純的聚氯乙烯(汽車(chē)革)樹(shù)脂屬于一類(lèi)強極性聚合物,其分子間作用力較大,從而導致了汽車(chē)革軟化溫度和熔融溫度較高,一般需要160~210℃才能加工。另外汽車(chē)革分子內含有的取代氯基容易導致汽車(chē)革樹(shù)脂脫氯化氫反應,從而引起汽車(chē)革的降解反應,所以汽車(chē)革對熱極不穩定,溫度升高會(huì )大大促進(jìn)汽車(chē)革脫HCL反應,純汽車(chē)革在120℃時(shí)就開(kāi)始脫HCL反應,從而導致了汽車(chē)革降解。鑒于上述兩個(gè)方面的缺陷,
汽車(chē)革在加工中需要加入助劑,以便能夠制得各種滿(mǎn)足人們需要的軟、硬、透明、電絕緣良好、發(fā)泡等制品。在選擇助劑的品種和用量時(shí),必須全面考慮各方面的因素,如物理—化學(xué)性能、流動(dòng)性能、成型性能,終確立理想的配方。另外,根據不同的用途和加工途徑,也需要對樹(shù)脂的型號做出選擇。不同型號的汽車(chē)革樹(shù)脂和各種助劑的配搭組合方式,就是常說(shuō)的汽車(chē)革配方設計了。那具體怎樣進(jìn)行具體的配方設計呢?下面將通過(guò)對各原輔料的選擇加以闡述的方式加以說(shuō)明,希望能對大家有所裨益。
一、樹(shù)脂的選擇
工業(yè)上常用粘度或K值表示平均分子量(或平均聚合度)。樹(shù)脂的分子量和制品的物理機械性能有關(guān)。分子量越高,制品的拉伸強度、沖擊強度、彈性模量越高,但樹(shù)脂熔體的流動(dòng)性與可塑性下降。同時(shí),合成工藝不同,導致了樹(shù)脂的形態(tài)也有差異,常見(jiàn)的是懸浮法生產(chǎn)的疏松型樹(shù)脂,俗稱(chēng)SG樹(shù)脂,其組織疏松,表面形狀不規則,斷面輸送多孔呈網(wǎng)狀。因此,SG型樹(shù)脂吸收增塑劑快,塑化速度快。懸浮法樹(shù)脂的主要用途見(jiàn)下表。乳液法樹(shù)脂宜作汽車(chē)革糊,生產(chǎn)人造革,合成革生產(chǎn)廠(chǎng)家產(chǎn)品。
二、增塑劑體系
增塑劑的加入,可以降低汽車(chē)革分子鏈間的作用力,使汽車(chē)革塑料的玻璃化溫度、流動(dòng)溫度與所含微晶的熔點(diǎn)均降低,增塑劑可提高樹(shù)脂的可塑性,使制品柔軟、耐低溫性能好。
增塑劑在10份以下時(shí)對機械強度的影響不明顯,當加5份左右的增塑劑時(shí),機械強度反而高,是所謂反增塑現象。一般認為,反增塑現象是加入少量增塑劑后,大分子鏈活動(dòng)能力增大,使分子有序化產(chǎn)生微晶的效應。加少量的增塑劑的硬制品,其沖擊強度反而比沒(méi)有加時(shí)小,但加大到一定劑量后,其沖擊強度就隨用量的增大而增大,滿(mǎn)足普適規律了。此外,增加增塑劑,制品的耐熱性和耐腐蝕性均有下降,每增加一份增塑劑,馬丁耐熱下降2~3。因此,一般硬制品不加增塑劑或少加增塑劑。有時(shí)為了提高加工流動(dòng)性才加入幾份增塑劑。
而軟制品則需要加入大量的增塑劑,增塑劑量越大,制品就越柔軟。
增塑劑的種類(lèi)有鄰苯二甲酸酯類(lèi)、直鏈酯類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、磷酸酯類(lèi)等,就其綜合性能看,DOP是一個(gè)較好的品種,可用于各種汽車(chē)革制品配方中,直鏈酯類(lèi)如DOS屬耐寒增塑劑,長(cháng)用于農膜中,它與汽車(chē)革相容性不好,一般以不超過(guò)8份為宜,環(huán)氧類(lèi)增塑劑除耐寒性好以外,還具有耐熱、耐光性,尤其與金屬皂類(lèi)穩定劑并用時(shí)有協(xié)同效應,環(huán)氧增塑劑一般用量為3~5份。電線(xiàn)、電纜制品需具有阻燃性,且應選用電性能相對優(yōu)良的增塑劑。汽車(chē)革本身具有阻燃性,但經(jīng)增塑后的軟制品大多易燃,為使軟汽車(chē)革制品具有阻燃性,應加入阻燃增塑劑如磷酸酯及氯化石蠟,這兩類(lèi)增塑劑的電性能也較其他增塑劑優(yōu)良,但隨增塑劑用量增加,電性能總體呈下降趨勢。對用于無(wú)毒用途的汽車(chē)革制品,應采用無(wú)毒增塑劑如環(huán)氧大豆油等。至于增塑劑總量,應根據對制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環(huán)境不同而不同。一般壓延工藝生產(chǎn)汽車(chē)革薄膜,增塑劑總用量在50份左右。吹塑薄膜略低些,一般在45~50份。
三、穩定劑體系
汽車(chē)革在高溫下加工,極易放出HCL,形成不穩定的聚烯結構。同時(shí),HCL具有自催化作用,會(huì )使汽車(chē)革進(jìn)一步降解。另外,如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在,都會(huì )對汽車(chē)革降解起催化作用,加速其老化。因此塑料將出現各種不良現象,如變色、變形、龜裂、機械強度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問(wèn)題,配方中必須加入穩定劑,尤其熱穩定劑更是必不可少。汽車(chē)革用的穩定劑包括熱穩定劑、抗氧劑、紫外線(xiàn)吸收劑和螯合劑。配方設計時(shí)根據制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種,不同數量的穩定劑。
(一)熱穩定劑
熱穩定劑必須能夠捕捉汽車(chē)革樹(shù)脂放出的具有自催化作用的HCL,或是能夠與汽車(chē)革樹(shù)脂產(chǎn)生的不穩定聚烯結構起加成反映,以阻止或減輕汽車(chē)革樹(shù)脂的分解。一般在配方中選用的熱穩定劑的特點(diǎn)、功能與制品的要求來(lái)考慮。例如:
鉛鹽穩定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類(lèi)穩定劑具有熱穩定劑好、電性能優(yōu)異,價(jià)廉等特點(diǎn)。但是其毒性較大,易污染制品,只能生產(chǎn)不透明制品。近年來(lái)復合穩定劑大量出現,單組分的穩定劑已有被取代的危險。復合穩定劑的特點(diǎn)是專(zhuān)用性強,污染小,汽車(chē)革廠(chǎng)家配料簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但由于無(wú)統一的標準,所以各家的復合穩定劑差異很大。
鋇鎘類(lèi)穩定劑是性能較好的一類(lèi)熱穩定劑。在汽車(chē)革農膜中使用較廣。通常是鋇鎘鋅和有機亞磷酸酯及抗氧劑并用。
鈣鋅類(lèi)穩定劑可作為無(wú)毒穩定劑,用在食品包裝與醫療器械、藥品包裝,但其穩定性相對教低,鈣類(lèi)穩定劑用量大時(shí)透明度差,易噴霜。鈣鋅類(lèi)穩定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能,近已經(jīng)國內已經(jīng)有用于硬質(zhì)管材的鈣鋅復合穩定劑出現。深圳市森德利塑料助劑有限公司成功開(kāi)發(fā)出CZX系列無(wú)毒鈣鋅穩定劑,能夠滿(mǎn)足硬質(zhì)管材及管件的生產(chǎn),并在聯(lián)塑等管材生產(chǎn)廠(chǎng)家批量使用。