第八章 PVC树脂加工助剂汇总
PVC木塑原料助剂性能与作用机理
PVC木塑原料助剂性能与作用机理一：常用助剂1：相容剂（偶联剂.交联剂）（加工助剂）2：稳定剂（加工助剂）3：润滑剂（加工助剂）4：发泡剂（功能助剂）5：发泡调节剂（功能助剂）6：增塑剂（加工助剂）7：增韧剂（功能助剂）抗冲击改性剂（功能助剂）8：着色剂（功能助剂）9：阻燃剂（功能助剂）10：加工助剂二：填充料1：三：聚合物1聚录乙烯四：原料中影响木塑复合材料（WPC）性能的因素常见问题挤出过程常见问题1：相容剂（偶联剂.交联剂）作用：1. 化学键合机理：偶联剂在木质纤维界面有可能形成部分共价键2. 润湿机理：偶联剂改善了木质纤维与聚合物之间的润湿作用。
3. 位阻即分散机理：偶联剂降低了物料表面张力，形成位阻效应。
4. 约束层机理：偶联剂在木质材料与聚合物之间形成高度交联的界面区域，该区域的模量介于木质与聚合物之间。
5. 变形层机理：偶联剂在木质材料与聚合物之间产生坚韧、柔韧的层界面。
6. 弱边界层机理：偶联剂消除了木质材料与聚合物之间的弱边界。
7. “分子桥”作用：偶联剂能在木粉与高聚物之间建立起具有特殊功能的“分子桥”。
8. 补强作用：偶联剂能提高木塑复合材料多项机械强度，有些参数可高达300%。
以上所列举的偶联剂的作用与机理并不是说随便哪一种偶联剂都能全部具备，但偶联剂是具有两种结构的化学物质是肯定的。
它们分子中的一部分官能团可与高分子材料中的分子链进行化学反应或是物理缠绕。
另一部分官能团可与填充物中的粉体表面反应，形成键合，从而达到“偶联”作用。
改善木塑界面结合，降低基体黏度，提高交联，减少吸水度，促进分散，提高强度，保持机械性能马来酸酐接枝聚烯烃、丙烯酸树脂、铝酸酯、钛酸酯、硅烷氧基、硼酸酯等木塑复合材料是高填充的材料，而亲水性的木质材料与的疏水性的聚烯烃相容性比较差，影响了木塑复合材料的性能，此外，氢键的作用也导致木纤维之间的作用力增强，从而影响木纤维在塑料基体中的分散。
因此，在木塑复合材料的研制中需要解决的最大问题是如何使木质材料和塑料基体之间具有良好的界面相容性。
PVC加工助剂
Shanghai Zhehua Chemical Materials Co.,Ltd.1塑料加工助剂一、产品简介PVC 制品工业配方体系通常要填充大量的无机粉体，尤其是碳酸钙。
由于碳酸钙成份差异、颗粒粒径分布难以控制、吸油值和比表面积波动等因素导致PVC 加工流动性差、塑化性能不好。
使得PVC 制品加工过程稳定性差，批次间PVC 制品质量不稳定、波动大，尤其是PVC 制品力学性能波动异常大。
碳酸钙企业通常选用硬脂酸、铝酸酯、钛酸酯等偶联剂加以处理，以改善碳酸钙的亲油性。
但传统偶联剂多的亲油链段为烷烃基，与PVC 相容性差，延迟PVC 塑化，反而影响PVC 的加工性能且损伤PVC 的力学性能。
CA-40是一类丙烯酸酯聚合物，是PVC 的高效塑化助剂，而且与PVC 相容性极好，不仅可以大幅度提高PVC 的塑化性能，改善PVC 熔体流动性，还赋予PVC 制品更高的力学性能。
CA-40处理的CaCO 3粉体，可以完全消除碳酸钙生产过程中各种因素引起PVC 制品加工过程的波动和PVC 制品力学性能异常劣化。
CA-40用于处理CaCO 3，应用于PVC 制品中，可以促进CaCO 3粉体与PVC 熔体的高效熔合，实现CaCO 3颗粒界面与PVC 强效的粘接性，改善PVC 的塑化性能和PVC 熔体的加工流动性，提高PVC 制品表面光泽，极大地提高PVC 制品的冲击韧性、拉伸强度和抗撕裂性。
尤其对难以分散的纳米碳酸钙特别有效。
二、产品特点CA-40加工助剂不同于传统硬脂酸、钛酸酯、硼酸酯、铝酸酯等偶联剂，它具有如下特点：•完全消除碳酸钙企业产品批次间生产因素引起质量的波动；Shanghai Zhehua Chemical Materials Co.,Ltd.2•赋予CaCO3更优异的PVC塑化性能和PVC加工流动性；•更高的PVC制品表面光泽；•更突出的PVC环刚度、拉伸性能、冲击韧性和抗撕裂强度等力学性能；•在PVC制品中更高的碳酸钙填充量。
PVC型材常用助剂及配方设计
PVC型材常用助剂及配方设计常用的PVC型材助剂有稳定剂、增塑剂、润滑剂、填充剂、着色剂等。
下面将分别介绍这些助剂的作用和配方设计。
1.稳定剂：稳定剂是防止PVC型材在加工和使用过程中分解和颜色变化的重要助剂。
常用的稳定剂有铅盐类、锰盐类、有机锡类等。
通常稳定剂的含量为2-4%，具体配方设计根据不同的工艺要求和使用环境来确定。
2.增塑剂：增塑剂是为了改善PVC型材的柔韧性和延展性而添加的。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯、绿原酸酯等。
增塑剂的含量一般在20-40%，具体配方设计根据所需的柔韧性和加工方式来确定。
3.润滑剂：润滑剂是为了提高PVC型材的流动性和降低摩擦系数而添加的。
常用的润滑剂有聚乙烯蜡、硬脂酸酯等。
润滑剂的含量一般在0.5-2%，具体配方设计根据所需的加工性能和表面光滑度来确定。
4.填充剂：填充剂是为了提高PVC型材的强度、硬度和降低成本而添加的。
常用的填充剂有碳酸钙、滑石粉等。
填充剂的含量一般在10-30%，具体配方设计根据所需的强度和硬度来确定。
5.着色剂：着色剂是为了给PVC型材增加颜色和美观性而添加的。
常用的着色剂有有机颜料和无机颜料等。
着色剂的含量一般在1-5%，具体配方设计根据所需的颜色和色泽来确定。
此外，还可以添加其他的助剂，如泡沫剂用于生产泡沫PVC型材、阻燃剂用于提高PVC型材的阻燃性能等。
配方设计需要考虑到助剂之间的相容性、加工工艺和最终产品的使用要求。
通过调整不同助剂的含量和比例，可以得到满足不同需求的PVC型材。
同时，还需要进行实验验证和不断改进，以提高PVC型材的性能和加工效果。
PVC助剂
PVC助剂01、环保无毒钙锌复合稳定剂 Lankrostat C19是无毒的液体钙锌复合稳定剂，适用于搪胶、浸胶、挤出等生产，用于玩具、手套、胶粒等制品。
C19有优良的共混性、加工稳定性，金属剥离性和理想的流变性能，是所有PVC无毒透明制品厂家的理想选择。
建义用量2.0～3.0份。
SAK－CZL01－NP，属于粉体Ca/Zn环保系列热稳定剂。
优良的透明性与热稳定性，良好的初期着色与电气绝缘性，适用于90～105℃等级电线电缆。
其优异的性能，已被电线电缆界众多大厂采用。
SAK-CZ78-NP是复合钙锌稳定剂和润滑剂特别设计用于硬质PVC 压力和非压力管、建材的生产。
SAK-CZ78-NP能提供好的长期稳定性、颜色稳定性和均衡润滑性。
用量：2.6-3.3份。
LTX-901H 属于液体Ca/Zn，适用于糊状PVC和其他PVC制品，良好初期和长期稳定性，优秀的透明度、加工性能，无析出，低气味。
推荐分量2-2.5。
ZX9011为医药级钙锌稳定剂，白色糊状，能在提高产品色泽保持性和透明度的同时，提供长期优良的稳定性，并且能用于食品包装材料的制造。
ZX9011还可应用于乳剂制品和suspension PVC聚合物的制造。
ZX9004为钙锌稳定剂，白色糊状，能在提高产品色泽保持性和透明度的同时，提供长期优良的稳定性，并且能广泛用于食品包装材料的制造。
ZX9004还推荐应用在以下生产领域：无毒的塑胶溶剂、制作日历的无毒菲林或split die extrusion。
02、 02、脱味的有机锡稳定剂 LT349 是丁基锡马来酸，应用于硬质和软质PVC，有好的光稳定性，适合于软质PVC，糊状PVC和不透明硬质PVC。
推荐用量1－3份。
MT1800，属甲基硫醇锡系列，优秀的初期及长期热稳定性和透明度。
T190为硫醇甲机锡热稳定剂。
适用于各种无毒透明高档PVC制品。
经美国FDA批准，本品可用于食品包装材料。
本品具有低用量、高效能的特点，适用于硬质、半硬质制品，特别适用于压延和吹塑。
PVC加工助剂系列产品简介
PVC加工助剂系列产品简介PVC加工助剂是丙烯酸酯类共聚物（ACR）。
PVC加工助剂的基本功能就是改进PVC 的加工性能，促进PVC混合料的塑化，以便在尽可能低的温度下获得塑化良好的物料，提高制品的质量。
我们针对不同产品的需要，开发了以下五种类型的加工助剂。
1、通用型：促进物料的塑化。
2、润滑型：除促进物料塑化外，兼有金属剥离的作用，防止熔体与金属表面的粘连，延长开车周期。
3、光亮型：除促进物料塑化外，能显著增进制品的表面光亮度，适宜于对表面光洁度需要较高的制品。
4、超强塑化型：促进物料塑化的能力高于其它类型，适宜于难以塑化的物料配方，例如碳酸钙组份高、润滑剂用量大或添加碳黑、纤维等改性剂的配方。
5、超强熔体强度型：除促进物料塑化外，还能大幅度地增加物料的熔体强度，提高生产的稳定性，延长生产周期，提高制品的力学性能，尤其是适宜于碳酸钙含量高（大于wt30%）的制品。
一、促进塑化机理无论哪一种PVC的加工形式，均需使PVC混合料均匀地得到塑化，只有塑化均匀良好的物料，其制品才具有良好的外观和机械性能。
但与其它通用塑料相比，无增塑PVC只有在较高的温度和剪切条件下才能塑化，但高温下PVC很容易分解，为保证均匀塑化，提高硬PVC制品的质量，应在尽可能低的加工温度和尽可能大的剪切力下，使物料塑化。
一般来说PVC加工助剂必须具有下列特性，才具有促进塑化的功能。
1、熔融温度低于PVC，在加工过程中先于PVC熔化。
2、因其与PVC具有良好的相容性，在加工过程中熔化后可以粘连PVC粒子，增加内摩擦，提高剪切扭矩，产生内热，使物料中的温度分布均匀，塑化程度均一，从而促进了PVC物料的均匀塑化。
3、加工助剂具有足够大的分子量，在加工过程中增大了熔体粘度（或强度），提高了熔体压力，防止物料的打滑现象从而提高了剪切扭矩，使熔体和金属表面的摩擦热大幅度上升，促进了PVC混合料的混合均匀程度和塑化程度。
二、使用方法加工助剂ACR的本质为固体增塑剂。
PVC常用的添加剂类型和功能
PVC塑料的合成PVC塑料是由乙炔气体和氯化氢合成氯乙烯，再聚合而成。
在20世纪50年代前期是以乙炔电石法生产，50年代后期则转向了原料充足、成本低廉的乙烯氧化法；目前世界上80%以上的PVC树脂都是由此方法生产的。
但到2003年后，因石油价格暴涨，乙炔电石法成本反而比乙烯氧化法还要低10%左右，所以PVC的合成工艺又转向了乙炔电石法。
PVC塑料是由液态的氯乙烯单体（VCM）经悬浮、乳液、本体或溶液法工艺聚合而成，其中悬浮聚合工艺生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广，一直是生产PVC树脂的主要方法，在世界PVC生产装置中大约占90%的比例（在世界PVC总产量中均聚物也占大约90%的比例）。
其次是乳液法，用于生产PVC糊树脂。
其聚合反应由自由基引发，反应温度一般为40～70OC，反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC 树脂的分子量分布影响很大。
悬浮聚合悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态，聚合反应在单体小液滴中进行。
通常悬浮聚合反应为间歇聚合。
近年来各公司对PVC树脂间歇悬浮聚合工艺的配方、聚合釜、产品品种和质量不断研究和改进，开发出各具特点的工艺技术，目前应用较多的是Geon公司（原B.F Goodrichg公司）技术、日本信越公司技术、欧洲EVC 公司技术, 这三大公司的技术在1990年以来世界新增的PVC树脂生产能力中各占大约21%的比例。
乳液聚合乳液聚合与悬浮聚合基本类似，只是要采用更为大量的乳化剂，并且不是溶于水中而是溶于单体中。
这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，从而得到粒径很小的聚合物树脂，一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为0.1—0.2mm，悬浮法为20―200mm。
引发剂体系与悬浮聚合也有所不同，通常是含有过硫酸盐的氧化还原体系。
干燥方法也设计成可以保持较小的粒径的方式, 常常采用一些喷雾干燥剂。
由于不可能将乳化剂完全除去，因此用乳液法生产的树脂不能用于生产需要高透明性的制品如包装薄膜或要求吸水性很低的制品如电线绝缘层。
PVC型材常用助剂及配方设计(八)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
PVC型材常用助剂及配方设计(八)
二型材的配方设计
PVC塑料型材配方设计原则
1、树脂应选择PVC-SC5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。
2、须加入热稳定体系。
根据生产实际要求选择，注意热稳定剂之
间的协同效应和对抗效应。
不同热稳定体系的特点如上表所述：
3、须加入冲击改性剂。
可以选择CPE和ACR冲击改性剂。
根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力，加入量在8—12份。
CPE价格较低，来源广泛；ACR耐老化能力、焊角强度高。
4、适量加入润滑系统。
润滑系统可以降低加工机械负荷，使产品
光滑，但过量会造成焊角强度下降。
5、加入加工改性剂可以提高塑化质量，改善制品外观。
一般加入ACR加工改性剂，加入量1-2份。
6、加入填料可以降低成本，增加型材的刚性但对低温冲击强度影
响较大，应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加人，加入量在5-15份。
7、必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用。
钛白应选择
金红石型，加入量在4-6份。
必要时可以加入紫外线吸收剂UV-
531、UV327等以增加型材的耐老化能力。
8、适量加入兰色和荧光增白剂，可以明显改善型材的色泽。
9、在设计配方中应尽量简化，尽量不加入液体助剂，并且根据混
合工序要求(见混合问题)分批按加料顺序把配方分为I号料、Ⅱ号料、Ⅲ
号料分别包装。
专注下一代成长，为了孩子。
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的，其中助剂按功能又分为：热稳定剂、润滑，剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。
在设计PVC配方之前，首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。
一原料与助剂
PVC树脂
生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯
乙烯单体聚合而成的聚合物，产量仅次于PE，居第二位。
PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。
疏松型粒径为0．1—0．2mm，表面不规则，多孔，呈棉花球状，易吸收增塑剂，紧密型粒径为0．1mm以下，表面规则，实心，呈乒乓球状，
不易吸收增塑剂，目前使用疏松型的较多。
PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’(无毒PVC)。
卫生级要
求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6，可用于食品及医学。
合成工艺不同，PVC 又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。
根据国家标准GB／T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定，悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC- SG8Jk种树脂，其中数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。
具体选择时，做软制品时，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑剂。
例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂，加入50~80份的增塑剂。
而加工硬制品时，一般不加或
专注下一代成长，为了孩子。
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3.品种牌号（按分子量分类） 1）低分子量加工改性剂 分子量12-18万（η sp=50-130cm3/g） 一般采用悬浮聚合制备. 性能特点： A.具有极好的塑化性能。 B.降低PVC的熔体强度 C.改善PVC树脂的热弹性性能 主要用于改善和加速塑化作用；也起到外 滑作用
2）中等分子量加工改性剂 分子量50-130万（η sp=190-330cm3/g） 一般采用乳液聚合制备. 性能特点： A.具有良好的塑化性能。 B.能略增加PVC的熔体强度 C.改进PVC树脂的热成型性能 此类产品适应性宽，广泛用于PVC各种制品
2.赋予PVC树脂润滑性 润滑性：减少加工过程中PVC分子间，粒子之间 及树脂熔体与金属表面之间的摩擦 -----加工过程中的重要问题。 具有核/壳结构的丙烯酸酯加工改性剂，兼有加 工改性和润滑性的双重功效。 组成：包括与PVC相容和不相容两部分。 与PVC相容部分首先融化，起到促进塑化的作 用，与PVC不相容部分向熔融树脂体系之外迁移， 起到润滑剂的作用。
加工改性剂与PVC相容性 的差别便是区分其促进塑 化和赋予润滑性的界限
3.赋予PVC弹性 在加工过程中受到剪切热，加工改性剂大分子缠 绕在PVC分子上，使PVC树脂在拉伸时能较大幅度 伸长或收缩，具有和橡胶交联相同的效果，使PVC 树脂的弹性增大。 现象：挤出制品时离模膨胀增大 条件：加工改性剂分子量/PVC分子量为4--5
图中绿色曲线为纯PVC
PVC微颗粒结构形成过程
PVC树脂的熔融过程是树脂微颗粒结构形成的逆过程
160℃以下：
160℃： 190 ℃：
树脂粉料
树脂粉料破裂成初级粒子 初级粒子解体
热源：外部加热；剪切热
作用机理： 加工改性剂和PVC树脂具有很好的相容性，且 加工改性剂表面没有外壳，在受到剪切应力加热 时，可首先软化，粘附在PVC树脂微粒的表面，使 PVC配合体系的粘度和摩擦力增加，于是能有效地 将热和剪切应力传递给整个PVC树脂，促进了PVC 树脂的塑化。 其本质是起热和剪切力传递作用
4.增加PVC熔体强度 PVC挤出低发泡制品中添加发泡调节剂ACR， 能促进PVC的凝胶化，提高熔体的热强度及延伸 性；改善制品的表面质量；使发泡剂形成的细微 泡孔稳定，不使泡孔壁破裂而相互穿透而形成大 孔，故所得的泡沫不仅密度小而且强度好。
三.加工改性剂种类 （一） 丙烯酸酯类加工改性剂 是以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为 主要原料的共聚物。 1.性能特点： 1）在加工温度下与PVC树脂有良好的相容性， 促进PVC塑化 2）加工温度下，增加PVC熔体强度，制品表面 光滑 3）改善加工过程
பைடு நூலகம்
3.压延：通常采用中等分子量的加工助剂，加量13%，可以加快压延速度，提高熔体的均一 性，提高表明光洁度，提高产品剥离性改 进热成型行为。 4.吹塑：通常采用中等分子量的加工助剂，其作用 是原料均匀分散，改善制品外观，防止型 坯损失。
3）高分子量加工改性剂 分子量130-250万（η sp=330-600cm3/g） 采用乳液聚合制备. 性能特点： A.具有良好的塑化性能。 B.能增加PVC的熔体强度 C.极大改进PVC树脂的热成型性能 D.对PVC透明性略有影响 此类产品应用于吹塑和PVC泡沫制品
4）聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯共聚物 性能特点： A.价格便宜 B.改进塑化效果较差 C.可改善加工时外滑性
4）在PVC树脂中均匀分散，提高颜料和填料 加入量 5）适应于深度拉伸、真空成型和热成型制品 6）减少流纹和熔体破裂，以及透明制品的晶点 2.加工ACR制备 1）工艺流程： 甲基丙烯酸甲酯
丙烯酸酯 苯乙烯 一次乳液聚合 引发剂 乳化剂 产品 二次乳液聚合 喷雾干燥 丙烯酸酯
2）技术关键 A.组成：通过调节各种单体比例，调节塑化性能 和润滑性能，以及玻璃化温度 B.分子量：准确控制ACR分子量（粘度）
四.ACR加工改性剂的选择 根据加工方式选择合适的加工助剂 1.挤出：在双螺杆挤出机进行，选择低分子量和中 等分子量加工改性剂，加量1-5%。 分子量高：树脂熔体弹性大，背压增加，生产效 率低，离模膨胀大，挤出复杂制品困 难。 分子量低：促进塑化，不增加背压，离模膨胀 小，生产效率高
2.注塑：注塑成型在单螺杆挤出机上进行，其过程 包括，干混料的塑化；自由射流成型；熔 体与模腔的分离。 一般选用中等分子量和高分子量加工改性剂，加 量1-3%。
第七章 塑料加工助剂
化学工程学院
概念：凡是能改善热塑性树脂加工性能的助剂，统 称为塑料加工改性剂。 1.发展概况： 1）1953年Goodrich公司首先发明了用于硬质 PVC的加工改性剂，苯乙烯-丙烯晴共聚物 2）1955年美国Rohm-Haas公司开发出ACR 3）60年代后，塑料加工改性剂的研究十分活跃 4）目前美国Rohm-Haas公司其产量和质量占据 优势 5）国内20世纪80年代上海珊瑚化工厂，山西化学 所开始研究，90年代实现工业化。 6）目前国内研发和生产状况
根据作用方式分为： 赋予橡胶弹性型 赋予润滑型 ●赋予橡胶弹性型功效 1）促进塑化，提高制品表明光洁度 2）提高成型加工时的断裂伸长率 3）防止吹塑成型及真空成型时的收缩 4）使发泡孔均匀 5）防止制品产生银纹 6）提高填料和颜料的分散
●赋予润滑性型功效 1）延迟树脂凝胶化，减少设备负荷 2）改善制品的离型性，防止物料滞留 3）防止物料析出 4）防止成品收缩 5）对制品透明性几乎不影响
哈克流变仪
二.加工改性剂的作用和机理 1.加工改性剂的作用 1）促进塑化过程：促进PVC树脂同步均匀塑化， 缩短熔融时间。
转矩流变曲线:
OA：在给定温度和转速下，物料开始压实粘连，转矩上 升到A点； AB：受转子的旋转作用，物料很快被压实(赶气)，转矩下 降到B点(有的样品没有AB段)； BC：物料在热和剪切力的作用下开始塑化(软化或熔融)， 物料即由粘连转向塑化，转矩上升至C点； CD：物料在混合器中塑化，逐渐均匀，达到平衡，转矩下 降到 D； DE：维持恒定转矩，物料平衡阶段；E之后：继续延长塑 化时间，将导致物料发生分解、交联、固化，使转矩上升或 下降。