PVC的混料工藝決定著PVC產(chǎn)品的質(zhì)量，本文章分為兩部分闡述，本文為第二部分，主要闡述混料工藝對(duì)混料效果的影響；

二、混料工藝對(duì)混料效果的影響

1?投料順序及其對(duì)混料效果的影響

根據(jù)各種原料的作用和相互之間的協(xié)同效應(yīng)，配方中各種原料的加入應(yīng)該分段加入。合理的投料順序是首先在低速攪拌下加入PVC；高速攪拌啟動(dòng)后溫度升到60℃時(shí)加入穩(wěn)定劑與皂類穩(wěn)定劑（對(duì)復(fù)合顆粒狀穩(wěn)定劑適宜與PVC同時(shí)加入）；80℃度左右時(shí)，將加工助劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑、顏料以及抗沖改性劑加入（如果潤(rùn)滑劑復(fù)合在穩(wěn)定劑中則同穩(wěn)定劑一同加入）；當(dāng)溫度升到100℃左右時(shí)加入蠟類等外潤(rùn)滑劑；110℃時(shí)，加入碳酸鈣與鈦白粉等無(wú)機(jī)物。首先加入PVC與穩(wěn)定劑，可以充分發(fā)揮穩(wěn)定劑對(duì)PVC的穩(wěn)定作用；內(nèi)潤(rùn)滑早加入利于原料的初步凝膠化作用；然后加入加工助劑、抗沖改性劑等以利于其與PVC的混合；外滑劑稍后加入，是為了避免外滑劑作用影響到原料之間的摩擦和分散；碳酸鈣、鈦白粉等無(wú)機(jī)粒子最后加入，一方面避免了無(wú)機(jī)填料對(duì)潤(rùn)滑劑的吸收，另一方面也減少這些較硬粒子對(duì)混料設(shè)備的磨損。這樣的加料順序?qū)⑹拐麄€(gè)混料更為科學(xué)。但是，這樣的加料方式工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備與控制的要求更高，另外明顯延長(zhǎng)混料周期，使混料效率下降。所以，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，很多廠家實(shí)行所有原料同時(shí)投入進(jìn)行混料的工藝。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)投料進(jìn)行混合，只要有合適的混料工藝，其干混料一樣能很好地滿足生產(chǎn)需要。

2?熱混與冷混溫度對(duì)混料效果的影響

如上所述，熱混溫度需要高于PVC的玻璃化溫度。其具體設(shè)定值要根據(jù)熱混的目的是否達(dá)到來(lái)定。如果熱混溫度偏低，首先是干混料中小粒徑組份仍有很多（如圖3熱混溫度與粒徑分布圖所示），干混料易產(chǎn)生靜電，不利于流動(dòng)，甚至在管道輸送過(guò)程中容易出現(xiàn)原料分層的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量；其次是干混料的預(yù)塑化程度不夠，不利于后期生產(chǎn)取得較好的塑化水平，產(chǎn)品的材料性能受影響；第三是原料中的水份等揮發(fā)份沒(méi)除盡，使后期加工中析出增加，產(chǎn)品易出現(xiàn)氣泡、甚至降解等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀和材料性能。如果熱混溫度設(shè)置太高，則干混料預(yù)塑化程度過(guò)高，穩(wěn)定劑在混料時(shí)即消耗太多，影響后期生產(chǎn)時(shí)的工藝控制和產(chǎn)品的材料與外觀性能，甚至影響產(chǎn)品的耐候性。設(shè)定熱混溫度不僅要根據(jù)干混料本身的狀態(tài)來(lái)定，還需要根據(jù)配方和后期擠出機(jī)的塑化能力來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通常配方中小粒徑組份比例較高，或者后期擠出機(jī)的塑化能力不夠，則熱混溫度應(yīng)適當(dāng)高一些。反之亦然。通常情況下，u-PVC異型材配方的熱混溫度設(shè)定在120℃左右。冷混溫度的設(shè)定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常設(shè)定在40～45℃。冷混溫度過(guò)高，干混料未充分冷卻即被儲(chǔ)放，將使中間部位原料受過(guò)多余熱影響，消耗過(guò)多穩(wěn)定劑，干混料甚至出現(xiàn)粉紅等降解現(xiàn)象。冷混溫度過(guò)低，不利于提高混料效率。

3?投料量對(duì)混料量的影響

混料時(shí)每一鍋的投料量通常以熱混鍋凈空間的55～75%為宜。混料量太少，則熱混時(shí)摩擦熱產(chǎn)生不足，干混料溫度上升緩慢，不僅延長(zhǎng)熱混時(shí)間，還可能消耗太多的穩(wěn)定劑；混料量太多，則原料不容易混合均勻，水氣等不易排盡，也最終影響到干混料質(zhì)量。

4?干混料靜置時(shí)間對(duì)混料效果的影響

經(jīng)過(guò)熱混和冷混的干混料需靜置一段時(shí)間，一般要在儲(chǔ)料罐中至少靜置12小時(shí)以上。如果干混料靜置時(shí)間太短，擠出時(shí)容易發(fā)生型材發(fā)喘（平行雙螺桿反應(yīng)尤甚）的情況，在*自重喂料的設(shè)備上易發(fā)生“架橋”現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，靜置24小試后，混合料的表觀密度明顯增加（如表1）[5]。另外，如果能使用大容量的儲(chǔ)料罐放置干混料，在儲(chǔ)料罐中加入均化管，在通過(guò)自重取料時(shí)將對(duì)大批量的干混料再進(jìn)行一次均化作用，利于加工與產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

5?冷卻速度對(duì)干混料的影響除了上述條件對(duì)混料質(zhì)量的影響外，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻速率對(duì)干混料的表觀密度影響也較大（如表2）。冷卻速率越快，產(chǎn)品的表觀密度越大，更利于高速擠出。冷混的冷卻水溫度通?？刂圃?3℃～15℃。

四、混料效果的評(píng)價(jià)

如前所述，混料有四個(gè)目的。表觀密度、流動(dòng)性、揮發(fā)份是可以直接進(jìn)行檢測(cè)的，除此之外，還可以通過(guò)干混料白度、流變塑化性能、篩余物、熱穩(wěn)定時(shí)間和粒徑分布來(lái)評(píng)判混料質(zhì)量。這八項(xiàng)指標(biāo)都可以做到量化，但標(biāo)準(zhǔn)卻不是固定的。不同廠家可根據(jù)自己的實(shí)際情況，確定檢測(cè)的項(xiàng)目并確定適合自己的最佳干混料的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，用以分析和控制混料過(guò)程的質(zhì)量和穩(wěn)定性。下面分別闡述如何通過(guò)這些指標(biāo)進(jìn)行干混料分析。

1?表觀密度

如前所述，熱混的目的之一是取得較高的干混料表觀密度。具體測(cè)試方法可參照PVC表觀密度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T?20022-2005進(jìn)行。在目前的技術(shù)水平下，優(yōu)質(zhì)異型材配方的填料量不超過(guò)10份，以鉛系配方為例，未熱混配方料的表觀密度大約在0.55g/ml，經(jīng)過(guò)熱混后可提高到0.62g/ml。干混料表觀密度與熱混溫度之間并不是直線關(guān)系。當(dāng)熱混溫度達(dá)到一定程度（小粒徑組份基本消失）后，再提高熱混溫度，干混料的表觀密度變化不明顯。僅觀察表觀密度是不夠的，必須結(jié)合白度、篩余物和流動(dòng)性等指標(biāo)進(jìn)行分析。另外填料比例很高的配方，表觀密度會(huì)明顯高于正常配方的表觀密度。

2?白度

干混料的白度可用白度計(jì)檢測(cè)。它能反映配料的計(jì)量準(zhǔn)確與否，更重要的是可反映原料的初步凝膠化程度。在投料準(zhǔn)確的情況下，如白度低于正常值時(shí)，則反映熱混過(guò)頭了，原料的凝膠化作用過(guò)強(qiáng)，受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，需檢查熱混溫度的控制是否準(zhǔn)確，如熱電偶是否接觸不良導(dǎo)致實(shí)際熱混溫度過(guò)高等等。反之，白度更高，可能熱混程度不夠。

3?熱穩(wěn)定時(shí)間

熱穩(wěn)定時(shí)間分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間。靜態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間通常通過(guò)剛果紅試驗(yàn)測(cè)定（GB/T?2917.1?以氯乙烯均聚和共聚物為主的共混物及制品在高溫時(shí)放出氯化氫和任何其它酸性產(chǎn)物的測(cè)定?剛果紅法）。動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定時(shí)間可通過(guò)雙輥混煉壓片和轉(zhuǎn)矩流變?cè)囼?yàn)兩種方法進(jìn)行分析。在相同試驗(yàn)條件下，雙輥混煉壓片的變色程度越深，說(shuō)明動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性越差，反之亦然。通過(guò)轉(zhuǎn)矩流變時(shí)間可直接在流變圖上讀出干混料的降解時(shí)間。動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性更能準(zhǔn)確判定干混料的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定時(shí)間出現(xiàn)異常，一方面可能是原料的加入計(jì)量不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱穩(wěn)定劑實(shí)際比例不足或過(guò)多；也可能是混料的溫度控制系統(tǒng)有問(wèn)題。當(dāng)熱混鍋里原料的填充量不夠，或者攪拌葉片磨損嚴(yán)重時(shí)，溫度上升更為緩慢，在以溫度控制熱混時(shí)間的情況下，其結(jié)果都使物料經(jīng)受過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的熱混，消耗過(guò)多的熱穩(wěn)定劑，并最終導(dǎo)致干混料熱穩(wěn)定時(shí)間縮短。

4?流動(dòng)性

干混料的流動(dòng)性俗稱干流性。其方法是使用標(biāo)準(zhǔn)漏斗對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體積的干混料進(jìn)行流動(dòng)時(shí)間檢測(cè)。干流性時(shí)間的長(zhǎng)短反映干混料中小粒徑組份的多少，良好的干混料粒徑較大而均勻，很容易流動(dòng)，反映混料效果較好。分析圖3中，四種混料工藝下的混合料，粒徑分布相差很大。對(duì)這四種混合料進(jìn)行相同條件的干流性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其流動(dòng)時(shí)間相差也很大，結(jié)果如表3。干混料的流動(dòng)性，還受原料濕度的影響。因此需要首先排除濕度因素。另外，高填充量的配方，僅僅通過(guò)熱混工藝的提高是不可能將干混料中的小粒徑組份完全消除的。由于存在大量的小粒徑組分，干混料的流動(dòng)性會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致原料分層，影響加工與產(chǎn)品質(zhì)量。干混料的流動(dòng)性還可以通過(guò)檢測(cè)干混料的靜止角來(lái)分析。但這種方法不易量化，操作相對(duì)更為困難。

5?揮發(fā)份含量

揮發(fā)份檢測(cè)可按GB/T?2914?塑料氯乙烯樹脂和共聚樹脂?揮發(fā)物（包括水）的測(cè)定方法進(jìn)行。揮發(fā)份含量超標(biāo)，反映熱混時(shí)揮發(fā)份排除不良。一方面要控制原料的揮發(fā)份含量，縮短原料露天堆放的時(shí)間，另一方面要檢查熱混鍋的揮發(fā)份排空通道是否堵塞等等。

6?流變性能

流變?cè)囼?yàn)使用轉(zhuǎn)矩流變儀，主要考察干混料的加工工藝性能。在投料準(zhǔn)確的情況下，待查干混料的流變曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相差太大時(shí)，說(shuō)明干混料的預(yù)凝膠化程度明顯變化，混料過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，需要進(jìn)行設(shè)備檢查和工藝糾正。流變?cè)囼?yàn)的結(jié)果相差太大，反映到擠出生產(chǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的工藝變化，必須進(jìn)行擠出工藝的大幅調(diào)整才能正常生產(chǎn)，甚至于不能正常生產(chǎn)而導(dǎo)致干混料作廢。如圖4中，樣品1和標(biāo)準(zhǔn)樣品的塑化曲線重復(fù)性較好，可認(rèn)為樣品1的配方計(jì)量和混料工藝良好。而樣品2的塑化比標(biāo)準(zhǔn)要慢一些，可能在原料添加或混料環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，需找尋原因加以解決。在正常生產(chǎn)中利用轉(zhuǎn)矩流變?cè)囼?yàn)控制和分析干混料時(shí)，通?？刂扑芑瘯r(shí)間和塑化扭矩兩項(xiàng)指標(biāo)。

7?篩余物

篩余物檢測(cè)使用一大一小兩種目數(shù)的振動(dòng)篩，通過(guò)分析干混料中過(guò)小粒徑和過(guò)大粒徑組分的比例情況，來(lái)反映混料的效果。檢測(cè)方法可參照PVC篩余物檢測(cè)方法進(jìn)行（GB/T?2916或附錄B）。如果干混料中小粒徑組份含量太多，則反映混料程度不夠；而大顆粒含量超標(biāo)，則可能實(shí)際的熱混過(guò)頭，也可能存在混料鍋排氣不良，鍋壁結(jié)垢，混料鍋排料不盡等等情況，使粘結(jié)成硬塊的過(guò)度熱混料落入鍋中，無(wú)法被充分打碎。

8?粒徑分布

如果說(shuō)篩余物是通過(guò)兩個(gè)標(biāo)尺來(lái)判斷混料的程度，那么粒徑分布則是通過(guò)對(duì)干混料粒徑的完全分析來(lái)進(jìn)行判斷的。如前所述，混合良好的干混料，其粒徑分布呈現(xiàn)一個(gè)高而窄的粒徑分布峰（如圖3中的圖d）。出現(xiàn)雙峰分布，或者分布峰矮而寬，都說(shuō)明干混料的顆粒并不均勻，混料效果不好。根據(jù)檢測(cè)，混料效果良好的干混料的平均粒徑Dav在160～190μm。

通過(guò)上述八項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控，不僅可以控制混料過(guò)程，甚至可以監(jiān)控投料量是否準(zhǔn)確，如果再加上灰份檢測(cè)和元素分析，甚至就可以對(duì)投料、混料工藝進(jìn)行完全的分析與控制。

五、結(jié)論

1、u-PVC制品的生產(chǎn)需經(jīng)過(guò)原料的熱混與冷混過(guò)程。通過(guò)混料，取得干混料良好的均勻分散程度，適當(dāng)?shù)谋碛^密度和流動(dòng)性、以及適度的預(yù)塑化程度，并充分排除原料中的水份和低揮發(fā)份。?2、u-PVC制品干混料的制備效果主要受熱、冷混溫度，混料鍋投料量，冷混鍋冷卻速度和干混料靜置時(shí)間的影響；

3、評(píng)價(jià)混料效果的方法包括表觀密度、白度、熱穩(wěn)定時(shí)間、干流性、揮發(fā)份含量、篩余物含量、轉(zhuǎn)矩流變?cè)囼?yàn)以及粒徑分布等方面，通過(guò)這些項(xiàng)目分析還可以判斷投料的準(zhǔn)確性。

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