PVC 浸塑工艺的优化及应用

吕彦阳

（华越机械有限公司奥伦胶带分公司，山西 阳泉 045000）

0 引言

PVC 树脂为当前工业生产中不可或缺的材料，其可通过乳液聚合和普通悬浮法进行制备。相比较而言，基于乳液聚合法制备所得的PVC 树脂相比于普通悬浮法制备所得的树脂具有数值粒径细小、质地光滑的优势。浸塑工艺是当前制备PVC树脂的常见方式，其可分为粉末浸塑技术和液体浸塑技术两大类[1-3]。其中，粉末浸塑技术主要起源于流化床法，而液体浸塑技术主要应用于PVC 软制品的制造[4]。本文重点对PVC 的浸塑工艺进行优化和应用。具体阐述如下。

1 实验方案设计

PVC 也就是聚氯乙烯是当前国内加工最为常见的塑料品种之一，在实际加工过程中需要加入增塑剂、热稳定剂、阻燃剂以及抗氧剂等辅助材料，其中以增塑剂的用料最大，其次为热稳定剂[5-7]。本章将重点对增塑剂和稳定剂影响PVC 糊料性能的机理展开实验研究。

针对PVC 制备的需求，常采用的增塑剂主要为邻苯二甲酸酯类增塑剂和环氧化合物类增塑剂。为验证不同增塑剂对应所得EPVC 糊料性能之间的差异，根据PVC 糊料的制备原理，需要准备聚氯乙烯糊树脂、邻苯二甲酸二乙酯、偏苯三酸三辛酯、钙新稳定剂、正己烷和环氧大豆油，涉及到的实验仪器如表1所示。

具体浸塑成型的步骤包括有高速混合和浸塑成型两步。高速混合操作如下：将事先准备好的EPVC在电热恒温鼓风干燥箱中放置2 h 进行干燥处理，设定温度为60 ℃；将烘干的EPVC 分为100 份，先将50 份EPVC 置于三口烧瓶中，保证其在高速状态下搅拌1 h，而后三口烧瓶中添加另外50 份EPVC，直至糊料温度稳定到65 ℃后停止搅拌。将上述操作所得到的的糊料全部放置于浸塑槽中开始浸塑操作，设定模具的温度为160 ℃，固化温度控制在170～190 ℃之间，固化时间控制在17～20 s 之间。

2 不同增塑剂和热稳定剂对PVC 性能的影响

2.1 增塑剂对PVC 性能的影响

基于上述基础步骤分别对邻苯二甲酸酯类增塑剂（DINP）和环氧化合物类增塑剂（ESO）制备的样品采用BX-51 型光学显微镜、TG209 F3 热重分析仪、DSC821e 差式扫描量热仪和旋转黏度计对样品进行光学显微镜表征、黏度测试、DSC 测试、TG 测试和增塑剂迁移性测试。

2.1.1 增塑剂对糊料流变行为的影响

不同增塑剂对应糊料的流变行为参数如表2所示。

表2 DINP 和ESO 增塑剂对应糊料的流变参数对比

分析表2 数据可知，基于DINP 增塑剂的糊料随着放置时间的增加其黏度变化较小；而基于ESO 增塑剂的糊料随着放置时间的增加其黏度变化较大。说明，基于DINP 增塑剂制备所得的糊料的稳定性较好。

基于DINP 增塑剂制备的PVC 材料的热稳定性较ESO 增塑剂的好。

2.1.2 增塑剂对PVC 热性能的影响

不论是初始分解温度、失重5%的温度还是失重50%的温度，基于ESO 增塑剂制备的PVC 均低于基于DINP 制备的PVC。说明，基于DINP 增塑剂制备所得的糊料的稳定性较好。

基于DINP 增塑剂制备的PVC 材料的热稳定性较ESO 增塑剂的好。

2.2 热稳定剂对PVC 性能的影响

在PVC 制备过程中可采用的热稳定剂包括有钙锌稳定剂和水滑石。本小节将对钙锌稳定剂不同用量对制备所得PVC 材料性能的影响进行分析，并重点对PVC 的热稳定性进行考核。通过实验得出不同钙锌稳定剂用量对PVC 材料的热失重情况对比如表3所示。

表3 不同钙锌稳定剂用量对应PVC 热失重情况对比

分析表3 中的数据可知，当钙锌稳定剂的用量为3 phr 时对应的分解速率为最低，而且此时对应的残余质量也最大。因此，对于钙锌稳定剂而言最佳用量为3 phr。

3 浸塑工艺冷却时间参数的优化

在上述增塑剂类别和稳定剂用量对PVC 性能影响机理研究的基础上，本章对浸塑工艺冷却时间对PVC 性能的影响进行研究，重点对样品的收缩率和力学性能进行测试。其中，收缩率的测试主要采用显微镜实现，力学性能测试采用万能试验机完成。

对于冷却时间而言，可根据所获得PVC 样品的厚度通过推导公式和经验公式进行获取。因此取五个样品对其冷却时间进行估算，并对应地对其性能进行对比。不同厚度样品对应的冷却时间如表4 所示。

表4 不同厚度样品对应冷却时间的估算

通过实验得出浸塑工艺的厚度样品对应样品的收缩率变化。对于同一厚度的样品而言，随着冷却时间的增加，对应样品的收缩率减小；同理得出：冷却时间对样件的拉伸性能具有一定的影响，而且随着冷却时间的延长对应样件的拉伸性能减弱。

4 结语

PVC 为工业中常使用的材料，其可通过乳液聚合和普通悬浮法进行制备。相比较而言，基于乳液聚合法制备所得的PVC 树脂相比于普通悬浮法制备所得的树脂具有粒径细小、质地光滑的优势。本文对基于浸塑工艺制备PVC 开展相关研究得出如下结论：

1）基于DINP 增塑剂制备所得的糊料的稳定性较好；基于DINP 增塑剂制备的PVC 材料的热稳定性较ESO 增塑剂的好。

2）钙锌稳定剂的用量为3 phr 时对应的分解速率为最低，而且此时对应的残余质量也最大。因此，对于钙锌稳定剂而言最佳用量为3 phr。

3）对于同一厚度的样品而言，随着冷却时间的增加，对应样品的收缩率减小；而且，随着冷却时间的延长对应样件的拉伸性能减弱。