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152-6430-5999輕鈣和重鈣對pvc性能的影響和實驗結(jié)果對比
輕鈣做出的制品物理性能好與重鈣。但輕鈣不容易塑化,相對要增加增塑劑(DOP或二丁酯、氯化石蠟、環(huán)氧大豆油等抑或混合使用),內(nèi)潤滑劑相應(yīng)也得增加。如果用復(fù)合穩(wěn)定劑的話也要作出相應(yīng)調(diào)整。純輕鈣配方還有一點(diǎn)就是對于單螺桿擠出機(jī)而言,打滑不出料讓人受不了。建議25樹脂粉+35輕鈣+15重鈣,如感覺產(chǎn)量不理想,還可以在生產(chǎn)時實時添加粉碎料或粒料。
換成雙螺桿,保您做到1:3的管材。SG5級的粉,齊魯的還是?;?,不是很好,應(yīng)選用大分子量的型號S-1200等。以前我用過南韓的LH-100,相當(dāng)棒,做出的制品同樣的配比強(qiáng)度高很多,現(xiàn)在也不知還有沒有了。
輕鈣出的米數(shù)多,比重小,所以叫做輕鈣。
本文采用重鈣、輕鈣和混鈣(重鈣:輕鈣=1:1)對HDPE、PP、硬質(zhì)PVC進(jìn)行填充改性,并對填充體系的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和密度進(jìn)行比較,得到一些有益的結(jié)果。
1 實驗部分
1.1原料
聚丙烯(PP),S-1003,北京燕山石化股份有限公司產(chǎn)品
高密度聚乙烯(HDPE),5000S,北京燕山石化股份有限公司產(chǎn)品
聚氯乙烯(PVC),SG-8,北京化工二廠股份有限公司產(chǎn)品
重質(zhì)碳酸鈣(2%鋁酸酯活化處理),400目,福建省三農(nóng)碳酸鈣有限公司
輕質(zhì)碳酸鈣(過400目篩后用2%鋁酸酯活化處理),福建省三農(nóng)碳酸鈣有限公司
其它助劑均為工業(yè)品
1.2試驗設(shè)備與儀器
雙螺桿擠出機(jī)(德國WP公司ZSK30型)、切粒機(jī)(上海化工機(jī)械四廠
SQ-2型)、高速混合機(jī)(北京塑料機(jī)械廠CH-10型)、雙滾筒煉塑機(jī)(上
海橡膠機(jī)械廠SK-160B型)、塑料注射機(jī)(廣東順德塑料機(jī)械廠OJ-150
型)、沖擊試驗機(jī)(XCJ-500型)、拉力試驗機(jī)(廣東材料試驗機(jī)械廠LJ-
1000型)。
1.3試樣制備
1.3.1 PP試樣制備
將活化的重鈣、輕鈣以及混鈣按30wt%、40wt%、50wt%、60wt%
分別和PP樹脂、2wt%固體石蠟混勻,并分別用擠出機(jī)混煉造粒,烘干后注
塑成各種標(biāo)準(zhǔn)性能測試樣條。
1.3.2HDPE試樣制備
與制備PP試樣步驟相同。
1.3.3 PVC試樣制備
將活化后的重鈣、輕鈣以及混鈣按上述同樣的比例與PVC樹脂及助劑混
合物(PVCl00份,穩(wěn)定劑5份,增塑劑5份,潤滑劑1.5份)在高混機(jī)中混合
10min出料,然后在雙滾筒煉塑機(jī)上塑煉10min,將制成的片材剪成條狀進(jìn)
行粉碎,最后用注射機(jī)制成各種標(biāo)準(zhǔn)性能測試樣條。
1.4性能測試
拉伸強(qiáng)度測試按GB/T 1040-92進(jìn)行。
Izod缺口沖擊強(qiáng)度測試按GB/T 1040-80進(jìn)行。
密度測試按GB 1033-86進(jìn)行。
2 實驗結(jié)果與討論
2.1碳酸鈣對幾種塑料填充體系拉伸強(qiáng)度的影響
表1 CaCO3對幾種塑料填充體系拉伸強(qiáng)度的影響
碳酸鈣含量
項目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
拉伸強(qiáng)度
/MPa HDPE
填充體系 1 11.03 11.67 11.03 10.82
2 11.01 13.03 13.00 12.72
3 13.63 15.21 14.78 14.02
PP
填充體系 1 12.41 15.27 14.92 12.79
2 12.79 16.01 15.96 14.26
3 12.44 15.80 14.95 13.01
PVC
填充體系 1 30.28 25.41 19.45 17.50
2 27.46 25.43 23.61 21.83
3 23.80 22.38 18.74 16.47
注:表中1-重鈣填充;2-輕鈣填充;3-混鈣填充
不同類型碳酸鈣與不同填充量對各種塑料填充體系拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果見表1。從表1可以看出,隨著CaCO3填充量的增加,不同
填充體系的拉伸強(qiáng)度變化趨勢并非完全一樣。對于HDPE、PP填充體系,在CaCO3為40wt%時,其拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)最大,然后隨CaCO3含量
增加緩慢下降。而對于PVC填充體系,CaCO3填充量越多,拉伸強(qiáng)度越小。重鈣、輕鈣和混鈣填充量對拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律基本相同
在HDPE填充體系,相同填充量情況下,拉伸強(qiáng)度:混鈣>輕鈣>重鈣。對于PP填充體系,相同填充量下,拉伸強(qiáng)度:輕鈣>混鈣>
重鈣,但之間相差很小。對于PVC填充體系,不同填充量對拉伸強(qiáng)度影響不完全相同。當(dāng)填充量為30wt%時,拉伸強(qiáng)度:重鈣>輕鈣>
混鈣;當(dāng)填充量為40wt%時,拉伸強(qiáng)度:重鈣≈輕鈣>混鈣;當(dāng)填充量為50wt%、60wt%時拉伸強(qiáng)度:
輕鈣>重鈣>混鈣。
三種不同類型CaCO3填充同一種樹脂在相同填充量的情況下,雖然拉伸強(qiáng)度不完全相同,但差別不是太大,而且影響并無規(guī)律
性!表2 CaCO3對幾種塑料填充體系沖擊強(qiáng)度的影響
碳酸鈣含量
項目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
沖擊強(qiáng)度
/(kJ/m2) HDPE填充體系 1 14.31 11.10 10.75 10.36
2 36.67 40.72 35.77 30.43
3 33.67 37.42 32.48 28.44
PP填充體系 1 7.63 7.08 6.62 6.08
2 8.02 10.69 10.50 8.90
3 7.76 9.18 7.64 7.35
PVC填充體系 1 7.42 5.96 5.18 5.09
2 7.90 6.62 5.89 5.53
3 7.74 6.32 5.49 5.37
注:表中1、2、3含義同表1。
2.2碳酸鈣對幾種塑料填充體系沖擊強(qiáng)度的影響
不同類型CaCO3和不同填充量對各種聚烯烴填充體系沖擊強(qiáng)度測試結(jié)果見表2。從表2中具體數(shù)據(jù)可以看出:對于重鈣來說,隨
著填充量的增加,三種填充體系的沖擊強(qiáng)度均呈下降趨勢;對于輕鈣和混鈣來說,PVC填充體系隨填充量增加呈下降趨勢,而對HDPE
、PP填充體系,則隨填充量增加開始上升,而后下降。
在相同填充量的情況下,三種填充體系沖擊強(qiáng)度:輕鈣>混鈣>重鈣。沖擊強(qiáng)度是衡量材料韌性的一種指標(biāo),對于無機(jī)粒子填
充體系來說,其大小主要決定于基體樹脂的韌性,當(dāng)然也與填充粒子尺寸大小或比表面積有關(guān)。輕鈣粒徑小,同樣條件下,沖擊強(qiáng)
度比重鈣好。2.3碳酸鈣對幾種塑料填充體系密度的影響,表3 CaCO3對幾種塑料填充體系密度的影響
碳酸鈣含量
項目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
密度
/(g/cm3) HDPE填充體系 1 1.172 1.262 1.388 1.427
2 1.196 1.287 1.393 1.432
3 1.198 1.233 1.349 1.465
PP填充體系 1 1.104 1.154 1.241 1.380
2 1.148 1.174 1.273 1.367
3 1.122 1.176 1.252 1.393
PVC填充體系 1 1.623 1.722 1.801 1.875
2 1.612 1.722 1.796 1.867
3 1.631 1.709 1.796 1.88
表3列出了不同類型碳酸鈣、不同填加量的情況下,三種填充體系密度的測定結(jié)果。從表中可以看出,隨著碳酸鈣含量的增加
,各聚合物/碳酸鈣體系的密度增大。而且還可以看出在相同填充量時,重鈣、輕鈣和混鈣填充體系的密度相差不大。
拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度是高分子材料兩項主要力學(xué)性能指標(biāo),對無機(jī)剛性粒子填充體系來說,在基體樹脂相同情況下,決定填
充體系力學(xué)性能主要是粒子的粒徑和粒子表面活化處理以及共混技術(shù)。本文為了對比重鈣、輕鈣和混鈣在填充聚烯烴體系中的性能
差異,采取相同目數(shù)、相同活化處理和共混技術(shù)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),在相同填充量的情況下,填充體系的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度之間的
差別不大,在某些填充體系內(nèi)輕鈣似乎要好一些,這主要是由于輕鈣堆積體積比重鈣大,相同目數(shù)下,輕鈣的比表面積大所致。但
在某些情況下,混鈣的性能比輕鈣好,個別情況下,重鈣又比輕鈣好,這主要由于它們之間差異太小,某些測得的結(jié)果在誤差范圍
之內(nèi)。
填充體系的密度是由基體樹脂和無機(jī)填料的密度所決定,由于基體樹脂相同,填料的密度基本相同,所以填充體系的密度相
同也在情理之中。
3 結(jié)論
(1)重鈣、輕鈣和混鈣在相同目數(shù)、相同表面活化處理、相同填充量和相同共混技術(shù)情況下,填充PP、HDPE、PVC的填充體系
的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度相差甚微,難以判斷哪一個好,哪一個差。
(2)在上述相同條件下三種填充體系的密度相近。也就是說,重鈣和輕鈣在相同填充量的情況下,塑料制品增重量基本相同,
或者說制得的制品體積基本相同。所謂輕鈣是指它的表觀密度小,實質(zhì)上重鈣和輕鈣的密度基本相同都是2.7g/cm3左右。所以上述
相同條件下,三種填充體系的密度基本相同。
(3)輕鈣在生產(chǎn)過程中能耗大,而且環(huán)境污染嚴(yán)重,所以從長遠(yuǎn)考慮,在塑料行業(yè)中用重鈣替代輕鈣完全可行,尤其對于重鈣
資源十分豐富、能源資源匱乏的我國來說,也勢在必行。
(4)輕鈣是用化學(xué)方法制備的,其粒徑很小,一般不足1μm,工業(yè)上所謂輕鈣目數(shù)并非原生粒子的大小,而是多個原生粒子團(tuán)
聚后的粒徑。無機(jī)粉體填充塑料制品的韌性在其它條件相同情況下,將取決于無機(jī)粉體的粒徑,粒徑越小,韌性越好。當(dāng)希望制品
韌性好的情況下,選用輕鈣要比重鈣好。但輕鈣的粒徑小易團(tuán)聚,不易表面活化處理,如果輕鈣的團(tuán)聚粒子不能充分分散,則達(dá)不
到增韌效果。所以采用輕鈣與重鈣混合使用,在某些制品中其效果比單純用輕鈣或重鈣好,如PVC管材、異型材等。