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152-6430-5999輕鈣和重鈣對pvc性能的影響和實驗結果對比
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),內潤滑劑相應也得增加。如果用復合穩(wěn)定劑的話也要作出相應調整。純輕鈣配方還有一點就是對于單螺桿擠出機而言,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,應選用大分子量的型號S-1200等。以前我用過南韓的LH-100,相當棒,做出的制品同樣的配比強度高很多,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PVC進行填充改性,并對填充體系的拉伸強度、沖擊強度和密度進行比較,得到一些有益的結果。
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試驗設備與儀器
雙螺桿擠出機(德國WP公司ZSK30型)、切粒機(上海化工機械四廠
SQ-2型)、高速混合機(北京塑料機械廠CH-10型)、雙滾筒煉塑機(上
海橡膠機械廠SK-160B型)、塑料注射機(廣東順德塑料機械廠OJ-150
型)、沖擊試驗機(XCJ-500型)、拉力試驗機(廣東材料試驗機械廠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,并分別用擠出機混煉造粒,烘干后注
塑成各種標準性能測試樣條。
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)在高混機中混合
10min出料,然后在雙滾筒煉塑機上塑煉10min,將制成的片材剪成條狀進
行粉碎,最后用注射機制成各種標準性能測試樣條。
1.4性能測試
拉伸強度測試按GB/T 1040-92進行。
Izod缺口沖擊強度測試按GB/T 1040-80進行。
密度測試按GB 1033-86進行。
2 實驗結果與討論
2.1碳酸鈣對幾種塑料填充體系拉伸強度的影響
表1 CaCO3對幾種塑料填充體系拉伸強度的影響
碳酸鈣含量
項目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
拉伸強度
/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度測試結果見表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,拉伸強度越小。重鈣、輕鈣和混鈣填充量對拉伸強度的影響規(guī)律基本相同
在HDPE填充體系,相同填充量情況下,拉伸強度:混鈣>輕鈣>重鈣。對于PP填充體系,相同填充量下,拉伸強度: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度影響不完全相同。當填充量為30wt%時,拉伸強度:重鈣>輕鈣>
混鈣;當填充量為40wt%時,拉伸強度:重鈣≈輕鈣>混鈣;當填充量為50wt%、60wt%時拉伸強度:
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度的影響
碳酸鈣含量
項目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
沖擊強度
/(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度測試結果見表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度:輕鈣>混鈣>重鈣。沖擊強度是衡量材料韌性的一種指標,對于無機粒子填
充體系來說,其大小主要決定于基體樹脂的韌性,當然也與填充粒子尺寸大小或比表面積有關。輕鈣粒徑小,同樣條件下,沖擊強
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。
拉伸強度與沖擊強度是高分子材料兩項主要力學性能指標,對無機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。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。實驗結果發(fā)現(xiàn),在相同填充量的情況下,填充體系的拉伸強度和沖擊強度之間的
差別不大,在某些填充體系內輕鈣似乎要好一些,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,某些測得的結果在誤差范圍
之內。
填充體系的密度是由基體樹脂和無機填料的密度所決定,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情況下,填充PP、HDPE、PVC的填充體系
的拉伸強度和沖擊強度相差甚微,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)境污染嚴重,所以從長遠考慮,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
聚后的粒徑。無機粉體填充塑料制品的韌性在其它條件相同情況下,將取決于無機粉體的粒徑,粒徑越小,韌性越好。當希望制品
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聚,不易表面活化處理,如果輕鈣的團聚粒子不能充分分散,則達不
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。
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