关于氯化聚氯乙烯（CPVC）管材挤出工艺

氯化聚氯乙烯树脂(以下简称CPVC)于1958年由美国古立德公司(BFGoodrich)开发研制成功，它是聚氯乙烯树脂(PVC)的氯化产物，经过氯化处理的PVC氯含量可由57%提高到64%～75%，随着氯含量的增加，相应的耐温性、刚性、耐化学腐蚀性、阻燃性、消烟性等都得以增强，但CPVC树脂熔融粘度增加、脆性增大、冲击强度下降、热稳定性降低，给CPVC的挤出加工带来很大难度，同时如果工艺控制不当将会产生大量的HCl气体而使加工设备和模具受到严重腐蚀，因此CPVC树脂的挤出加工问题一直是人们讨论的焦点。在CPVC树脂的加工过程中，塑化是关键，因而，如何从配方、设备及工艺技术上得到好的塑化质量，是CPVC树脂加工的关键。

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一、氯化聚氯乙烯（PVCC）管材的配方

1.1、热稳定剂

CPVC树脂在加工过程中较PVC更容易分解，因此需要加入比PVC更多的热稳定剂，试制时，可以按照PVC加入量的1.5～2.5倍加入，然后再根据试制情况适当增减，总的原则是：热稳定剂不得添加过多，否则会影响CPVC树脂的塑化。基本上，加工PVC的热稳定剂都可以加工CPVC，如铅盐稳定剂、钙锌稳定剂、复合铅稳定剂、金属皂类稳定剂和液体有机锡稳定剂等，在众多的热稳定剂中，当管材有不同的特殊要求时，在选用上是有所区别的，生产卫生级CPVC管材时应选用无毒的钙锌稳定剂或有机锡稳定剂;生产对耐温性能有要求的管材时，应尽量避免使用液体有机锡稳定剂;生产高抗冲管材时，不加硬脂酸钙。

1.2、润滑剂

润滑剂的作用与热稳定剂的作用同等重要，加入量过少，会造成加工困难，甚至会给设备带来相当大的损害，加入量过多，不仅影响塑化质量，还会降低管材的维卡软化温度，因此如何掌握好润滑剂的加入量是关键，也是CPVC管材配方的设计关键，甚至可以说，CPVC管材配方的设计其实也是润滑体系的设计。CPVC树脂的熔体粘度大，至少是PVC树脂的2倍[1]，因此润滑剂的加入量要稍多于PVC树脂。当使用不同的稳定剂时，其配方中内、外润滑剂的配比是不同的，一般来讲，使用铅盐稳定剂，需要配置较多的内润滑剂和适量的外润滑剂;使用有机锡稳定剂，需要配置较多的外润滑剂和适量的内润滑剂;使用带润滑体系的复合稳定剂时，内、外润滑剂用量均要适当减少。内润滑剂可以选用硬脂酸(HSt)，外润滑剂则需选用高温石蜡、PE蜡或氧化聚乙烯蜡，一般石蜡不宜单独作为CPVC树脂的外润滑剂。

总之，协调好了内、外润滑剂之间的配比关系，那么该配方虽然不能说是一个成熟的配方，至少在挤出成型方面是不会有什么问题的。

1.3、抗冲改性剂和加工助剂

由于CPVC树脂氯含量较高，它的抗冲击性能比PVC树脂更差，必须加入抗冲击剂加以改性，常用的抗冲击剂有：CPE、MBS、ABS和抗冲型ACR等，在CPVC管材的加工中加入CPE，其增韧效果十分明显，添加量在8～12份之间增韧效果最好，但加入CPE会明显降低管材的维卡软化温度;MBS、ABS对维卡软化温度影响较小，但由于它们的分子链中含有不饱和双键，耐候性较差;抗冲型ACR是较为理想的抗冲击改性剂，但价格较高。

综合上述原因，笔者推荐使用CPE/MBS的混合体作为抗冲击改性剂，可以兼顾产品对维卡软化温度、抗冲击性、耐候性及价格等诸方面的要求，二者的配比以1.5：1为宜。目前国内使用的加工助剂主要为ACR,它是几种丙烯酸酯类化合物混合在一起的产物，它可以提高树脂的塑化程度，但CPVC树脂由于熔融粘度较大，分子之间不需要再借助其他助剂来增加摩擦热，它比PVC树脂更容易塑化，因此在挤出加工CPVC管材时应少加或不加ACR类促凝剂。

1.4、填充剂

加入适量的填充剂不仅可以降低成本，还可以改善加工性能。它可以降低CPVC树脂的加工粘度、改善混料分散性、减少挤出加工时对设备和模具的粘附性，同时，作为刚性粒子的填充剂，还可以提高CPVC管材的抗冲击性能。最常用的填充剂是碳酸钙，加入量以不超过5份为宜，否则会影响制品的性能。

1.5、着色剂

CPVC管材比PVC管材颜色略深，呈灰白色，但可以根据需要，添加一些着色剂，在加入着色剂的同时应加入少量的金红石型钛白粉，以掩盖住CPVC管材的灰色，减少其对着色剂的影响。

二、氯化聚氯乙烯（PVC-C）管材的加工技术

2.1、挤出机

挤出加工CPVC管材通常选用平行或锥形双螺杆挤出机，鉴于CPVC比PVC更易塑化的特性，选用平行双螺杆挤出机更容易控制CPVC管材的挤出生产。配方中如果用的是铅盐稳定剂，要求挤出机要有较好的塑化性能;如果配方是用有机锡为稳定剂，则要求挤出机螺杆的压缩比不要太大。

挤出过程动图

2.2、加工工艺

①物料的混合

CPVC树脂的混合工艺与PVC树脂一样，需要高速混合和低速冷却搅拌两个过程，通常高速混合温度宜控制在115～125℃，不能太高，否则容易混出发黄的物料，在挤出过程中造成物料的分解或出现过塑化现象。低速冷却搅拌的温度控制在40～50℃，也不能过高，否则混出的物料会因与室温相差太大的关系，使物料吸收过多空气中的水分而影响制品的性能。

②挤出温度

CPVC管材的挤出工艺重点是工艺温度，它将直接影响管材的塑化质量。一般工艺温度会因挤出机塑化性能的不同，而有很大的差异，有时这种差异会有20～30℃。理论上，CPVC材料的加工温度要比PVC高，但实际上，根据我们多年的加工经验，CPVC的加工温度要比PVC低5～8℃，这是因为CPVC熔融粘度比PVC大，熔融的分子之间将会产生大量的摩擦热，这时如果挤出机再提供给它过多的热量，很容易造成物料的分解。

在工艺温度设定上，应尽量保持曲线的平缓，这样有利于CPVC树脂的塑化质量，曲线忽上忽下不利于管材的塑化，一般曲线为U形是比较适宜的

整个工艺温度的控制大体可以分为三部分：机筒、合流芯和模具，机筒温度从一区开始依次递减，合流芯温度又要比机筒温度略低一些，在模具的温度设定中，值得注意的是口模的温度和芯模的温度，口模的温度应比机筒的加热段温度低10℃左右，否则会影响管材的纵向回缩率，对纵向回缩率无要求的管材则不受此限制，芯模加热可以在管材正常牵出后即断开，CPVC熔体的热量和对芯模摩擦所产生的热量完全可以维持芯模的温度。

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