精细化学品橡塑改性剂H-110在硬质PVC配合料中的评述
橡塑改性剂H-110在硬质PVC配合料中的评述
点击次数：125 更新时间：2021-09-15
一、概述
通过对八种PVC配合料加工助剂的测试， 橡胶改性剂H-110在提高热稳定性、降低熔融粘度、缩短塑化时间和减小塑化扭矩方面是最有效的一种。
橡胶改性剂H-110比其它加工助剂更能降低熔融粘度(平衡扭矩)。低熔融粘度提高了挤出和注塑速度，从而可在不增加设备投资下提高生产能力。降低熔融粘度可以降低剪切过热和熔体破裂。
橡胶改性剂H-110 (多种成分的共聚物)在所有加工助剂中热稳定时间最长，塑化时间最短，塑化扭矩最小。
这些优秀性能同时在单螺杆和双螺杆挤出料及高填充物配合料中体现，在注塑加工的PVC配合料中也能体现出这些优点。
二、测试过程
五家不同公司生产的八种商品化聚合物型加工助剂在大量PVC配方中评估性能，表1列出了用于测试的八种加工助剂。
四种不同PVC配方在此测试中使用：单螺杆通用料、双螺杆通用料、户外料及高填充料。在这些基础配方中，石蜡用量，加工助剂的种类和用量均不相同。在测试中总共比较了76种混合料(见表2)。
在测试中所有PVC混合料用同一方法制备。PVC树脂和稳定剂在室温下用混合机高速混合，65℃时加入润滑剂，80℃时加入填料和颜料，95℃时混合结束，在洁净纸上摊开并冷却。
然后加入加工助剂并在混合机中混合30秒，对照料(不含加工助剂)同样也混合30秒。测量塑化时间、塑化扭矩、熔融粘度(平衡扭矩)和热稳定性。测试使用6#螺杆的挤塑仪，转速60rpm，温度190℃ ，PVC料重为76g。
挤塑仪并不直接测量熔融粘度，而是测量平衡扭矩，此两数据关系如下:
μ＝κτ/ ω
(μ为熔融粘度，κ为螺杆节数，τ为平衡扭矩， ω为螺杆转速)
如果螺杆和转速不变，则熔融粘度和平衡扭矩成比例。对照品和测试样中不同的平衡扭矩将对应于不同的粘度。
三、测试结果
加工助剂使PVC树脂容易操作和挤出，其必须具有促进塑化、降低熔融粘度(平衡扭矩)，同时维持PVC制品的热稳定性的特点。但许多聚合物型加工助剂提高熔融粘度，引起热分解导致热稳定下降。
表3列出了七种对比品，共9次测试结果，表明橡胶改性剂H-110在加工助剂中具有最好的性能。
在双螺杆通用粒中(表3a和3b)，橡胶改性剂H-110降低熔融粘度的幅度较大，热稳定性提高最多，塑化时间最短，塑化扭矩最小。
表4显示出在相同塑化时间下，加有橡胶改性剂H-110的粒料是唯一能降低塑化扭矩， 提高热稳定性，同时降低熔融粘度(平衡扭矩)的。
表5表示耐候的室外双螺杆挤出混合料。橡胶改性剂H-110是唯一减小塑化时间、降低平衡扭矩、提高热稳定性的加工助剂，同时橡胶改性剂H-110引起的塑化扭矩增幅最小。
表6显示了在相同塑化时间下，橡胶改性剂H-110是唯一能降低平衡扭矩、提高热稳定性的加工助剂。
表7表明高填充、双螺杆挤出料的结果。橡胶改性剂H-110具有最短塑化时间、最低塑化扭矩、最低平衡扭矩和最长的热稳定时间。
表8列出了单螺杆挤出料中的状况。只有橡胶改性剂H-110能降低熔融粘度、提高热稳定性的，同时塑化时间最短。
加工助剂在相同的塑化时间后比较(表9)，含有橡胶改性剂H-110的PVC混合料降低熔融粘度最多，降低塑化扭矩最多，提高热稳定性最好。而许多其它的加工助剂则降低热稳定性。
表1、测试中的加工助剂
商 品 名 | 类 别 | 产 地 |
橡胶改性剂H-110 | α甲基苯乙烯聚合物 | 无锡市恒辉化学有限公司 |
Metablen P501 | 聚丙烯酸酯(ACR) | 日本三菱 |
Metablen P550 | 聚丙烯酸酯(ACR) | 日本三菱 |
Metablen P551 | 聚丙烯酸酯(ACR) | 日本三菱 |
Richardson P210D | 苯乙烯丙烯酸聚合物 | 美国Richardson |
Acryloid K120N | 聚丙烯酸酯(ACR) | 美国罗姆哈斯 |
Acryloid K125 | 聚丙烯酸酯(ACR) | 美国罗姆哈斯 |
Celukavit N | 聚丙烯酸酯(ACR) | 美国Ugine |
表2、测试中的PVC配方
原 料 | 添加量：phr | |||
挤出机类型 | 双 螺 杆 | 单螺杆 | ||
混合料类型 | 通用料 | 户外料 | 高填充料 | 通用料 |
PVC树脂 | 100 | 100 | 100 | 100 |
锡稳定剂 | 0.3 | 1.5 | 0.3 | -- |
锡稳定剂 | -- | -- | -- | 0.75 |
硬脂酸钙 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 1.0 |
石蜡 | 1.2-1.6 | 1.0-1.2 | 1.2 | 0.7-1.0 |
氧化聚乙烯蜡 | -- | -- | -- | 0.1 |
碳酸钙 | 3 | -- | 20 | 3 |
钛白粉 | 1 | 12 | 1 | 1 |
抗冲改性剂 | -- | 6 | -- | -- |
加工助剂(见表1) | 0-3 | 0-3 | 3 | 0-3 |
表3a：双螺杆挤出通用料(批一)：含相同的石蜡浓度 (1.2phr)
加工助剂浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 0phr | 85 | 4000 | 2080 | 12:25 |
H-110 | 1phr | 60 | 4300 | 2100 | 11:25 |
2phr | 50 | 4500 | 2120 | 10:45 | |
3phr | 40 | 4700 | 2140 | 11:00 | |
Metablen P501 | 1phr | 75 | 4350 | 2050 | 10:55 |
2phr | 75 | 4550 | 2100 | 10:30 | |
3phr | 70 | 4650 | 2170 | 10:00 | |
Metablen P550 | 1phr | 65 | 4300 | 2130 | 10:25 |
2phr | 65 | 4500 | 2220 | 9:45 | |
3phr | 60 | 4600 | 2290 | 9:20 | |
Metablen P551 | 1phr | 60 | 4350 | 2140 | 10:35 |
2phr | 60 | 4500 | 2220 | 9:55 | |
3phr | 60 | 4700 | 2250 | 9:00 | |
Acryloid K120N | 1phr | 70 | 4300 | 2140 | 10:15 |
2phr | 60 | 4750 | 2200 | 9:40 | |
3phr | 55 | 4900 | 2240 | 9:25 | |
Acryloid K125 | 1phr | 75 | 4350 | 2140 | 10:45 |
2phr | 60 | 4850 | 2250 | 9:10 | |
3phr | 60 | 5100 | 2280 | 8:25 | |
Celukavit N | 1phr | 80 | 4450 | 2130 | 10:30 |
2phr | 70 | 4900 | 2200 | 10:00 | |
3phr | 70 | 5250 | 2230 | 9:30 |
表3b、双螺杆挤出通用料(批二)：含相同的石蜡浓度(1.2phr)
加工助剂浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 0phr | 70 | 4300 | 2190 | 9:45 |
H-110 | 1phr | 70 | 4250 | 2060 | 11:30 |
2phr | 60 | 4350 | 2060 | 10:50 | |
3phr | 45 | 4700 | 2080 | 10:35 | |
Richardson P210D | 1phr | 65 | 4250 | 2100 | 10:00 |
2phr | 60 | 4500 | 2160 | 9:45 | |
3phr | 45 | 4700 | 2160 | 8:55 | |
Acryloid K120N | 1phr | 65 | 4750 | 2250 | 9:15 |
2phr | 60 | 4850 | 2290 | 8:30 | |
3phr | 50 | 5000 | 2350 | 8:30 |
表4、双螺杆挤出通用料：含加工助剂3phr
石 蜡浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 1.2phr | 85 | 3980 | 2080 | 12:25 |
H-110 | 1.6phr | 85 | 3600 | 1890 | 13:55 |
Metablen P501 | 1.4phr | 90 | 4200 | 1990 | 11:55 |
Metablen P550 | 1.3phr | 85 | 4300 | 2220 | 10:25 |
Acryloid K120N | 1.4phr | 85 | 4250 | 1970 | 12:15 |
Acryloid K125 | 1.4phr | 85 | 4500 | 2120 | 10:30 |
Celukavit N | 1.4phr | 85 | 4600 | 2020 | 11:15 |
表5、双螺杆户外料含相同的石蜡浓度 1.0phr
加工助剂浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 0phr | 45 | 6000 | 2470 | 15:05 |
H-110 | 1phr | 30 | 6200 | 2440 | 15:05 |
2phr | 30 | 6200 | 2390 | 16:15 | |
3phr | 30 | 6100 | 2370 | 16:15 | |
Acryloid K120N | 1phr | 45 | 5900 | 2520 | 15:05 |
2phr | 45 | 7000 | 2520 | 14:45 | |
3phr | 45 | 6300 | 2600 | 14:45 |
表6、双螺杆户外料，相同塑化时间，加工助剂为3phr
石 蜡浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 1.0phr | 45 | 6000 | 2470 | 15:05 |
H-110 | 1.2phr | 45 | 5400 | 2350 | 17:50 |
Acryloid K120N | 1.0phr | 45 | 5900 | 2520 | 15:05 |
表7、双螺杆高填充料，含相同的石蜡浓度 1.2phr
加工助剂浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
H-110 | 3phr | 50 | 4100 | 2110 | 11:30 |
Richardson P210D | 3phr | 75 | 4250 | 2210 | 11:25 |
Acryloid K120N | 3phr | 65 | 4750 | 2260 | 9:45 |
表8、单螺杆挤出通用料，含相同的石蜡浓度 0.7phr
加工助剂浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 0phr | 60 | 4400 | 2160 | 12:10 |
H-110 | 1phr | 45 | 4800 | 2130 | 12:30 |
2phr | 35 | 5000 | 2120 | 12:10 | |
3phr | 30 | 5200 | 2120 | 12:25 | |
Metablen P501 | 1phr | 60 | 4850 | 2200 | 11:10 |
2phr | 60 | 5000 | 2240 | 10:30 | |
3phr | 50 | 5100 | 2280 | 10:15 | |
Metablen P550 | 1phr | 55 | 4800 | 2220 | 11:25 |
2phr | 45 | 5100 | 2280 | 10:50 | |
3phr | 45 | 5200 | 2290 | 10:35 | |
Metablen P551 | 1phr | 45 | 5000 | 2240 | 10:35 |
2phr | 35 | 5300 | 2290 | 10:20 | |
3phr | 35 | 5400 | 2310 | 10:10 | |
Richardson P210D | 1phr | 45 | 4700 | 2180 | 11:30 |
2phr | 40 | 5000 | 2170 | 11:15 | |
3phr | 30 | 5200 | 2170 | 11:25 | |
Acryloid K120N | 1phr | 45 | 4900 | 2180 | 10:30 |
2phr | 45 | 5100 | 2230 | 10:25 | |
3phr | 45 | 5500 | 2270 | 10:15 | |
Acryloid K125 | 1phr | 55 | 4900 | 2230 | 11:00 |
2phr | 50 | 5300 | 2300 | 10:20 | |
3phr | 40 | 5500 | 2320 | 10:10 | |
Celukavit N | 1phr | 55 | 5000 | 2240 | 10:55 |
2phr | 50 | 5300 | 2280 | 10:25 | |
3phr | 45 | 5600 | 2320 | 10:00 |
表9、单螺杆挤出通用料，相同塑化时间，含3phr加工助剂
石蜡浓度 | 塑化时间(秒) | 塑化扭矩 | 平衡扭矩 | 热稳定性(分:秒) | |
对 照 品 | 0.7phr | 60 | 4400 | 2160 | 12:10 |
H-110 | 1.0phr | 60 | 4200 | 2000 | 14:15 |
Metablen P501 | 0.8phr | 70 | 5000 | 2250 | 11:30 |
Metablen P550 | 0.8phr | 60 | 4800 | 2280 | 11:15 |
Richardson P210D | 1.0phr | 60 | 4200 | 2080 | 13:45 |
Acryloid K120N | 0.9phr | 60 | 5000 | 2240 | 11:30 |
Acryloid K125 | 0.9phr | 60 | 5200 | 2240 | 11:10 |
Celukavit N | 0.8phr | 60 | 5500 | 2270 | 10:15 |
*以上资料仅供参考，各用户要根据自己的情况调整配方。
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