1．实验目的

(l)掌握PVC与改性试剂的混合与塑炼方法。

(2)掌握密炼机，高速混合器，挤出机等混合设备的使用。

高分子材料与工程专业实验教程

    (3)  了解注塑机、挤出机以及平板硫化机等PVC共混料成型设备的使用方法。

    (4)  认识PVC改性配方中各组分的作用。

    (5)掌握PVC改性材料的检测方法。

    2．实验原理

    聚氯乙烯( PVC)是一种用途广泛的通用塑料，其产量仅次于聚乙烯而居于第二位。 PVC具有优良的电绝缘性、耐老化性、耐溶剂性，吸水性低等各种优良的性能，并且PVC还有价格低廉的优势。但PVC本身也具有许多缺点，比如：耐热性差，高温易分解放出HCI:II．硬质聚氯乙烯(HPVC)为脆性．HPVC表观黏度高，加工流动性不好：Ⅳ，纯PVC为“硬材料”，抗冲击强度很低。因此，在PVC的实际应用中，通常要对PVC原材料进行共混改性处理，以改善和克服以上缺点，或赋予PVC新的性能，进一步拓宽PVC的应用范围或满足特殊需求o PVC的改性通常有以下几种方法：

    (1)共聚改性在PVC主链中引入异种单体，有无规共聚和接枝共聚两种。

    (2)化学改性PVC树脂的氯化反应、交联改性等。

    (3)共混改性通过熔融共混、乳液共混、溶液共混等方式均匀地混入异种高分子相，以改变PVC树脂固有特性。通常还要在体系中加入各种稳定剂、增塑剂、改性剂、填料、增强剂、润滑剂、阻燃剂、发泡剂等。

    本实验主要采用第三种方法——PVC助剂共混改性。在PVC加工应用中，因添加增塑剂量的不同而分为“硬制品”与“软制品”，前者为采用不添加增塑剂或只添加很少量的增塑剂的PVC产品，可以用以制作各种板材：后者为采用添加大量增塑剂的PVC产品，可作为结构件使用。

    对于硬PVC共混改性主要是将PVC树脂与各种助剂经过混合、塑炼、压制的过程。另外，为了检验PVC共混改性的效果，通常还应将材料打制成样条，进行力学性能等材料性能的测试。

    PVC共混改性及性能检验一般分为以下几步：

    A．配方的设计

    配方的设计是树脂成型过程的重要步骤，对于PVC树脂尤其重要，为了提高PVC塑料的成型性能，材料的稳定性和获得性能良好的制品并降低成本，必须在PVC树脂中配以各种助剂。硬PVC塑料配方通常包含以下组分。

    a．树脂  树脂的性能应能满足各种加工成型和最终制品的性能要求，用于硬质PVC塑料的树脂通常为绝对黏度1.5～1.8 mPa．s的悬浮疏松型树脂。

  综合性，设计性实验

    b．稳定剂  稳定剂的加入可防止PVC树脂在高温加工过程中发生降解而使性能变坏．PVC配方中所用稳定剂通常按化学组分分成四类：铅盐类、钡盐类、金属皂类、有机锡类、环氧脂类和稀土类。

    c．润滑剂润滑剂的主要作用是防止黏附金属，延迟PVC的凝胶作用和降低熔体黏度，润滑剂可按其作用分为外润滑剂和内润滑剂两大类。可以是OP蜡、PE蜡等。

    d．填充剂  在PVC塑料中添加填充剂，可大大降低产品成本和改进制品某些性能的目的，常用的填充剂有CaC03、BaS04等。

    e．改性剂为改善P'VC树脂作为硬质塑料应用所存在加工性、热稳定性、耐热性和冲击性差的缺点，常常按要求加入各种改性剂，改性剂主要有以下几类：I．冲击改性剂一用以改进PVC的抗冲击性及低温脆性等，常用的有氯化聚乙烯(CPE)、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、丙烯酸类共聚物(ACR)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)及甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯接支共聚物等oII．加工改性剂一其作用只改进材料

的加工性能而不会明显降低或损害其他物理性能的物质，常用的加工改性剂如丙烯酸酯类、丙烯酸酯和苯乙烯共聚物等o III．热变形性能改性剂一用以改进制品的负荷热变形温度，常用丙烯酸酯和苯乙烯类共聚物。

    f．增塑剂可增加树脂的可塑性、流动性，使制品具有柔韧性，对于硬质PVC制品，一般不加或少加（5%以下）增塑剂，以避免其对某些性能（如耐热性和耐腐蚀刮性）的影响。 此外，根据需要加入颜料、阻燃剂及发泡剂等。

    PVC配方中各组分的作用是互相关联的，不能孤立地选配，在选择组分时，应全面考虑各方面的因素，按照不同制品的性能要求、原材料来源、价格及成型工艺进行设计。

    B．混合

    混合过程是使多相不均态的各组分转变为多相均态的混合料，常用的混合设备有Z型捏合机和如图7-12-1所示的高速混合器。

高分子材料与工程专业实验教程的高速转动的叶轮组成，在固定的圆筒形容器内，由于搅拌叶轮的高速旋转而促使物料混合均匀，除了使物料混合均匀外，还有可能使塑料预塑化，在圆筒形混合室内，设有挡板，由于挡板的作用使物料呈流化状，有利于物料的分散均匀，在混合时，物料沿容器壁急剧散开，造成旋涡状运动，由于粒子的相互碰撞和摩擦，导致物料升温，水分逃逸，增塑剂被吸收，物料与各组分助剂分散均匀。为提高生产效率，混合过程一般需要加热，并按需要顺序加料。

    C．塑炼

    塑炼的目的是使受热的PVC塑料反复通过一对相向旋转着的水平辊筒的间隙而被塑化，并经过挤压和延展拉成薄片，在生产中也常可通过密炼或挤出来完成塑化过程。本实验采用S(X) -0.5L-K密炼机来实现，如图7-12-2所示。

    密炼机的转子转速、转子速比、加料量、混炼温度以及混炼时间均影响塑化的效果。

    D．压制成型

    压制是在一定温度、时间和压力条件下，将叠合的PVC薄片加热到粘流温度，并施加压力，加压到一定时间后，在压力下进行冷却的过

程。该过程采用XLB-DQ平板硫化机来实现，如图7-12-3所示。

    压制过程的影响因素有压制温度、压力及压制时间等。

    E．挤出造粒（不执行C、D两步操作）

    将物料经过高速混合器混合过后，可以将共混物料通过挤出机来熔融塑炼和挤出造粒，可以达到相当好的塑炼效果，并可以通过挤出

机口模以及切料机的加工制造出均匀的PVC共混物料，可供注塑机打制试样供性能测试实验使用。该过程采用SJ-20AX25塑料挤出机来实现，塑料挤出机如图7-12-4所示。

    该过程中，螺杆的转速、料筒各段加热温度、挤出口模的尺寸都是主要影响因素。