混合形成塑料合金，以改善ＰＶＣ材 表面彩色化需求越来越大。目前彩色ＰＶＣ型材一 料力学性能。试验通过ＡＳＡ与ＰＶＣ根据不同比例进 般是通过在干混料中直接添加颜料进行着色，但 行共混造粒，主机采用锥形双螺杆挤出机，辅机 因配色原因，材料配比中不能添加足量的Ｔｉ０２（一 采用专用单螺杆挤出机，通过共挤形成彩色共挤 种白色颜料），以致产品在户外耐候性较差、型 复合型材：分析讨论了不同共混配比对共挤加工 材色彩选择性非常小。一种采用具有优异耐候性 性能、制品表面硬度、力学性能以及耐候性能的 能的高分子材料作为共挤层材料，将其与ＰＶＣ主 影响。 体材料共挤形成复合材料的共挤加工技术，可使 －￣ＣＨ＿，－ Ｈ—ｃ —ｆＨ－－ＣＨ，．－ Ｈ ◎ （：Ｈ， ２试验部分 ２．１试验主要原料 ＳＧ－５型ＰＶＣ树脂 上海氯碱化工有限公司 Ｌａｒａｎｓ ＡＳＡ树脂 德国ＨＡＳＦ化学公司 Ｔ－１０９稳定剂 阿托菲纳化学公司 Ｄ３２０抗冲改性剂 阿托菲纳化学公司 颜料 德国ＢＡＳＦ化学公司 维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 ２００７年第１／２期 Ｎｉｎｇｂｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｌ９ ２．２试验仪器及设备 ＦＭ一５００／１７５０进口混料机组 ＳＪＺ５５／ｌＯ０锥形双螺杆造粒机组 ＣＯＮ６３锥形双螺杆挤出生产线 Ｃ０－３２ ＴＨＥＹＳＨ０Ｎ共挤机 ＬＵＸＯＲ ８０自动上料干燥机 德国ＴＨＹＳＳＥＮ设备制造公司 上海经纬挤出机械制造有限公司 奥地利ＴＨＥＹＳＨＯＮ设备制造公司 奥地利ＴＨＥＹＳＨ０Ｎ设备制造公司 德国摩丹干燥设备公司 ＨＳ８ＯＮＰ共挤型材模具 ＷＳＤ一ⅡＩ型色度仪 低温落锤试验机 ＸＪＪ一５简支梁冲击试验机 奥地利Ｔ０ＰＦ模具制造公司 北京康光仪器有限公司 河北承德金键检测仪器公司 河北承德金键检测仪器公司 山东莱州市试验机总厂 江苏中铭仪器有限公司 ）（ＨＲＤ一１５０塑料洛氏硬度计 ＱＵｖ紫外线加速耐候试验机 ２．３试样制备 １）试验以浅灰色（ＲＡＬ ７０３５）为参照颜色， 按照配方比例（见表１），使用ＦＭ一５００／１７５０德 国ＴＨＹＳＳＥＮ进口混料机组进行混料，形成适合挤 出加工的四种干混料。 表１试验干混料配比 配比ｌ 配比２ 纯ＡＳＡ干混科 ＡＳＡ：ＰＶＣ＝２：１干混料 配比３ 配比４ ＡＳＡ：ＰＶＣ＝ｌ：ｌ干混料 纯ＰＶＣ干混科 ２）本试验共挤机选用单螺杆挤出机，该机 适合粒料挤出加工，因此需要对上述四个配比干 料结块。 ４）共挤挤出，共挤模具设计要求必须使基 混料进行造粒，我们采用锥形双螺杆造粒机组进 材与共挤层在定型段具有相同的流速，同时具有 行造粒：制成粒径约３ｍｍ的粒料； 一定的压缩比，以保证共挤异型材挤出时粘接良 ３）ＡＳＡ粒料以及共混粒料具有吸水性，含水 量在０．３％左右，必须经烘干处理，否则表面会出 好，共挤层厚度均匀。我们以ＣＯＮ６３奥地利 ＴＨＥＹＳＨＯＮ挤出机为主机、Ｃ ３２ ＴＨＥＹＳＨＯＮ共挤机 现麻点、不光等缺陷，试验中采用德国摩丹ＬＵＸＯＲ ８０干燥机对配比１粒料在８０℃干燥３ｄ，时，对配比 ２、配比３粒料在５５℃干燥２ｄ，时，配比４粒料在５Ｏ 为辅机、以ＨＳ８ＯＮＰ共挤型材模具为试验模具进行 共挤挤出四种试验配比的共挤产品，技术先进的 进口挤出设备和模具确保制品共挤层厚度均匀， 便于进行试验对比； ℃干燥ｌｄ，时；ＰＶＣ粒料烘干温度相对要低，主要 是ＰＶＣ本身材料含水率较低，同时避免高温使材 共挤挤出加工工艺流程如图所示： Ｉ共挤材混 遍 Ｈ ｌ 主材混料 ｔ－＊ｔ共挤机挤ｈ 共挤机头 冷却真空 —ｆ＋士ｎ枝山 Ｉ ｌ。 复合成型 Ｉ……一ｌ －．－ 定型 图ｌ ＡＳＡ／ＰＶＣ共混改性彩色共挤型材工艺流程 维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 Ｎｉｎｇｂｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２００７年第！／２期 四种配比产品生产工艺参数如表２所列： 表２生产工艺参数 工艺参数 配比１ 配比２ 配比３ 配比４ 共挤筒区１温度共挤筒区２温度共挤筒区３温度（℃） （℃） （℃） １８０ １８５ １９０ １７８ １８２ １８５ １７５ １８２ １８５ １７５ １８２ １８５ 过渡连接体温度共挤口模共挤转速 共挤熔压 共挤熔体温度 （℃） （℃） １９５ １９０ １２．０ １７６ １９５ １９０ １９０ １３．０ １８５ １９２ １９０ １９０ １３．５ ２０１ １９１ １９０ １９０ １３．５ ２１０ １９０ 温度（Ｒ．Ｐ．Ｍ） （Ｂａｒ） （℃） ５）试样经４８小时室温稳定放置，分别对配 比１、配比２、配比３和配比４试样按照 ＧＢ／Ｔ８８１４—２００４门、窗用未增塑聚氯乙烯（ＰＶＣ—Ｕ） 型材检验标准进行硬度、单缺口简支梁冲击强 度、低温落锤冲击强度（一１０＂Ｃ，ｌｋｇ，１．５ｍ，１Ｏ 个试样）测试，结果如表３： 表３共混改性材料力学性能 检测项目 试样共挤层厚度 硬度 （衄） （ＨＲＲ） （ｋＪ／ｍ２） 配比１ ０．３８ ７５ ３７．５ ０ 配比２ ０．３５ ７８ ３５．８ ０ 配比３ ０．３２ ８３ ３４．８ ０ 配比４ ０．３２ ８９ ３２．０ １ 简支梁冲击强度低温落锤冲击破裂数（个） 有无共挤层剥离现象 无剥离 无剥离 无剥离 无剥离 ６）采用ＱＵＶ紫外线加速耐候试验机，分别 对配比１、配比２、配比３和配比４试样进行人 Ｗ／ｍ ，箱内温度：（３５－４０）℃，黑板温度（６３４－３） ℃，相对湿度：（６５±５）％，降雨周期： １８ｍｉｎ／ｌＯ２ｍｉｎ，老化时间４０００小时。测试结果 如表所列： 工老化测试，试验条件为：６．５ｋＷ氙灯，波长 （３００－８９０）ｎｍ范围内辐射强度为（１０００４－２００） 表４老化性能 老化前试样（浅灰色） 配比 Ｌ ａ ｂ △Ｅ ４０００ｈ老化后 配比１ 配比２ 配比３ 配比４ ６４．５ ６４．８ ６４．６ ６４．４ 一ｌＩ ９０ 一１．９２ 一１．８７ 一１．８６ １．０３ １．０５ １．０８ １．０６ ０．８２ １．４６ ２．２８ ４．１６ ３结果与讨论 １）通过对四种配比的共混改性材料共挤挤 出工艺进行比较分析，加工工艺参数变化较小， 维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 ２００７年第ｌ／２期 Ｎｉｎｇｂｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２ｌ 表明ＡＳＡ与ＰＶＣ两种树脂相容性很好，流变性能、 热膨胀系数非常接近；试验结果与理论相符；配 方ｌ螺杆转速较慢，但试样共挤层厚度值较大， 表明纯ＡＳＡ流动特性要好于ＰＶＣ。 种配比试样表面硬度进行对比，结果表明ＡＳＡ材 料表面硬度明显要小于ＰＶＣ，配比３与配比４硬 度值比较接近，ＰＶＣ在共混体系中能够提高材料 表面硬度，有利于挤出加工，改善表面质量。 ２）表３显示四种配比的共混改性材料力学性 ４）试验采用浅灰色作为试验颜色，主要是 能，测试结果表明，ＡＳＡ材料低温抗冲击性能明 显优于ＰＶＣ，表３中显示配比２、配比３与配比４简 支梁冲击强度明显提高，表明ＡＳＡ与ＰＶＣ共混可以 提高ＰＶＣ材料的韧性，ＡＳＡ在共混体系中起到抗冲 改性剂的作用；分析认为ＡＳＡ属无定型三元共聚 物，由于ＡＳＡ结构中引入了丙烯酸酯橡胶，其玻 璃化转变温度Ｔｇ为一５Ｏ。Ｃ，使其共聚物具有极好 的抗冲击性，尤其是低温抗冲击性能优良。 ３）实际加工过程中配比ｌ、配比２材料在挤 出１ｏ－－２０分钟后就出现型材表面拉痕，分析原 因主要是材料在冷却过程中表面ＡＳＡ层冷却速率 较快，牵引移动过程中与真空冷却定型模真空气 槽发生硬性摩擦，导致表面出现较多摩擦痕，同 时在水箱内冷却过程中与定型插板摩擦易产生 拉痕：而试验结果显示配比３、配比４在挤出过 程中基本没有出现较明显的摩擦痕；表３中对四 ４结论 ＡＳＡ与ＰＶＣ树脂相容性很好二者可共混使用， 共混改性材料的挤出加工工艺温度与采用纯ＰＶＣ 无明显变化：采用ＡＳＡ／ＰＶＣ共混改性材料作为共 挤层材料，可以明显提高ＰＶＣ彩色型材的耐候性； 参考文献 ［１］武利民。塑料，１９９２，２１（４） １４—１７ ［２］刘信社，张广成，姜晴莉。化学建材，２００４，９： ｌ１一ｌ３ ［３］朱复华。挤出理论及应用．中国轻工业出版社， 便于对比试验前后颜色变化：通过人工老化试 验，对颜色变化测试，结果表明纯ＡＳＡ产品颜色 变化最小，耐候性最好，纯ＰＶＣ产品耐候性最差。 分析认为ＡＳＡ为饱和主链结构，不含双键，因此 对紫外线的耐受能力很强，大分子链中的羰基和 氰基具备较强的耐紫外线能力，而苯环是典型的 稳定结构，很难发生光化学反应，因此材料本身 不易被紫外光破坏引起材料颜色变化；而ＰＶＣ分 子结构中存在较活泼的Ｑ－Ｃｌ，容易被紫外线破 坏引起分子断链产生活泼的双键结构，当分子结 构中有连续的共轭双键产生后，材料就会产生显 色现象。人工老化检测结果显示配比２、配比３的 △Ｅ值明显低于配比４，表明通过ＡＳＡ与ＰＶＣ共混 改性，可以提高ＰＶＣ材料耐候性能；主要是通过 共混后材料表面暴露的ＰＶＣ分子比例减少，因而 降低材料表面颜色变化程度。 通过共混改性可以提高共挤材料的力学性能，同 时可以改善共挤层材料表面硬度，更便于挤出加 工。 ２００１ ［４］顾宜。材料科学与工程基础．化学工业出版社， ２００２
