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塑料挤出机 |
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ASA/PVC共混改性技术在PVC彩色共挤型材加工中应用研究 |
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作者： 来源：PT现代塑料 |
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1 概述
PVC塑料门窗具有优异的节能隔声效果，目前在国内已普及应用。由于PVC分子结构中存在较不稳定的α-Cl，因此纯PVC加工的材料耐候性差，在户外容易受太阳光中紫外光线破坏而引起发黄发红等变色现象；金红石型TiO2具有优异的光折射效果，通过添加一定比例的金红石型TiO2，可以起到折射屏蔽紫外线效果，从而确保材料不变色，因此市场上所见的PVC门窗型材通常以白色为主。近年来随着社会发展，人们对门窗材料表面彩色化需求越来越大。目前彩色PVC型材一般是通过在干混料中直接添加颜料进行着色，但因配色原因，材料配比中不能添加足量的TiO2，以致产品在户外耐候性较差、型材色彩选择性非常小。ASA/PVC采用具有优异耐候性能的高分子材料作为共挤层材料，将其与PVC主体材料共挤形成复合材料的共挤加工技术，可使型材表面色彩丰富多样，颜色牢固不易褪色。
ASA聚合物分子结构中无双键等不稳定基团，分子结构稳定，具有优异的耐候性能，同时该材料具有很好的力学性能，国外已广泛应用于汽车配件领域。ASA其溶解度参数δ为9.6-9.8，与PVC的溶解度参数9.5-9.7非常接近，理论分析二者相容性很好，可以混合形成塑料合金，以改善PVC材料力学性能。试验通过ASA与PVC根据不同比例进行共混造粒，通过共挤形成彩色共挤复合型材；分析讨论了不同共混配比对共挤加工性能、制品表面硬度、力学性能以及耐候性能的影响。
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 BASF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
2.2 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），加工出四种干混料。表 1: 试验配方配比
 2）采用锥形双螺杆造粒机组进行造粒；
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，否则表面会出现麻点、不光等缺陷，采用干燥机对配比1粒料在80℃干燥3小时，对配比2、配比3粒料在55℃干燥2小时，配比4粒料在50℃干燥1小时；PVC粒料烘干温度相对要低，主要是PVC本身材料含水率较低，同时避免高温使材料结块。
4）共挤挤出，共挤模具设计要求必须使基材与共挤层在定型段具有相同的流速，同时具有一定的压缩比，以保证共挤异型材挤出时粘接良好，共挤层厚度均匀。
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
 5）试样经48小时室温稳定放置，分别对配型材检验标准进行硬度、单缺口简支梁冲击强比1、配比2、配比3和配比4试样按照度、低温落锤冲击强度(-10℃，1kg，1.5m，10GB/T8814-2004门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）个试样)测试，结果如表3:
6）采用QUV紫外线加速耐候试验机，对配比1、配比2、配比 3和配比 4试样进行人工老化测试,试验条件为：6.5kW氙灯,波长18min/102min，老化时间4000小时。测试结果如表4所列；
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，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1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。表 3: 共混材料的力学性能
 2）表3显示四种配比的共混改性材料力学性能，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；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-50℃，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1、配比2材料在挤出10―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。表 4: 试验配方试样的老化性能
 4）试验采用浅灰色作为试验颜色，主要是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。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。
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；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。
吴郁 宁波浙东塑料建筑材料有限公司 宁波 315101 (end)
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(9/23/2007) |
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