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聚乙烯蜡特性及应用

时间:2019.03.05 作者:east-wax

1、主要特点 

具有粘度低,软化点高,硬度好等性能,无毒,热稳定性好,高温挥发性低,对颜料的分散性,既有极优的外部润滑性,又有较强的内部润滑作用, 

可提高塑料加工的生产效率,在常温下抗湿性能好,耐化学药品能力强,电性能优良 , 可改善成品的外观。

2、适用范围 

①、由于具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用,与聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等树脂相溶性好的特点, 

可作为其在挤出、压延、注射加工中的润滑剂。可提高加工效率,防止和克服薄膜、管材、片材粘结,提高成品的平滑度和光泽度,改善成品外观。 

②、作为多种热塑性树脂的浓色母料分散剂及填充母料、降解母料的润滑分散剂 , 可改善 hdpe,pp 和 pvc 等的加工性能、表面光泽性、润滑性和热稳定性; 

③、用作电缆绝缘材料的润滑剂,可增强填充剂的扩散,提高挤压成型速率,增大模具流量,脱模便利。 

④、作为橡胶加工助剂,可增强填充剂的扩散,提高挤压成型速率,增大模具流量,脱模便利。 

⑤、耐光和化学性能好,可作颜料的载体,可改进油漆、油墨的耐磨性,改善颜料和填料的分散性,防止颜料沉底,可作油漆、油墨的平光剂。 

⑥、作为天然或合成纤维的柔软剂和润滑剂,改善耐磨性、撕裂强度、防皱力和免烫衣服的缝纫性,减低针切和调整触感度。 

⑦、可提高纸张的光泽度、持久度、硬度和抗磨损性,可增长耐水及耐药性等,增加纸张美感。 

⑧、可加入各种石蜡中提高其性能 . 

⑨、此外,还可用于制造皮鞋油、蜡烛、蜡笔、化妆品、皮革剂、热熔胶粘剂等。 

3、主要适用范围: 

可广泛应用于制造色母粒、塑钢、 pvc 管材、热熔胶、橡胶、鞋油、皮革光亮剂、电缆绝缘料、地板蜡、塑料型材、油墨、注塑等产品。 

主要适用范围:可广泛应用于制造色母粒、塑钢、pvc管材、热熔胶、橡胶、鞋油、皮革光亮剂、电缆绝缘料、地板蜡、塑料型材、油墨、注塑等产品。

PVC型材配方设计与加工工艺

配方的设计原理和各类配方的特点:

   PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的,其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑,剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。在设计PVC配方之前,首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。

原料与助剂 

  PVC树脂

  生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC),聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物,产量仅次于PE,居第二位。

  PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。疏松型粒径为0.1—0.2mm,表面不规则,多孔,呈棉花球状,易吸收增塑剂,紧密型粒径为0.1mm以下,表面规则,实心,呈乒乓球状,不易吸收增塑剂,目前使用疏松型的较多。


  PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’ (无毒PVC)。卫生级要求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6,可用于食品及医学。合成工艺不同,PVC又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。根据国家标准GB/T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定,悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC-SG8Jk种树脂,其中数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,但熔融流动越困难,加工也越困难。具体选择时,做软制品时,一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型,需要加人大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂,加入50~80份的增塑剂。而加工硬制品时,一般不加或很少量加入增塑剂,所以用PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用SG-5树脂,硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发泡型材使用SG-7、SG-8树脂。而乳液法PVC糊主要用于人造革、壁纸及地板革和蘸塑制品等。一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合度(聚合度是单元链节的个数,聚合度乘以链节分子量等于聚合物分子量)分类,如山东齐鲁石化总厂生产的PVC树脂,出厂的产品为SK-700;SK-800;SK—1000;SK—1100;SK-1200等。其SG-5树脂对应的聚合度为1000—1100。PVC树脂的物化性能见第四篇。


  PVC粉末为一种白色粉末,密度在1.35—1.45g/cm3之间,表观密度在0.4-0.5g/cm3。视增塑剂含量大小可为软、硬制品,一般增塑剂含量0-5份为硬制品,5-25份为半硬制品,大于25份为软制品。

  PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物,软化温度和熔融温度较高,纯PVC一般须在160—210~C时才可塑化加工,由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。而且,PVC分子内含有氯的基团,当温度达到120~C时,纯PVC即开始出现脱HCl反应,会导致PVC热降解。因此,在加工时须加入各种助剂对PVC进行加工改性和冲击改性,使之可以加工成为有用的产品。

  PVC树脂主要用于生产各类薄膜(如日用印花膜、工业包装膜、农用大棚膜及热收缩膜等)、各类板、片材(其片材可用于吸塑制品),各类管材(如无毒上水管、建筑穿线管、透明软管等)、各类异型材(如门、窗、装饰板),中空吹瓶(用于化妆品及饮料),电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。

  稳定剂

  纯的PVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90Y:以上时,就会发生轻微的热分解反应,当温度升到120C后分解反应加剧,在150C,10分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应,最后导致大分子链断裂。防止PVC热分解的热稳定机理是通过如下几方面来实现的。


  通过捕捉PVC热分解产生的HCl,防止HCl的催化降解作用。

  铅盐类主要按此机理作用 ,此外还有金属皂类、有机锡类、亚磷酸脂类及环氧类等。

•置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类、亚磷酸脂类和有机锡类可按此机理作用。

  •与自由基反应,终止自由基的反应。有机锡类和亚磷酸脂按此机理作用。

  •与共扼双键加成作用,抑制共扼链的增长。

  有机锡类与环氧类按此机理作用。

  •分解过氧化物,减少自由基的数目。有机锡和亚磷酸脂按此机理作用。

  •钝化有催化脱HCl作用的金属离子。

  同一种稳定剂可按几种不同的机理实现热稳定目的。

  常用稳定剂品种:

  1、铅盐类

  铅盐类是PVC最常用的热稳定剂,也是十分有效的热稳定剂,其用量可占PVC热稳定剂的70%以上。

  铅盐类稳定剂的优点:热稳定性优良,具有长期热稳定性,电气绝缘性能优良,耐候性好,价格低。

  铅盐类稳定剂的缺点:分散性差、毒性大、有初期着色性,难以得到透明制品,也难以得到鲜明色彩的制品,缺乏润滑性,易产生硫污染。

  常用的铅盐类稳定剂有:

  (1)三盐基硫酸铅

  分子式为3PbO.PbSO.H20,代号为TLS,简称三盐,白色粉末,密度6.4g/cm3。三盐基硫酸铅是最常用的稳定剂品种,一般与二盐亚磷酸铅一起并用,因无润滑性而需配人润滑剂。主要用于PVC硬质不透明制品中,用量一般2-7份。


  (2)二盐基亚磷酸铅

  分子式为2PbO.PbHPO3.H2O,代号为DL,简称二盐,白色粉末,密度为6.1g/cm3。二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐基硫酸铅,但耐候性能好于三盐基硫酸铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅并用,用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。

  (3)二盐基硬脂酸铅

  代号为DLS,不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅并用,用量为0.5—1.5份。

  2、金属皂类

  为用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂,其热稳定性虽不如铅盐类,但兼具润滑性。金属皂类可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、环烷酸等)的金属(铅、钡、镉、锌、钙等)盐,其中以硬脂酸盐最为常用,其活泼性大小顺序为:Zn盐?Cd盐?Pb盐?Ca盐7.Ba盐。金属皂类一般不单独使用,常常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无毒,除Pb、Ca外都透明,无硫化污染,因而广泛用于软质PVC中,如无毒类、透明类制品等。

  常用的金属盐类稳定剂有:

  (1)硬脂酸锌(ZnSt),无毒且透明,用量大后,易引起“锌烧”制品变黑,常与Ba、Ca皂并用。

  (2)硬脂酸镉(CdSt),为一重要的透明稳定剂品种,毒性较大,不耐硫化污染,抑制初期变色能力大,常与Ba皂并用。

  (3)硬脂酸铅(PbSt),热稳定性好,可兼做润滑剂。缺点为易析出,透明差,有毒且硫化污染严重,常与Ba、Cd皂并用。

  (4)硬脂酸钙(CaSt),加工性能好、热稳定能力较低,无硫化污染,无毒,常与Zn皂并用。

  (5)硬脂酸钡(BaSt),无毒,长期热稳定性好,抗硫化污染,透明,常与Pb、Ca皂并用。复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及Ba/Cd/Zn。

  3、有机锡类

  有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。

  有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使用,也常与金属皂类并用。

  有机锡类热稳定剂主要包括含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。

  (1)含硫有机锡类:

  主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物类稳定剂,与Pb、Cd皂并用会产生硫污。含硫有机锡类透明性好。主要品种有:

  a、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG),外观为淡黄色液体,热稳定性及透明性极好,无毒,加入量低于2份。

  b、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG),外观为淡黄澄清液体,为无毒、高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透明膜中。

  (2)有机锡羧酸盐:

  稳定性不如含硫有机锡,但无硫污染,主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有:

  a、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡黄色液体或半固体,润滑性优良,透明性好,但有毒,常与Cd皂并用,用量1-2份;与马来酸锡及硫醇锡并用,用量0。5—1份。

  b、二月桂酸二正辛基锡(DOTL),有毒且价高,润滑性优良,常用于硬PVC中,用量小于1.5份。c、马来酸二正丁基锡(DBTM),白色粉末,有毒,无润滑性,常与月桂酸锡并用,不可与金属皂类并用于透明制品中。

  4、有机锑类

       具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其是在低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。

  有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。国内的锑稳定剂主要以三巯基乙酸异辛酯锑(ST)和以ST为主要成分的复合稳定剂STH—I和STH-Ⅱ两种为主。五硫醇锑为透明液体,可用作透明片、薄膜、透明粒料的热稳定剂。STH-I可以代替京锡C-102,可抑制PVC的初期着色,热稳定性好,制品透明,颜色鲜艳,STH—Ⅱ无毒,主要用于PVC水管等。

  5、稀土稳定剂

  选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主,其氧化物和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。

  稀土元素有着相似且异常活泼的化学性质,有着众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子,同时稀土金属离子有较大的离子半径,与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键,作为络合物的中心原子,常以d2SP3、d4dP3、f3d5Ssp3等多种杂化形式形成配位数为6—12的络合物。

  稀土元素优良的力学性能及其分组原理都与稀土元素的几何性质有关。因为原子和离子的半径是决定晶体的构型、硬度、密度和熔点等物理性质的重要因素,在常温、常压条件下,稀土金属镧、镨、钕呈双六方晶体结构,而铈呈立方晶体密集(面心)结构,当温度、压力变化时,多数稀土金属发生晶型转变。由于镧系收缩,镧系元素的原子半径、原子体积随原子序数增加而减小,密度随原子序数增加而增加,但铈与镧、镨、钕相比,有异常现象。

     在镧、铈、镨、钕中,镧的化学性质是最活泼,但三价镧与C1只能生成RECl正络合物,而且此络合物不稳定,而铈、镨这些高价的稀土离子与Cl生成络合物的能力比三价的镧要强,它们与Cl配体能生成稳定的负络离子,因此,在稀土热稳定剂的选材上要综合镧、铈、镨、钕的各自优点,在不同的应用范围,用其高纯单一体、混合体或合理搭配。


  稀土离子为典型的硬阳离子,即不易极化变形的离子,它们与金属硬碱的配位原子,如氧的络合能力很强。稀土化合物对CaC03的偶联作用,由于稀土离子和PVC链的氯离子之间存在强配位相互作用,有利于剪切力的传递从而使稀土化合物能有效地加速PVC的凝胶化,即可促进PVC塑化,又可起到加工助剂ACR的作用。同时,稀土金属离子与CPE中的C1配位,可使CPE更加发挥其增韧改性的作用。这些效能发挥的充分与否、平衡与否,与稀土复合物中的复配助剂有着相当大的关系,复合物中的润滑体系、加工改性体系都至关重要,因此复配工艺的好坏直接影响着稀土多功能复合稳定剂的效能。性能优良的稀土稳定剂应具有以下功能:


  (1)优异的热稳定性能


  静态动态热稳定性,均与京锡8831相当,好于铅盐及金属皂类,是铅盐的三倍及Ba/Zn复合稳定剂的4倍。可复配成为无毒、透明的,还可部分代替有机锡类稳定剂而广泛应用。稀土稳定剂的作用机理为捕捉HCl和置换烯丙基氯原子,与环氧类的辅助稳定剂具有较好的协同作用。


  (2)偶联作用


  具有优良的偶联作用,与铅盐相比,与PVC有很好的相容作用,对于PVC-CaCO,体系偶联作用较好,有利于PVC塑料门窗异型材强度的提高。用稀土稳定剂加工的PVC型材的焊角强度比铅盐稳定剂的PVC型材焊角强度要高,原料价格也高一些。


  (3)增韧作用


  与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相容性以及与CaCO3,的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,型材的耐冲击性能较好。


  稀土稳定剂无润滑作用,应与润滑剂一起加入, 目前我国生产的稀土复合稳定剂是将稀土、热稳定剂和润滑剂复配而成的,加入量一般为4-6份。


  6、复合铅盐稳定剂


  铅盐稳定剂价格低廉,热稳定性好,一直被广泛使用,但铅盐的粉末细小,配料和混合中,其粉尘被人吸入会造成铅中毒,为此,科技人员又研究出一种新型的复合铅盐热稳定剂。这种复合助剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合,以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散,同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,也避免了因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份,被称作为全包装热稳定剂。它具有以下的优点:


  (1)复合热稳定剂的各种组份在其生产过程中可得到充分混合,大幅度改善了与树脂混合分散的均匀性。


  (2)配方混合时,简化了计量次数,减少了计量差错的概率及由此所带来的损失。


  (3)简便了辅料的供应和贮备,有利于生产、质量管理。


  (4)提供了无尘生产产品的可能性,改善了生产条件。


  总之,复合热稳定剂有利于规模生产,为铅盐热稳定剂的发展提供了新的方向。复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅的含量,目前所生产的复合铅盐稳定剂含铅量一般为20%-60%;在PVC塑料门窗型材生产上的用量为3.5—6份。表2是一些PVC型材生产用的复合铅盐稳定剂的牌号和用量。


  7、主要的辅助热稳定剂品种


  辅助垫稳定剂本身不具有热稳定作用,只有与主稳定剂一起并用,才会产生热稳定效果,并促进主稳定剂的稳定效果。辅助热稳定剂一般不含金属,因此也称为非金属热稳定剂。


  辅助热稳定剂的主要品种有:


  (1)亚磷酸酯类。是一重要的辅助热稳定剂,与Ba/Cd、Ba/Zn复合稳定剂及Ca/Zn复合稳定剂等有协同作用,主要用于软质PVC透明配方中,用量为0.1—1份。


  (2)环氧化合物类,与金属皂类有协同作用,与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为2-5份,常用的品种为环氧大豆油、环氧脂。


  (3)多元醇类,主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等,可与Ca/Zn复合稳定剂并用。


  润滑剂 

润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光洁度等。


  根据不同成型方法,其润滑作用侧重不同:

  压延成型,防止熔料粘辊;

  注射成型,提高流动,提高脱模性;

  挤出成型,提高流动,提高口模分离性;

  压制及层压成型, 利于压板与制品分离。

  润滑剂的分类:

  •按润滑剂成份分类,主要有饱和烃和卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。

  •按润滑剂的作用分类,分为内,外润滑剂。

  其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和力小,其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。

        内外润滑剂之分只是相对而言,并无严格划分标准。在极性不同的树脂中,内、外润滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油酯对极性树脂(如PVC及PA)而言,起内润滑作用;但对于非极性树脂(如PE、PP),则显示外润滑作用。相反,高分子石蜡等与极性树脂相容性差,如在极性PVC中用做外润滑剂,而在PE、PP等非极性树脂中则为内润滑剂。

  在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用也会发生变化,如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压延成型初期,由于加工温度低,与PVC相容性差,主要起外润滑作用;当温度升高后,与PVC相容性增大,则转起内润滑剂作用。

  按润滑剂的组成可分为:饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。 

  1、饱和烃类

  饱和烃类按极性可分为非极性烃(如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小可分为;液体石蜡(C16-C21)、固体石蜡(C26-C32)微晶石蜡(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子量1000—10000)等,主要用于PVC无毒外润滑剂。

        (1)液体石蜡:俗称白油,为无色透明液体,可用作PVC的透明性外润滑剂,用量为0.5份左右,用量大会严重影响焊角强度。

  (2)固体石蜡,又称为天然石蜡,白色固体,可用作pvc的外润滑剂,用量为0.1—1.0份,用量太大会影响透明度。

  (3)微晶石蜡,又称为高熔点石蜡,外观为白色或淡黄色固体,因结晶微细而称为微晶石蜡。润滑效果和热稳定性好于其他石蜡。在PVC中用量较小,一般为0.1-0.3份。

  (4)低分子量聚乙烯,又称聚乙烯蜡,外观为白色或淡黄色固体粉末,透明性差,可用于PVC挤出和压延加工外润滑剂,用量一般为0.5份以下。

  (5)氧化聚乙烯蜡,为聚乙烯蜡部分氧化产物,外观为白色粉末。有优良的内、外润滑作用,透明性好,价格低,用量在0.2-1.0份。

  (6)氯化石蜡,与PVC相容性好,透明性差,与其他润滑剂并用效果好,用量0.5份以下为宜。

  2、金属皂类

  既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂,其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重稍有不同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。

  3、脂肪族酸胺

  包括单脂肪酸酰胺和双脂肪酰胺两大类,单脂肪酸胺主要呈内润滑作用,主要品种包括乙基双硬脂酰胺、N,N•亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等。

  4、脂肪酸类

  如硬脂酸,是仅次于金属皂类而广泛应用的润滑剂,可用于PVC,用量少时,起内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。硬脂酸的加入量低于0.5份。

  5、脂肪酸酯类

  (1)硬脂酸丁酯,外观为无色或淡黄色油状液体,在PVC中以内润滑为主兼具外润滑作用,用量0.5—1.5份。

  (2)单硬脂酸甘油酯,代号GMS,外观为白色蜡状固体,为PVC优良内润滑剂,对透明性影响小,加入量低于1.5份,可与硬脂酸并用。

  (3)酯蜡和皂化蜡,主要指以褐煤蜡为主要原料、经漂白等工序制成的后序产品。漂白蜡有S蜡和L蜡,皂化蜡有0蜡和OP蜡。主要用于HPVC,用量0.1-0.3份。

  6、脂肪醇类

  硬脂醇,外观为白色细珠状物,起内润滑作用,透明好,在PVC中用量0.2-0.5份。还可用于PS中。如季戊四醇,作为PVC高温润滑剂,用量0.2-0.5份。

  加工改性助剂

  1、加工助剂的作用原理

  由于PVC熔体延展性差,易导致熔体破碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等。因此,PVC加工时往往需要加人加工助剂,以改善其熔体上述缺陷。

  加工助剂为可以改善树脂加工性能的助剂,其主要作用方式有三种:促进树脂熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。

  •促进树脂熔融:PVC树脂在加热的状态下,在一定的剪切力作用下熔化时,加工改性剂首先熔融并粘附在PVC树脂微粒表面,它与树脂的相容性和它的高分子量,使PVC粘度及摩擦增加,从而有效地将剪切应力和热传递给整个PVC树脂,加速PVC熔融。

  •改善熔体流变性能:PVC熔体具有强度差、延展性差及熔体破裂等缺点,而加工改性剂可改善熔体上述流变性。其作用机理为:增加PVC熔体的粘弹性,从而改善离模膨胀和提高熔体强度等。

  •赋予润滑性:加工改性剂与PVC相容部分首先熔融,起到促进熔融作用;而与PVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移,从而改善脱模性。

  2、常用加工改性剂一ACR

  ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。除可用做加工助剂外,还可用做冲击改性剂。我.国的ACR可分为ACR201、ACR301和ACR401、ACR402几种,国外的牌号有:K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PAl00等。表2—1-3是国内外ACR加工助剂牌号对照。表3国内外ACR加工助剂牌号对照。

  ACR加工改性剂的重要作用是促进PVC的塑化,缩短塑化时间,提高熔体塑化的均匀性,降低塑花温度。表4是用BLANBENDE塑度仪测得的ACR对塑化时间、温度等的影响情况。

  在PVC塑料门窗型材中一般使用ACR201或ACR401,用量为1.5-3份。

  冲击改性剂

  高分子材料改性的一个重要内容是改善其耐冲击性能,PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,分子之间有较强的作用力,是一个坚硬而脆的材料;抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后,冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力,并利用粒子自身的变形和剪切带,阻止银纹扩大和增长,吸收掉传人材料体内的冲击能,从而达到抗冲击的目的。改性剂的颗粒很小,以利于增加单位重量或单位体积中改性剂的数量,使其有效体积份数提高,从而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性剂。

  按有机抗冲击改性剂的分子内部结构,可将其分为如下几类。

  1、预定弹性体(PDE)型冲击改性剂,它属于核一壳结构的聚合物,其核为软状弹性体,赋予制品较高的抗冲击性能,壳为具有高玻璃化温度的聚合物,主要功能是使改性剂微粒子之间相互隔离,形成可以自由流动的组分颗粒,促进其在聚合物中均匀分散,增强改性剂与聚合物之间相互作用和相容性。此类结构的改性剂有:MBS、ACR、MABS和MACR等,这些都是优良的冲击改性剂。

  2、非预定弹性体型(NPDE)冲击改性剂,它属于网状聚合物,其改性机理是以溶剂化作用(增塑作用)机理对塑料进行改性。因此,NPDE必须形成一个包覆树脂的网状结构,它与树脂不是十分好的相容体。此类结构的改性剂有:CPE、EVA。

  3、过度型冲击改性剂,其结构介于两种结构之间,如ABS。用于PVC树脂的具体品种有:

  (1)氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中进行悬浮氯化的粉状产物,随着氯化程度的增加使原来结晶的HDPE逐渐成为非结晶的弹性体。作为增韧剂使用的C?E,含C1量一般为25-45%。CPE来源广,价格低,除具有增韧作用外,还具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化学药品性。目前在我国CPE是占主导地位的冲击改性剂,尤其在PVC管材和型材生产中,大多数工厂使用CPE。加入量一般为5—15份。CPE可以同其它增韧剂协同使用,如橡胶类、EVA等,效果更好,但橡胶类的助剂不耐老化。

  (2)ACR为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物,ACR为近年来开发的最好的冲击改性剂,它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性,在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好,表面光洁,耐老化好,焊角强度高的特点,但价格比CPE,高1/3左右。国外常用的牌号如K-355,一般用量6—10份。目前国内生产ACR冲击改性剂的厂家较少,使用厂家也较少。

  (3)MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三种单体的共聚物。MBS的溶度参数为94-9.5之间,与PVC的溶度参数接近,因此同PVC时相容性较好,它的最大特点是:加入PVC后可以制成透明的产品。一般在PVC中加人10-17份,可将PVC的冲击强度提高6—15倍,但MBS的加入量大于30份时,PVC冲击强度反而下降。MBS本身具有良好的冲击性能,透明性好,透光率可达90%以上,且在改善冲击性同时,对树脂的其他性能,如拉伸强度、断裂伸长率等影响很小。MBS价格较高,常同其他冲击改性剂,如EAV、CPE、SBS等并用。MBS耐热性不好,耐候性差,不适于做户外长期使用制品,一般不用做塑料门窗型材生产的冲击改性剂使用。

  (4)SBS为苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物,也称为热塑性丁苯橡胶,属于热塑性弹性体,其结构可分为星型和线型两种。SBS中苯乙烯与丁二烯的比例主要为30/70、40/60、28/72、48/52几种。主要用做HDPE、PP、PS的冲击改性剂,其加入量5—15份。SBS主要作用是改善其低温耐冲击性。SBS耐候性差,不适于做户外长期使用制品。

配方的设计原理和各类配方的特点

   PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的,其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑,剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。在设计PVC配方之前,首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。

                              原料与助剂 

  PVC树脂

  生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC),聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物,产量仅次于PE,居第二位。

  PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。疏松型粒径为0.1—0.2mm,表面不规则,多孔,呈棉花球状,易吸收增塑剂,紧密型粒径为0.1mm以下,表面规则,实心,呈乒乓球状,不易吸收增塑剂,目前使用疏松型的较多。

  PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’ (无毒PVC)。卫生级要求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6,可用于食品及医学。合成工艺不同,PVC又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。根据国家标准GB/T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定,悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC-SG8Jk种树脂,其中数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,但熔融流动越困难,加工也越困难。具体选择时,做软制品时,一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型,需要加人大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂,加入50~80份的增塑剂。而加工硬制品时,一般不加或很少量加入增塑剂,所以用PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用SG-5树脂,硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发泡型材使用SG-7、SG-8树脂。而乳液法PVC糊主要用于人造革、壁纸及地板革和蘸塑制品等。一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合度(聚合度是单元链节的个数,聚合度乘以链节分子量等于聚合物分子量)分类,如山东齐鲁石化总厂生产的PVC树脂,出厂的产品为SK-700;SK-800;SK—1000;SK—1100;SK-1200等。其SG-5树脂对应的聚合度为1000—1100。PVC树脂的物化性能见第四篇。

  PVC粉末为一种白色粉末,密度在1.35—1.45g/cm3之间,表观密度在0.4-0.5g/cm3。视增塑剂含量大小可为软、硬制品,一般增塑剂含量0-5份为硬制品,5-25份为半硬制品,大于25份为软制品。

  PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物,软化温度和熔融温度较高,纯PVC一般须在160—210~C时才可塑化加工,由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。而且,PVC分子内含有氯的基团,当温度达到120~C时,纯PVC即开始出现脱HCl反应,会导致PVC热降解。因此,在加工时须加入各种助剂对PVC进行加工改性和冲击改性,使之可以加工成为有用的产品。

  PVC树脂主要用于生产各类薄膜(如日用印花膜、工业包装膜、农用大棚膜及热收缩膜等)、各类板、片材(其片材可用于吸塑制品),各类管材(如无毒上水管、建筑穿线管、透明软管等)、各类异型材(如门、窗、装饰板),中空吹瓶(用于化妆品及饮料),电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。


  稳定剂


  纯的PVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90Y:以上时,就会发生轻微的热分解反应,当温度升到120C后分解反应加剧,在150C,10分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应,最后导致大分子链断裂。防止PVC热分解的热稳定机理是通过如下几方面来实现的。


  通过捕捉PVC热分解产生的HCl,防止HCl的催化降解作用。


  铅盐类主要按此机理作用 ,此外还有金属皂类、有机锡类、亚磷酸脂类及环氧类等。


•置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类、亚磷酸脂类和有机锡类可按此机理作用。

  •与自由基反应,终止自由基的反应。有机锡类和亚磷酸脂按此机理作用。

  •与共扼双键加成作用,抑制共扼链的增长。

  有机锡类与环氧类按此机理作用。

  •分解过氧化物,减少自由基的数目。有机锡和亚磷酸脂按此机理作用。

  •钝化有催化脱HCl作用的金属离子。


  同一种稳定剂可按几种不同的机理实现热稳定目的。


  常用稳定剂品种:


  1、铅盐类

  铅盐类是PVC最常用的热稳定剂,也是十分有效的热稳定剂,其用量可占PVC热稳定剂的70%以上。


  铅盐类稳定剂的优点:热稳定性优良,具有长期热稳定性,电气绝缘性能优良,耐候性好,价格低。


  铅盐类稳定剂的缺点:分散性差、毒性大、有初期着色性,难以得到透明制品,也难以得到鲜明色彩的制品,缺乏润滑性,易产生硫污染。


  常用的铅盐类稳定剂有:


  (1)三盐基硫酸铅


  分子式为3PbO.PbSO.H20,代号为TLS,简称三盐,白色粉末,密度6.4g/cm’。三盐基硫酸铅是最常用的稳定剂品种,一般与二盐亚磷酸铅一起并用,因无润滑性而需配人润滑剂。主要用于PVC硬质不透明制品中,用量一般2~7份。


  (2)二盐基亚磷酸铅


  分子式为2PbO.PbHPO3.H2O,代号为DL,简称二盐,白色粉末,密度为6.1g/cm3。二盐基亚磷酸铅的热稳定性稍低于三盐基硫酸铅,但耐候性能好于三盐基硫酸铅。二盐基亚磷酸铅常与三盐基硫酸铅并用,用量一般为三盐基硫酸铅的1/2。


  (3)二盐基硬脂酸铅


  代号为DLS,不如三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅常用,具有润滑性。常与三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅并用,用量为0.5—1.5份。


  2、金属皂类


  为用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂,其热稳定性虽不如铅盐类,但兼具润滑性。金属皂类可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、环烷酸等)的金属(铅、钡、镉、锌、钙等)盐,其中以硬脂酸盐最为常用,其活泼性大小顺序为:Zn盐?Cd盐?Pb盐?Ca盐7.Ba盐。金属皂类一般不单独使用,常常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Gd、Pb外都无毒,除Pb、Ca外都透明,无硫化污染,因而广泛用于软质PVC中,如无毒类、透明类制品等。


  常用的金属盐类稳定剂有:


  (1)硬脂酸锌(ZnSt),无毒且透明,用量大后,易引起“锌烧”制品变黑,常与Ba、Ca皂并用。


  (2)硬脂酸镉(CdSt),为一重要的透明稳定剂品种,毒性较大,不耐硫化污染,抑制初期变色能力大,常与Ba皂并用。


  (3)硬脂酸铅(PbSt),热稳定性好,可兼做润滑剂。缺点为易析出,透明差,有毒且硫化污染严重,常与Ba、Cd皂并用。


  (4)硬脂酸钙(CaSt),加工性能好、热稳定能力较低,无硫化污染,无毒,常与Zn皂并用。


  (5)硬脂酸钡(BaSt),无毒,长期热稳定性好,抗硫化污染,透明,常与Pb、Ca皂并用。复合品种常用的有:Ca/Zn(无毒、透明)、Ba/Zn(无毒、透明)、Ba/Cd(有毒、透明)及Ba/Cd/Zn。


  3、有机锡类


  有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。


  有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使用,也常与金属皂类并用。


  有机锡类热稳定剂主要包括含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。


  (1)含硫有机锡类:


  主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物类稳定剂,与Pb、Cd皂并用会产生硫污。含硫有机锡类透明性好。主要品种有:


  a、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG),外观为淡黄色液体,热稳定性及透明性极好,无毒,加入量低于2份。


  b、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG),外观为淡黄澄清液体,为无毒、高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透明膜中。


  (2)有机锡羧酸盐:


  稳定性不如含硫有机锡,但无硫污染,主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有:


  a、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡黄色液体或半固体,润滑性优良,透明性好,但有毒,常与Cd皂并用,用量1-2份;与马来酸锡及硫醇锡并用,用量0。5—1份。


  b、二月桂酸二正辛基锡(DOTL),有毒且价高,润滑性优良,常用于硬PVC中,用量小于1.5份。c、马来酸二正丁基锡(DBTM),白色粉末,有毒,无润滑性,常与月桂酸锡并用,不可与金属皂类并用于透明制品中。


  4、有机锑类


       具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其是在低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。


  有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。国内的锑稳定剂主要以三巯基乙酸异辛酯锑(ST)和以ST为主要成分的复合稳定剂STH—I和STH-Ⅱ两种为主。五硫醇锑为透明液体,可用作透明片、薄膜、透明粒料的热稳定剂。STH-I可以代替京锡C-102,可抑制PVC的初期着色,热稳定性好,制品透明,颜色鲜艳,STH—Ⅱ无毒,主要用于PVC水管等。


  5、稀土稳定剂


  选材多为稀土氧化物和稀土氯化物为主,其氧化物和氯化物多为镧、铈、镨、钕等轻稀土元素的单一体或混合体。


  稀土元素有着相似且异常活泼的化学性质,有着众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子,同时稀土金属离子有较大的离子半径,与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键,作为络合物的中心原子,常以d2SP3、d4dP3、f3d5Ssp3等多种杂化形式形成配位数为6—12的络合物。


  稀土元素优良的力学性能及其分组原理都与稀土元素的几何性质有关。因为原子和离子的半径是决定晶体的构型、硬度、密度和熔点等物理性质的重要因素,在常温、常压条件下,稀土金属镧、镨、钕呈双六方晶体结构,而铈呈立方晶体密集(面心)结构,当温度、压力变化时,多数稀土金属发生晶型转变。由于镧系收缩,镧系元素的原子半径、原子体积随原子序数增加而减小,密度随原子序数增加而增加,但铈与镧、镨、钕相比,有异常现象。


在镧、铈、镨、钕中,镧的化学性质是最活泼,但三价镧与C1只能生成RECl正络合物,而且此络合物不稳定,而铈、镨这些高价的稀土离子与Cl生成络合物的能力比三价的镧要强,它们与Cl配体能生成稳定的负络离子,因此,在稀土热稳定剂的选材上要综合镧、铈、镨、钕的各自优点,在不同的应用范围,用其高纯单一体、混合体或合理搭配。


  稀土离子为典型的硬阳离子,即不易极化变形的离子,它们与金属硬碱的配位原子,如氧的络合能力很强。稀土化合物对CaC03的偶联作用,由于稀土离子和PVC链的氯离子之间存在强配位相互作用,有利于剪切力的传递从而使稀土化合物能有效地加速PVC的凝胶化,即可促进PVC塑化,又可起到加工助剂ACR的作用。同时,稀土金属离子与CPE中的C1配位,可使CPE更加发挥其增韧改性的作用。这些效能发挥的充分与否、平衡与否,与稀土复合物中的复配助剂有着相当大的关系,复合物中的润滑体系、加工改性体系都至关重要,因此复配工艺的好坏直接影响着稀土多功能复合稳定剂的效能。性能优良的稀土稳定剂应具有以下功能:


  (1)优异的热稳定性能


  静态动态热稳定性,均与京锡8831相当,好于铅盐及金属皂类,是铅盐的三倍及Ba/Zn复合稳定剂的4倍。可复配成为无毒、透明的,还可部分代替有机锡类稳定剂而广泛应用。稀土稳定剂的作用机理为捕捉HCl和置换烯丙基氯原子,与环氧类的辅助稳定剂具有较好的协同作用。


  (2)偶联作用


  具有优良的偶联作用,与铅盐相比,与PVC有很好的相容作用,对于PVC-CaCO,体系偶联作用较好,有利于PVC塑料门窗异型材强度的提高。用稀土稳定剂加工的PVC型材的焊角强度比铅盐稳定剂的PVC型材焊角强度要高,原料价格也高一些。


  (3)增韧作用


  与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相容性以及与CaCO3,的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,型材的耐冲击性能较好。


  稀土稳定剂无润滑作用,应与润滑剂一起加入, 目前我国生产的稀土复合稳定剂是将稀土、热稳定剂和润滑剂复配而成的,加入量一般为4-6份。


  6、复合铅盐稳定剂


  铅盐稳定剂价格低廉,热稳定性好,一直被广泛使用,但铅盐的粉末细小,配料和混合中,其粉尘被人吸入会造成铅中毒,为此,科技人员又研究出一种新型的复合铅盐热稳定剂。这种复合助剂采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合,以保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散,同时由于与润滑剂共熔融形成颗粒状,也避免了因铅粉尘造成的中毒。复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组份和润滑剂组份,被称作为全包装热稳定剂。它具有以下的优点:


  (1)复合热稳定剂的各种组份在其生产过程中可得到充分混合,大幅度改善了与树脂混合分散的均匀性。


  (2)配方混合时,简化了计量次数,减少了计量差错的概率及由此所带来的损失。


  (3)简便了辅料的供应和贮备,有利于生产、质量管理。


  (4)提供了无尘生产产品的可能性,改善了生产条件。


  总之,复合热稳定剂有利于规模生产,为铅盐热稳定剂的发展提供了新的方向。复合铅盐稳定剂一个重要指标是铅的含量,目前所生产的复合铅盐稳定剂含铅量一般为20%-60%;在PVC塑料门窗型材生产上的用量为3.5—6份。表2是一些PVC型材生产用的复合铅盐稳定剂的牌号和用量。


  7、主要的辅助热稳定剂品种


  辅助垫稳定剂本身不具有热稳定作用,只有与主稳定剂一起并用,才会产生热稳定效果,并促进主稳定剂的稳定效果。辅助热稳定剂一般不含金属,因此也称为非金属热稳定剂。


  辅助热稳定剂的主要品种有:


  (1)亚磷酸酯类。是一重要的辅助热稳定剂,与Ba/Cd、Ba/Zn复合稳定剂及Ca/Zn复合稳定剂等有协同作用,主要用于软质PVC透明配方中,用量为0.1—1份。


  (2)环氧化合物类,与金属皂类有协同作用,与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为2-5份,常用的品种为环氧大豆油、环氧脂。


  (3)多元醇类,主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等,可与Ca/Zn复合稳定剂并用。


  润滑剂 

  润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光洁度等。


  根据不同成型方法,其润滑作用侧重不同:

  压延成型,防止熔料粘辊;

  注射成型,提高流动,提高脱模性;

  挤出成型,提高流动,提高口模分离性;

  压制及层压成型, 利于压板与制品分离。


  润滑剂的分类:


  •按润滑剂成份分类,主要有饱和烃和卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。


  •按润滑剂的作用分类,分为内,外润滑剂。


  其主要区分是依其与树脂的相容性大小。 内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和力小,其作用是降低树脂与金属表面之间的摩擦。


        内外润滑剂之分只是相对而言,并无严格划分标准。在极性不同的树脂中,内、外润滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油酯对极性树脂(如PVC及PA)而言,起内润滑作用;但对于非极性树脂(如PE、PP),则显示外润滑作用。相反,高分子石蜡等与极性树脂相容性差,如在极性PVC中用做外润滑剂,而在PE、PP等非极性树脂中则为内润滑剂。


  在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用也会发生变化,如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压延成型初期,由于加工温度低,与PVC相容性差,主要起外润滑作用;当温度升高后,与PVC相容性增大,则转起内润滑剂作用。


  按润滑剂的组成可分为:饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类。 


  1、饱和烃类


  饱和烃类按极性可分为非极性烃(如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小可分为;液体石蜡(C16-C21)、固体石蜡(C26-C32)微晶石蜡(C32-C70)及低分子量聚乙烯(分子量1000—10000)等,主要用于PVC无毒外润滑剂。


        (1)液体石蜡:俗称白油,为无色透明液体,可用作PVC的透明性外润滑剂,用量为0.5份左右,用量大会严重影响焊角强度。


  (2)固体石蜡,又称为天然石蜡,白色固体,可用作pvc的外润滑剂,用量为0.1—1.0份,用量太大会影响透明度。


  (3)微晶石蜡,又称为高熔点石蜡,外观为白色或淡黄色固体,因结晶微细而称为微晶石蜡。润滑效果和热稳定性好于其他石蜡。在PVC中用量较小,一般为0.1-0.3份。


  (4)低分子量聚乙烯,又称聚乙烯蜡,外观为白色或淡黄色固体粉末,透明性差,可用于PVC挤出和压延加工外润滑剂,用量一般为0.5份以下。


  (5)氧化聚乙烯蜡,为聚乙烯蜡部分氧化产物,外观为白色粉末。有优良的内、外润滑作用,透明性好,价格低,用量在0.2-1.0份。


  (6)氯化石蜡,与PVC相容性好,透明性差,与其他润滑剂并用效果好,用量0.5份以下为宜。


  2、金属皂类


  既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂,其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重稍有不同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。


  3、脂肪族酸胺


  包括单脂肪酸酰胺和双脂肪酰胺两大类,单脂肪酸胺主要呈内润滑作用,主要品种包括乙基双硬脂酰胺、N,N•亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等。


  4、脂肪酸类


  如硬脂酸,是仅次于金属皂类而广泛应用的润滑剂,可用于PVC,用量少时,起内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。硬脂酸的加入量低于0.5份。


  5、脂肪酸酯类


  (1)硬脂酸丁酯,外观为无色或淡黄色油状液体,在PVC中以内润滑为主兼具外润滑作用,用量0.5—1.5份。


  (2)单硬脂酸甘油酯,代号GMS,外观为白色蜡状固体,为PVC优良内润滑剂,对透明性影响小,加入量低于1.5份,可与硬脂酸并用。


  (3)酯蜡和皂化蜡,主要指以褐煤蜡为主要原料、经漂白等工序制成的后序产品。漂白蜡有S蜡和L蜡,皂化蜡有0蜡和OP蜡。主要用于HPVC,用量0.1-0.3份。


  6、脂肪醇类


  硬脂醇,外观为白色细珠状物,起内润滑作用,透明好,在PVC中用量0.2-0.5份。还可用于PS中。如季戊四醇,作为PVC高温润滑剂,用量0.2-0.5份。


  加工改性助剂


  1、加工助剂的作用原理


  由于PVC熔体延展性差,易导致熔体破碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等。因此,PVC加工时往往需要加人加工助剂,以改善其熔体上述缺陷。


  加工助剂为可以改善树脂加工性能的助剂,其主要作用方式有三种:促进树脂熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。


  •促进树脂熔融:PVC树脂在加热的状态下,在一定的剪切力作用下熔化时,加工改性剂首先熔融并粘附在PVC树脂微粒表面,它与树脂的相容性和它的高分子量,使PVC粘度及摩擦增加,从而有效地将剪切应力和热传递给整个PVC树脂,加速PVC熔融。


  •改善熔体流变性能:PVC熔体具有强度差、延展性差及熔体破裂等缺点,而加工改性剂可改善熔体上述流变性。其作用机理为:增加PVC熔体的粘弹性,从而改善离模膨胀和提高熔体强度等。


  •赋予润滑性:加工改性剂与PVC相容部分首先熔融,起到促进熔融作用;而与PVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移,从而改善脱模性。


  2、常用加工改性剂一ACR


  ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯乙烯等单体的共聚物。除可用做加工助剂外,还可用做冲击改性剂。我.国的ACR可分为ACR201、ACR301和ACR401、ACR402几种,国外的牌号有:K120N、K125、K175、P530、P501、P551、P700、PAl00等。表2—1-3是国内外ACR加工助剂牌号对照。表3国内外ACR加工助剂牌号对照。


  ACR加工改性剂的重要作用是促进PVC的塑化,缩短塑化时间,提高熔体塑化的均匀性,降低塑花温度。表4是用BLANBENDE塑度仪测得的ACR对塑化时间、温度等的影响情况。


  在PVC塑料门窗型材中一般使用ACR201或ACR401,用量为1.5-3份。


  冲击改性剂


  高分子材料改性的一个重要内容是改善其耐冲击性能,PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,分子之间有较强的作用力,是一个坚硬而脆的材料;抗冲击强度较低。加人冲击改性剂后,冲击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力,并利用粒子自身的变形和剪切带,阻止银纹扩大和增长,吸收掉传人材料体内的冲击能,从而达到抗冲击的目的。改性剂的颗粒很小,以利于增加单位重量或单位体积中改性剂的数量,使其有效体积份数提高,从而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性剂。


  按有机抗冲击改性剂的分子内部结构,可将其分为如下几类。


  1、预定弹性体(PDE)型冲击改性剂,它属于核一壳结构的聚合物,其核为软状弹性体,赋予制品较高的抗冲击性能,壳为具有高玻璃化温度的聚合物,主要功能是使改性剂微粒子之间相互隔离,形成可以自由流动的组分颗粒,促进其在聚合物中均匀分散,增强改性剂与聚合物之间相互作用和相容性。此类结构的改性剂有:MBS、ACR、MABS和MACR等,这些都是优良的冲击改性剂。


  2、非预定弹性体型(NPDE)冲击改性剂,它属于网状聚合物,其改性机理是以溶剂化作用(增塑作用)机理对塑料进行改性。因此,NPDE必须形成一个包覆树脂的网状结构,它与树脂不是十分好的相容体。此类结构的改性剂有:CPE、EVA。


  3、过度型冲击改性剂,其结构介于两种结构之间,如ABS。用于PVC树脂的具体品种有:


  (1)氯化聚乙烯(CPE)是利用HDPE在水相中进行悬浮氯化的粉状产物,随着氯化程度的增加使原来结晶的HDPE逐渐成为非结晶的弹性体。作为增韧剂使用的C?E,含C1量一般为25-45%。CPE来源广,价格低,除具有增韧作用外,还具有耐寒性、耐候性、耐燃性及耐化学药品性。目前在我国CPE是占主导地位的冲击改性剂,尤其在PVC管材和型材生产中,大多数工厂使用CPE。加入量一般为5—15份。CPE可以同其它增韧剂协同使用,如橡胶类、EVA等,效果更好,但橡胶类的助剂不耐老化。

  (2)ACR为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物,ACR为近年来开发的最好的冲击改性剂,它可使材料的抗冲击强度增大几十倍。ACR属于核壳结构的冲击改性剂,甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸乙酯高聚物组成的外壳,以丙烯酸丁酯类交联形成的橡胶弹性体为核的链段分布于颗粒内层。尤其适用于户外使用的PVC塑料制品的冲击改性,在PVC塑料门窗型材使用ACR作为冲击改性剂与其它改性剂相比具有加工性能好,表面光洁,耐老化好,焊角强度高的特点,但价格比CPE,高1/3左右。国外常用的牌号如K-355,一般用量6—10份。目前国内生产ACR冲击改性剂的厂家较少,使用厂家也较少。


  (3)MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三种单体的共聚物。MBS的溶度参数为94-9.5之间,与PVC的溶度参数接近,因此同PVC时相容性较好,它的最大特点是:加入PVC后可以制成透明的产品。一般在PVC中加人10-17份,可将PVC的冲击强度提高6—15倍,但MBS的加入量大于30份时,PVC冲击强度反而下降。MBS本身具有良好的冲击性能,透明性好,透光率可达90%以上,且在改善冲击性同时,对树脂的其他性能,如拉伸强度、断裂伸长率等影响很小。MBS价格较高,常同其他冲击改性剂,如EAV、CPE、SBS等并用。MBS耐热性不好,耐候性差,不适于做户外长期使用制品,一般不用做塑料门窗型材生产的冲击改性剂使用。


  (4)SBS为苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物,也称为热塑性丁苯橡胶,属于热塑性弹性体,其结构可分为星型和线型两种。SBS中苯乙烯与丁二烯的比例主要为30/70、40/60、28/72、48/52几种。主要用做HDPE、PP、PS的冲击改性剂,其加入量5—15份。SBS主要作用是改善其低温耐冲击性。SBS耐候性差,不适于做户外长期使用制品。


  (5)ABS为苯乙烯(40%-50%)、丁二烯(25%—30%)、丙烯腈(25%-30%)三元共聚物,主要用做工程塑料,也用做PVC冲击改性,对低温冲击改性效果也很好。ABS加入量达到50份时,PVC的冲击强度可与纯ABS相当。ABS的加入量一般为5—20份,ABS的耐候性差,不适于长期户外使用制品,一般不用做塑料门窗型材生产的冲击改性剂使用。(6)EVA是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物,醋酸乙烯酯的引入改变了聚乙烯的结晶性,醋酸乙烯酯含量大量差,而且EVA与PVC折光率不同,难以得到透明制品,因此,常将EVA与其它抗冲击树脂并用。EVA添加量为10份以下。

  4、橡胶类抗冲击改性剂


  是性能优良的增韧剂,主要品种有:乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)及丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、聚异丁烯、丁二烯橡胶等,其中EPR、EPDM、NBR三种最常用,其是改善低温耐冲击性优越,但都不耐老化,塑料门窗型材一般不使用这类冲击改性剂。


  常用的其它助剂


  1、光稳定剂


  PVC制品多数暴露在阳光和其它各种光线下,根据制品应用环境添加一定量的光稳定剂可防止和延缓其分解和老化,延制品使用寿命。


  光稳定剂大体可以分为四类:


  (1)光屏蔽剂。如钛白和碳黑,可以阻挡紫外线进入型材的内部,以阻止聚合物的光降解进行。如加入2%的碳黑的LDPE片材其耐老化程度比不加碳黑的LDPE片材提高20倍。钛白对型材的耐老化程度有较大的提高,钛白应使用金红石型的,在PVC塑料门窗型材中的使用量在3-6份。

  (2)紫外线吸收剂。可以强烈吸收280-400nm的紫外线,转换成可见光或热量。常用的有UV—531、UV-327、UV-326、UV-p等产品,用量一般为0.1-0.5%。但价格较高。

  (3)淬灭剂。主要是消灭受激发的聚合物分子的能量,使之回到基态。具体品种为镍、钴络合物,品种有光稳定剂2002、光稳定剂1084等。一般与其它光稳定剂配合使用,用量0.1-0.5%。

  (4)自由基捕捉剂。是一种高效的光稳定剂,它捕捉光降解分解出的自由基,终止降解反应的进行。一般使用在LDPE农膜中。品种主要有:光稳定剂GW-540、GW—544、CW-310、BW—10LD、光稳定剂744、光稳定剂622、光稳定剂944等,用量0.02-0.5%。

  2、填料

  使用填料的主要目的是占据空间以降低成本,当然,一些填料也赋予材料一些特殊的性能,如阻燃、导电、导热、刚性等。

  填料的主要指标为:白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。

  其主要品种有:

  (1)碳酸盐类 主要为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性碳酸钙。一般在PVC塑料型材使用的是活性轻质碳酸钙,粒径为300目—700目。

  (2)炭黑 如天然气槽黑、混气槽黑、高耐磨炉黑、热裂法炭黑、乙炔炭黑等。主要作用橡胶的补强,有些品种亦作填充剂,如用于导电和防静电高分子材料制品中。

  (3)硫酸盐类 有硫酸钡、硫酸钙、锌钡白(立德粉)等,主要作填充剂,也有着色作用,硫酸钡可减少X光透过度。

  (4)金属氧化物 如氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铁、磁粉等,作填充剂和着色剂。

  (5)金属粉 如铝、青铜、锌、铜、铅等粉末,作装饰用和改善导热性。在塑料型材生产中有时用铜粉、铝粉生产仿铝窗的型材。

  (6)含硅化合物 陶土中最常使用的为高岭土,作填充剂。硬质陶土有补强作用。滑石粉作填充剂。 

  (7)纤维类 如玻璃纤维、硼纤维、碳纤维等,作增强剂。


型材的配方设计

  PVC塑料型材配方设计原则

  1、树脂应选择PVC-SC5树脂或PVC-SG4树脂,也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。

  2、须加入热稳定体系。根据生产实际要求选择,注意热稳定剂之间的协同效应和对抗效应。不同热稳定体系的特点如上表所述:


  3、须加入冲击改性剂。可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力,加入量在8—12份。CPE价格较低,来源广泛;ACR耐老化能力、焊角强度高。


  4、适量加入润滑系统。润滑系统可以降低加工机械负荷,使产品光滑,但过量会造成焊角强度下降。


  5、加入加工改性剂可以提高塑化质量,改善 制品外观。一般加入ACR加工改性剂,加 入量1-2份。


  6、加入填料可以降低成本,增加型材的刚性但对低温冲击强度影响较大,应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加人,加入量在5-15份。


  7、必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用。钛白应选择金红石型,加入量在4-6份。必要时可以加入紫外线吸收剂UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。 


  8、适量加入兰色和荧光增白剂,可以明显改善型材的色泽。


  9、在设计配方中应尽量简化,尽量不加入液体助剂,并且根据混合工序要求(见混合问题)分批按加料顺序把配方分为I号料、Ⅱ号料、Ⅲ号料分别包装。


               各类配方实例及特点


  从使用的热稳定剂分类:


  1、有机锡稳定剂配方


  PVCSG-5 100份

  硫醇锡(京锡8113) 2-3份

  硬脂酸钙 1-2份

  ACR401 1-2份

  CPE(35%) 8-10份

  活性轻钙 6-8份

  钛白(金红石型) 4-6份

  PE蜡 0.5-1份

  该配方特点:无毒,粉尘污染小,型材焊接强度高。缺点:价格高,生产时有味,不能与使用铅盐稳定剂的PVC物料混合使用。


  2、稀土稳定剂配方


  PVC-SG5 100份

  稀土复合稳定剂 4-6份

  ACR401 1-2份

  CPE(35%) 8-10份

  活性轻钙 6-8份

  钛白(金红石型) 4-6份

  PE蜡 0.2-0.5份

  该配方特点:无毒,型材焊接强度较高。缺点:价格较高。


  3、复合铅盐稳定剂配方1


  PVC(K66-68) 100份

  复合铅SMS50011FP 5份

  Baerorapid 10F 1份

  Baerodur EST-3 8份

  活性轻钙 5份

  钛白(金红石型) 5份


  4、复合铅盐稳定剂配方2


  PVC-SG5 100份

  复合铅(HJ-301) 5份

  硬脂酸 0.3份

  ACR401 2份

  CPE(35%) 10份

    活性轻钙 6份

  钛白(金红石型) 4份

  该配方特点:生产中铅污染小,加工流动性好,操作简便,价格适中。


  5、铅盐稳定剂配方


  PVC-SG5 100份

  三盐 3份

  二盐 1.5份

  硬脂酸钙 0.5份

  硬脂酸钡 0.5份

  硬脂酸铅 0.5份

  硬脂酸 0.5份

  ACR401 2份

  CPE(35%) 10份

  活性轻钙 8份

  钛白(金红石型) 4份

  氧化PE蜡 0.3份

  石蜡 0.3份


  该配方特点:成本低,稳定性好。缺点:生产中易发生铅污染,配料操作麻烦。


  使用的冲击改性剂有CPE和ACR两种,以上列举的均为CPE的配方,我国有许多工厂生产CPE,价格较低。而ACR冲击改性剂在国外使用较多,特点是加工性能好,型材焊接性能好,耐老化好,价格比CPE稍高一些。下面一例为使用ACR冲击改性剂的配方: 

   6、ACR冲击改性剂配方


  PVC(K65) 100份

  二盐 3份

  硬脂酸钙 0.5份

  硬脂酸钡 0.5份

  硬脂酸铅 0.5份

  硬脂酸 0.5份

  ACR K125P 0.8份

  ACR K175 0.5份

  ACRKM355P 6份

  活性轻钙 6份

  钛白(金红石型) 4份

  PE蜡 0.2份


  上列配方仅供参考,企业在确定自己生产配方时还要根据企业的设备能力,各种助剂的来源以及质量稳定情况和价格成本来确定。一旦配方确定后,不要经常改变配方,以稳定生产。配方的改变往往造成物料流动性能的变化,影响模具和挤出工艺控制。

塑料的基本性能

1.质轻、比强度高。塑料质轻,一般塑料的密度都在0.9 ~ 2.3克/厘米3之间,只有钢铁的1/8 ~1/4、铝的1/2左右,而各种泡沫塑料的密度更低,约在0.01 ~ O.5克/厘米3之间。按单位质量计算的强度称为比强度,有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如合金钢材,其单位质量的拉伸强度为160兆帕,而用玻璃纤维增强的塑料可达到170 ~ 400兆帕。 


    2.优异的电绝缘性能。几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能,如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性,这些性能可与陶瓷媲美。 


    3.优良的化学稳定性能。一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力,特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好,甚至能耐"王水"等强腐蚀性电解质的腐蚀,被称为"塑料王"。 


    4.减摩、耐磨性能好。大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性。许多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的这些特性,在耐磨塑料中加入某些固体润滑剂和填料时,可降低其摩擦系数或进一步提高其耐磨性能。 


    5.透光及防护性能。多数塑料都可以作为透明或半透明制品,其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料象玻璃一样透明。有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯,可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能,大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能,因此常用作防护保装用品,如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。 


    6.减震、消音性能优良。某些塑料柔韧而富于弹性,当它受到外界频繁的机械冲击和振动时,内部产生粘性内耗,将机械能转变成热能,因此,工程上用作减震消音材料。例如,用工程塑料制作的轴承和齿可减小噪音,各种泡沫塑料更是广泛使用的优良减震消音材料。 


    上述塑料的优良性能,使它在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛用途;它已从过去作为金属、玻璃、陶瓷、木材和纤维等材料的代用品,而一跃成为现代生活和尖端工业不可缺少的材料。 


塑料的用途

    塑料巳被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。 


    农业方面:大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。 


    工业方面:电气和电于工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料;在机械工业中用塑料制成传动齿轮、轴承、轴瓦及许多零部件代替金属制品;在化学工业中用塑料作管道、各种容器及其它防腐材料;在建筑工业中作门窗、楼梯扶手、地板砖、天花板、隔热隔音板、壁纸、落水管件及坑管、装饰板和卫生洁具等。 


    在国防工业和尖端技术中,无论是常规武器、飞机、舰艇,还是火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船和原子能工业等,塑料都是不可缺少的材料。 


    在人们的日常生活中,塑料的应用更广泛,如市场上销售的塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。目前在各种家用电器,如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也获得了广泛的应用。 


    塑料作为一种新型包装材料,在包装领域中已获得广泛应用,例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等),包装薄膜,编织袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。 


 塑料的制造和树脂的合成方法

(一) 塑料的制造 


塑料的基础原料,最初是以农副产品为主,从本世纪20年代起转向以煤和煤焦油产品为主,从50年代起逐渐转向以石油和天然气为主。 

塑料工业包括三个生产系统:塑料原料(树脂或半成品及助剂)的生产,塑料制品的生产,塑料成型机械(包括模具)的制造。


(二) 树脂的合成方法 


  1.缩聚反应。单体分子间脱掉水或其它简单分子键合成聚合物的化学反应。可分为均缩聚反应和共缩聚反应。 


   (1) 均缩聚反应: 带有两个官能团的一种单体进行的缩聚反应。 


   (2) 共缩聚反应: 两种或两种以上的双官能团单体进行的缩聚反应。 


  2.加聚反应。由不饱和或环状单体分子加成聚合生成聚合物的一种化学反应。反应中没有水或其它低分子副产物的释出,而且所生成的聚合物元素成分与原用单体的成分相同。按参加反应的单体种类和聚合物本身的构型,可分为均聚合反应、共聚合反应和定向聚合反应。 


   (1) 均聚合反应: 一种不饱和或环状单体分子间进行的聚合反应。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。 

一、塑料的定义 


  塑料是指以树脂(或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂,着色剂等添加剂为辅助成分,在加工过程中能流动成型的材料。 

  塑料主要有以下特性:①大多数塑料质轻,化学稳定性好,不会锈蚀;②耐冲击性好;③具有较好的透明性和耐磨耗性;④绝缘性好,导热性低;⑤一般成型性、着色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;⑦尺寸稳定性差,容易变形;⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶剂。

二、塑料的分类 

  塑料的分类体系比较复杂,各种分类方法也有所交*,按常规分类主要有以下三种:一是按使用特性分类;二是按理化特性分类;三是按加工方法分类。 

  1、按使用特性分类 

  根据名种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。 

    ⑴通用塑料 

  一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。 

  ⑵工程塑料 

  一般脂能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。 

  在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。 

  通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。 

  特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。 

  ⑶特种塑料 

  一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。 

  ①增强塑料。增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。 

  ②泡沫塑料。泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质他软质泡沫塑料之间。 

  2、按理化特性分类 

  根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。 

  ⑴热固性塑料 

  热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。 

  甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。 

  其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。 

  ⑵热塑料性塑料 

  热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料,如聚乙烯、聚四氟乙烯等。热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。 

  ①烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。 

  ②含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。 

  ③热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。 

  ④热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。 

  3、按加工方法分类 

  根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。 

  膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。

五大通用塑料

聚乙烯

  

1.概述 


  聚乙烯是乙烯最重要的下游产品,聚乙烯(PE)占世界聚烯烃消费量的70%,占总的热塑性通用塑料消费量的44%,消费了世界乙烯产量的52%。聚乙烯基本分为三大类,即高压低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线型低密度聚乙烯(LLDPE)。薄膜是其主要加工产品,其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其它各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、农业和交通等部门。与世界其它各国相比,我国用于农膜的LDPE和LLDPE量较多。我国是世界上农膜产量最大的国家,这是由我国农业大国的特点所决定。

2.生产能力和产量

  到1998年底,我国已建成的聚乙烯装置达26套,总能力达251万吨。


3.生产方法简述

  HP-LDPE是用两种高压液相法工艺生产的,即釜式法和管式法。釜式法工艺生产的聚合物具有狭窄的分子量分布,有较多的支链;而管式法工艺的产品分子量分布较宽,支链较少。

  除聚合反应器外釜式法和管式法的工艺步骤相似。管式法最大单线反应器能力为20万吨/年(如Exxon在比利时的装置和DSM公司在荷兰的装置),釜式法最大单线反应器能力为18万吨/年(有可能达到20万吨/年),是QGPC公司用Orchem(CdF)技术建在卡塔尔的装置。

  釜式法工艺和管式法工艺各有千秋,一般说,大规模装置倾向用管式法;生产专用牌号的装置更倾向用釜式法。1998年11月投产的齐鲁石化公司的LDPE装置,采用荷兰DSM公司的高压管式法工艺,是我国目前同类装置中产品牌号最多、单线生产能力最大的装置。燕山石化公司还将建设一套20万吨/年的LDPE装置,采用Exxon公司技术,合同已签订。 

  线型聚乙烯(HDPE/LLDPE)是用低压液相法和气相法生产的。世界上目前两种液相法,即浆液法和溶液法从总产量上看,仍占优势。重要的溶液法工艺是加拿大DuPont(现为Novacor)的中压法工艺、Dow的低压冷却法工艺和荷兰矿业公司(DSM)工艺。这些装置均可以交替生产HDPE和LLDPE(工业上称之为可转换型装置,国内称全密度聚乙烯)。两种应用最广泛的浆液法工艺是用轻稀释剂的环管反应器工艺(Phillips 和 Solvay)及用重稀释剂的搅拌槽式工艺(Hoechst、Nissan、三井)。浆液法工艺的主要产品是HDPE,但也可以生产一些MDPE作为次要产品。 

  UCC和BP是生产线型聚乙烯气相工艺技术的主要持有者。气相法装置一般为可转换型装置,可以交替生产LLDPE和HDPE,但受到专利协议中的某些限制。被许可生产两种产品的装置通常也要在较长的时间内优先生产一种产品。即使是可转换型装置,在HDPE和LLDPE产品之间频繁的互换也是不经济的,实际上也并不这样作。 

  1997年世界聚乙烯和平能力约为5070万吨/年,北美和西欧的能力占世界总能力的一半以上。亚洲国家(包括日本)约占世界总能力的1/4。就工艺看,高压聚乙烯约占38%,管式法和釜式法几乎各占一半。浆液法工艺大约占总线型聚乙烯所拥有的62%份额的一半。我国1998年釜式法、管式法、浆液法、气相法和溶液法占聚乙烯生产总能力的比例分别为:9%、18%、26%、43%和3.2%。与世界各种工艺方法产能的平均比例(19%、19%、30%、24%和8)相比,气相法高,管式法相近,其它方法均低。 

  近几年我国聚乙烯工业在催化剂开发、工艺设备国产化和新产品开发等方面也取得了可喜的成绩。 

  催化剂国产化有显著进展30吨/年国产化HDPE催化剂生产装置已在燕山石化公司建成,生产的催化剂已在大型工业化装置中使用。目前国产催化剂在浆液法HDPE装置上应用的复盖率已超过80%。 

  我国茂金属催化剂的研究取得了可喜进展,到1996年中为止,共开发出了五个模试或专利技术,已获得了5个中国专利申请号,北京石油化工科学研究院、兰州化学工业公司及上海化工研究院已在气相流化床模试装置上制得具有双峰分子量分布的茂-LLDPE、石科院还合成了可以生产高密度、低密度、超低密度和长链支化聚乙烯树脂的茂金属催化剂,石科院开发的负载型桥联茂锆催化剂已进行了不同规模的中试验证。该院开发的茂金属催化剂APE-1S成功地在在辽化通过了中试试验,并与美国Phillips公司合作完成了环管淤浆法连续反应器的中试评价试验,试验表明该催化剂有较高活性和较好的对1-己烯共聚的催化能力,聚合产品有较好的粒度分布和较高的堆密度。1999年3月该催化剂已通过中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司组织的鉴定。 

  工艺开发取得丰硕成果,上海医药工业研究院、扬子石化公司设计院和燕山石化公司等单位开发了浆液法高密度聚乙烯工艺。燕化公司14万吨/年的高密度聚乙烯装置是由我国自行设计建设的,从1992年6月1日方案确定到1994年9月26日装置建成投产, 仅用了27个月25天,比引进技术与设备建设节约外汇4743万元。之后用该工艺又在兰州化学工业公司建设了7万吨/年生产线。 

  扬子石化公司完成了在同类装置中具有先进水平的“年产20万吨淤浆法高密度低压聚乙烯成套技术工艺包”,1997年已通过中国石化总公司鉴定。采用此项技术,能大幅度降低新建聚乙烯装置的工程造价,又能有效地指导现有装置的扩容改造。 

  上海医药工业设计院和燕山石化公司联合开发了淤浆法和卧式气相釜串联的全密度聚乙烯生产新工艺,已申请中国专利,并准备在燕山的工业化装置上实施。 

  新产品的开发取得一定成绩。齐鲁石化公司生产的高强度膜、管材和大中空容器已成为该公司的拳头产品,HDPE包覆管专用料继在国家重点工程陕-京天然气集输工程中获得成功应用后,最近又在国际竞标中击败了多个知名的国外大公司,实现向埃及管道防腐厂的出口,打破了欧美公司完全控制中东合成树脂专用料的局面。燕山石化公司试生产了分子量较高,分子量分布宽、ESCR性能好的管材料6000M。北京化工研究院研制成功可用于汽车油箱的HDPE料,该院模拟两釜串联方法在2升聚合釜内进行乙烯两釜聚合,制备出分子量双峰分布的高分子量丁烯共聚型HDPE树脂,性能指标与国外单层汽车油箱专用料的基础树脂性能相当。 

4.需求量 

  1998年我国聚乙烯产量230万吨, 其中HDPE 74.0万吨,LDPE 59.10万吨,LLDPE(包括在全密度聚乙烯装置中生产的HDPE) 97.10万吨。1998年我国净进口聚乙烯242万吨,表观消费量为472万吨。1998年我国聚乙烯生产能力约为世界生产能力(5523万吨)的4.5%,表观消费量为世界消费量(4370万吨)的10.8%。因为我国进口的聚乙烯有相当一部分是来进料加工,但来进料加工的树脂常常有一半留在了国内。计算需求量时,按进口树脂的60%为来进料加工进口计算,而来进料加工聚乙烯中的一半又留在了国内,即按进口量中的70%是为了满足国内需求计算。 

5.增长率 

  1983-1998年我国聚乙烯消费量的年均增长率为15.2%,为GDP增长率(10.3%)的1.5倍。1993年-1997年我国聚乙烯装置的平均开工率为90.5%。 

6.应用分配 

  LDPE用量最大的是薄膜和片材,其次是挤出涂层、注塑、电线和电缆。这四种应用总共占LDPE应用的90%。

  薄膜是LDPE的最大的市场,包装和非包装应用大体各占50%。挤出涂层是世界LDPE的第二大市场,是LDPE增长速度快的应用领域,主要得利于包装技术的发展和包装式样的不断翻新。 

  薄膜和片材的应用占世界LLDPE消费量的75%。注塑和电线电缆分别是LLDPE的第二和第三大应用领域,但仅占LLDPE总用量的7%~15%。拉伸缠绕薄膜是世界上LLDPE在包装领域增长速度最快的市场,正在替代打包带、瓦楞板、包装纸和收缩包装。 

  包装占HDPE树脂用量的75%,建筑占10%~15%,而其余的10%~15%用于其它各种消费品和工业用品。美国和西欧吹塑和注塑是最主要的应用领域,约占总消费量的60%~50%,但在日本和亚洲其它国家,HDPE在这些部门的消费量却只占总消费量的1/3,按消费比例计算,亚洲国家的薄膜用量的比例是美国和西欧的2倍。 

  以美国市场为例,HDPE用量最大的部门是各类瓶、桶、罐和包装袋,其次是片材、管材、包装箱、托盘及电线、电缆等,但预计年增长率最高的应用是汽车燃油箱、桶和罐,其次是衬板、供水和灌溉水用管及土工薄膜。 

  薄膜几乎占我国聚乙烯消费量的60%(见表),其中农膜占20.4%。1998年我国消费于农膜的聚乙烯树脂超过70万吨。我国是世界农地膜产量最高的国家,这是由我国农业大国的特点决定的。聚乙烯的其它应用包括管材、板材、中空容器、单丝、编织制品、注塑件、电线电缆等。国内的管材消费以农用管为主,其次为饮水管和燃气管;中空容器主要用于饮料、化妆品、食用油和药品的包装。1997年100升以上的容器用树脂大约消费6万吨;单丝和编织制品主要用于绳索、渔网丝和彩条布;电缆料主要用于绝缘料、交联电缆料和护套料;注塑料主要用于生产周转箱、塑料托盘、塑料瓶盖等产品;其它包括聚乙烯涂层和氯化聚乙烯等。 

7.发展前景 

  多年来我国聚乙烯的产量一直不能满足市场需求,进口量大约占表观需求量的一半。1983-1997年我国聚乙烯的平均表观需求满足率为46%,平均满足率为54%。如果2002年我国大中型乙烯均能完成改造,预计聚乙烯能力可达370万吨,按开工率90%计,产量330万吨。根据历史上需求变化情况,根据我国国民经济的发展预测,预测2002年我国聚乙烯需求量为586万吨(表观需求700万吨),2005年为790(950)万吨,2010年为1220(1480)万吨。推测2002年我国聚乙烯的满足率和表观满足率分别为56%和47%。与1983-1997年的平均水平相当。聚乙烯在我国有相当大的市场潜力,是很有发展前景的石化产品。

聚丙烯 

 1.概述


  聚丙烯是与我们日常生活密切相关的通用树脂,是丙烯最重要的下游产品,世界丙烯的50%,我国丙烯的65%都是用来制聚丙烯。聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂,总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。1998年世界聚丙烯产能为2925万吨,1997年世界聚丙烯的总产量约2390万吨,产值约为210亿美元。从1991年始世界产量增长约年均9%,在通用树脂中增长速度仅次于LLDPE。

 .生产工艺简述--气相法和本体法工艺在逐渐替代浆液法工艺

  根据反应介质和反应器构形,聚合工艺可大致分为三种基本类型:

(1)本体工艺,聚合在液体丙烯中进行。反应器可为液体釜式反应器,如Exxon、三井(现为宏伟聚合物公司)和住友的工艺;也可以是环管反应器,如Montell 、Hoechst(现在是Targor 的一部分)、Phillips和 Solvay 工艺。

(2)浆液法工艺,在该工艺中丙烯溶解在丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷等烃类稀释剂中,反应器可以是连续搅拌槽式反应器,如Amoco、Montell、Hoechst(现是Tagor)、三井(现是宏伟聚合物);间歇搅拌槽反应器(如三井)、环管反应器(如Solvay)和在沸腾丁烷中的反应(该工艺被亨茨曼 在Woodbury使用,该装置1987年前属于壳牌公司)。 

(3)气相法工艺,在该工艺中丙烯直接聚合生成固体聚合物,所用反应器有:流化床(如UCC 和住友);卧式搅拌床(如 Amoco/智素)和立式搅拌床(如BASF,现在是Targor)。 

  从技术上看,本体聚合也是一种浆液聚合,但工业上对任何用丙烯作稀释剂的工艺用“本体”这个术语,而将用非丙烯作稀释剂的工艺称之为浆液聚合。 

  目前世界约55%的装置能力是本体法, 25%是气相法,浆液法占其余的份额。从1990年起世界上浆液法生产装置的数目就一直在下降,让位于本体法和气相法技术。这种情况在北美、西欧和日本尤为明显。由于世界新增能力和扩建能力基本上使用气相法和本体法,因而预计这种倾向仍会继续。 

  根据CW 1998年11月聚丙烯专刊,各种聚丙烯技术的能力和在总能力中所占的比重分别为:Montell 公司的Spherilene 1100万吨(占世界总能力的37%);UCC的SHAC工艺 500万吨(17%);Targor Novolene 工艺380万吨(13%);三井Hypol 200万吨(7%);Amoco 200万吨(7%);Shell 早期技术80万吨(3%);El Paso 100万吨(3%);住友 35万吨(1%)。余下的12%包括用我国技术建设的装置。Borealis正在用其Borstar技术 新建20万吨聚丙烯装置。 

  到1998年底,我国连续法聚丙烯生产能力约180万吨,其中本体法占80%,气相法占11%,浆液法占9%,此外还有总能力约70万吨的间歇本体法装置,装置能力从2000吨到10000吨不等。 

  我国近两年聚丙烯工艺技术有明显进展,最主要的成绩是开发了丙烯聚合的高效催化剂和聚丙烯的成套生产技术,此外新产品的开发也取得了显著成绩。 

  北京化工研究院研制成功的N型高效丙烯聚合催化剂目前已获中、美、德、英、法、意、荷等国专利。该催化剂已实现了在大工业装置上的长周期稳定运转,生产出多种牌号的大吨位合格产品。使用国产催化剂与使用进口催化剂相比,一个7万吨/年的装置每年可节约资金近830万元。与该院合作的美国菲利浦斯公司已在美国休斯顿建成60吨/年的N催化剂生产装置,产品向世界各国出售。 

  北京化工研究院研制成功的DQ-1型球形高效催化剂已通过了中试,并在7万吨/年的工业化装置上进行了均聚、无规共聚和嵌段共聚三个阶段的工业试验,生产出7个牌号的批量合格产品,产量已超过1万吨。该催化剂已通过石化集团公司组织的鉴定,生产装置已建成投产。 

  中国科学院化学所研制成功的CS-Ⅰ型催化剂和CS-2催化剂也已用于国内多套聚丙烯工业化装置中,并已出口到国外。

  目前我国聚丙烯催化剂的国产化覆盖率已超过2/3。大连石化公司有机厂、燕化公司化工二厂、兰州炼化总厂、前郭炼油厂采用国产化的釜式本体法技术各建设了一套4万t/a聚丙烯装置,均已顺利投产。 

  我国开发了使用液相环管反应器的聚丙烯工艺,采用N型高效催化剂。长岭、武汉、九江、福建、济南、大连、荆门7万吨/年聚丙烯装置和大庆的10万吨/年聚丙烯装置均已顺利投产,装置性能指标均达到我国九十年代引进的同类装置的水平。

  用国内建设的聚丙烯环管反应装置设备国产化率达到80.4%,已引进的7万吨/年的聚丙烯装置总投资约9-10亿元,而同等规模的国产化装置的总投资在5亿元以下。 

  在新产品开发方面,燕山石化公司开发了聚丙烯洗衣机桶专用料已得到了国内多个洗衣机生产大厂的质量认可;上海石化开发了聚丙烯流延膜系列专用料、洗衣机专用料和可漆性汽车保险杠专用料;茂名石化公司生产的聚丙烯专用料替代进口产品,获得了广东美的集团家电有限公司的认可;在北京化工研究院的配合下,夏利汽车所用的塑料已大部分是中国石化集团公司的产品,目前正在继续研究开发汽车专用料,争取在其它车型上应用。 

3.国内近年需求量和增长率 

  1998年我国聚丙烯产量207万吨,净进口152万吨,表观需求359万吨。1998年进口树脂中大约71%属来、进料加工及保税仓库等非一般贸易进口,但从这种渠道进口的树脂不一定能全部转变为制品再出口,约有一半左右滞留国内。估计国内聚丙烯需求大约为300万吨。1983年-1998年15年中产量、净进口量、表观需求量和需求量的年均增长率分别为22.2%,、21.7%、22.2%和21.3%。1993年-1998年我国聚丙烯国内需求增长率大约是同期国内生产总值(GDP)增长率(10.3%)的2.1倍,超过了合成树脂的平均增长率(16.7%和1.6倍)。 

4.国内价格 

  2000年1月我国余姚市场聚丙烯通用牌号(拉丝级)的价格约6100元/吨。历史上聚丙烯的价格和其它通用树脂的价格一样,起伏很大。1995年受世界各种突发事件的影响,聚丙烯供应紧张,价格上扬,人为的抄作加剧了这种形势。1995年2季度和3季度通用牌号的价格上涨到1万元/吨以上。1997年4季度后受亚洲金融危机的影响,价格急剧下降,1999年上半年这种下降的局势仍未能扭转,通用牌号价格下跌到4800元左右。此后虽有缓慢回升,但现在的价格水平最多相当于1997年4季度水平,远未达到历史上的高价位。  5.应用

  聚丙烯的消费方式受各地区工业结构的影响,因地区而不同。一般说,注塑应用占工业化国家消费的主要份额,特别是在那些汽车工业发达的国家和地区。农业国在工业化发展的早期阶段,纤维用比重更大,主要用作编织袋、防水布等。在工业化国家,耐用消费品,如汽车、家电和地毯约占聚丙烯最终用途50%。这些市场的消费量受经济发展周期性和消费水平的影响很大。取决于各种应用的具体要求,聚丙烯也在与其它热塑性塑料竞争,这些塑料是:(1)在交通和家电等领域使用的ABS;(2)在交通、地毯面纱和无纺布中使用的尼龙;(3)在家用品、消费品、硬包装、薄膜和电线电缆中使用的聚乙烯;(4)在硬包装和家用电器中使用的聚苯乙烯;(5)在薄膜、硬包装和地毯面纱中使用的PET;(6)在薄膜和医疗用品中使用的PVC。聚丙烯的应用范围宽,领域多,几乎没有一种应用可以超过聚丙烯总市场份额的25%。

  我国生产的聚丙烯中,用于编织袋的扁丝料约占我国聚丙烯产量的50%以上。从我国1997年各种聚丙烯制品的供需结构看,扁丝料基本满足需求(国内产品满足率87%),但薄膜料国内满足率仅30%;注塑料国内满足率不到10%。国内生产的注塑料大部分是均聚物(美国注塑料共聚物和均聚物的比例大致为2:1),只能用于日用品等对性能要求不高的产品。从表5列出的国产料和进口料的专用料比例看,进口料的专用料比例明显高于国产料。从进口牌号的性能看,有相当数量的聚丙烯进口牌号是MI高的薄壁注塑牌号和纤维、无纺布牌号。

  与世界发达国家的应用情况相比,我国注塑(特别是汽车)和纤维(特别是无纺布)用聚丙烯还应有很大潜在的市场空间。 

6.发展前景

  根据我国聚丙烯需求增长的历史规律和我国国民经济的发展趋势,我们预计今后聚丙烯需求增长速度仍会高于国民经济增长速度,预测2002年我国聚丙烯表观需求量为525万吨,2005年为730万吨,2010年为1180万吨(见表)。如果到2002年我国大型和中型乙烯均能改造完成,预测那时我国聚丙烯生产能力可达348万吨,按开工率90%计,产量313万吨,届时表观满足率可达到60%,仍有40%的聚丙烯*进口满足。

  与乙烯和聚乙烯相比,我国的丙烯和聚丙烯资源相对丰富。从世界和亚洲周边国家市场看,在今后相当时间内聚丙烯都处于供大于求的状态。为使我国聚丙烯产品具有市场竞争力,开发刚性/韧性/流动性平衡好的抗冲共聚产品、无规共聚产品、BOPP和CPP薄膜料、纤维/无纺布料及开发聚丙烯在汽车和家电领域的应用都是今后重要

 

产品介绍——ABS树脂 

ABS树脂

  1.概述 

  ABS树脂是丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物,其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构,物理形态控制,丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度,丁二烯表现的特性是抗冲击强度,苯乙烯表现的特性是加工流动性,光泽性。这三组分的结合,优势互补,使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好,冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良,易于加工,加工尺寸稳定性和表面光泽好,容易涂装,着色,还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。

2.主要应用

  ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料,一般来说汽车、器具和电子电器是ABS树脂三大应用领域,然而不同地区和国家ABS树脂的消费结构存在很大差异,在汽车领域中美国和西欧的消费比较高,约占22-24%,日本占15%左右,远东地区仅占5%,在器具方面日本占27%,西欧占24%,美国占20%,在电子电器领域远东地区所占比例高达50%左右,日本西欧约占23-26%,美国仅占10%左右。此外日本在杂品方面的应用比例高达28%,美国在建筑建材方面应用比例占13-16%。ABS树脂可以注塑、挤出或热成型。

2.1汽车:

  ABS树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。ABS树脂可用于车内和车外部外壳,方向盘、导油管及把手和按钮等小部件,车外部包括前散热器护栅和灯罩等。此外由于ABS树脂的耐热性较好,近年来开发了一些新的用途如喷嘴、储藏箱、仪表板等,美国一辆小汽车上ABS树脂的平均用量10公斤,在卡车和其它车型中平均用量高达18-23公斤。

  大部分汽车部件都是用注塑成型方法加工的,与PP比ABS树脂的优点是抗冲性、隔音性、耐划痕性,耐热性更好,也比PP更美观、特别在横向抗冲性和使用温度较为严格的部件,PP应用受到限制,而ABS因为表面光滑,抗冲击性好,耐高温和可加工性好,具有与其它树脂相比的竞争性。

2.2器具:

  ABS树脂在器具方面一般为大型器具如冰箱、冰柜、食品箱等和小型器具和食品加工机,吸尘器、吹风机、缝纫机的外罩和室内空调器、加湿器等。

2.3电子/电器:

  电子/电器包括各种办公和消费性电子/电器,办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。消费性电器包括影像设备、音响设备和磁介质存储器。在美国和西欧,办公电器市场比消费性电器市场大得多,前者约占2/3。近年来在电子电器市场?ABS树脂也受其它树脂的冲击,ABS树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位,阻燃与耐高热的ABS树脂在与ABS/PPO和ABS/PC等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。

2.4建材:

  ABS树脂在建材领域的应用情况各地区差异很大,在美国主要用于管材,约占95%,余下是板或片材,近年来被价格更为低廉的PVC树脂取代了一部分。西欧目前大约4×5%的ABS树脂用于与建筑有关的领域,其中挤出片材用于卫生器具如澡盒、游泳池衬里等,另外注塑成型的管材和管件,少量生产挤出成型的电话电缆管线。

2.5ABS合金/共混物:

  合金和共混物可以以最经济的途径量体裁衣地满足各个不同用途需要的性能组合,ABS树脂与较高价格?的聚合物合金化或共混,可以从ABS树脂获益于价格低,易加工性和高抗冲性,同时又由其它高价格树脂得到较高的物理性能。最主要的ABS合金/共混物是ABS/PC,占75-80%,其次是ABS/PVC。

3.生产技术

  ABS树脂的生产方法很多,目前世界上工业装置上应用较多的是乳液接技掺合法和连续本体法。

3.1乳液接枝掺合工艺:

  乳液接枝掺合法是在ABS树脂的传统方法--乳液接枝法的基础上发展起来的,根据SAN共聚工艺不同又可分为乳液接枝乳液SAN掺合、乳液接枝悬浮SAN掺合、乳液接枝本体SAN掺合三种,其中后两者在目前工业装置上应用较多。这三种乳液接枝掺合工艺都包括下面几个中间步骤:丁二烯乳胶的制备、接枝聚合物的合成,SAN共聚物的合成,掺混和后处理。

丁二烯胶乳的合成:

  丁二烯胶乳的合成是ABS生产过程中的一个主要单元,一般采用乳液聚合工艺生产。此生产技术目前比较成熟,控制胶乳中总的固含量(一般总的固含量越高生产成本越低),控制橡胶粒子的大小,在0.05-0.6μm,最好在0.1-0.4μm范围内,粒径呈双峰分布,这样可使ABS树脂产品具有优异的表面性能和韧性。

接枝聚合物的合成:

  聚丁二烯与苯乙烯、丙烯腈接枝是ABS生产工艺中的核心单元。粒径呈双峰分布的聚丁二烯胶乳连续送入乳液接枝反应器与苯乙烯和丙烯腈单体混合物进行接枝共聚反应。单体与聚丁二烯之比提高则接枝聚合物和SAN共聚物的分子量及接枝度增加,内部接枝率一般随橡胶粒径的增加和橡胶交联密度的降低而增加。在粒径和橡胶交联密度恒定时接枝度和接枝密度是决定ABS产品性能的因素。

SAN共聚物的合成:

  苯乙烯与丙烯晴共聚物合成方法有三种:乳液法、悬浮法和本体法。本体法采用热引发、连续聚合,产品纯净、质量较高,污染少,在SAN合成中正取代悬浮法,尤其在大型ABS生产装置上。悬浮法采用引发剂,间歇聚合、产品不如本体法纯净,产生的废水对环境有污染,但工艺简单,流程短,投资少,聚合热易撒出,对中小型装置而言悬浮法较为经济。乳液法流程长,技术落后,发达国家已基本淘汰。

掺混和后处理:

  最后将得到的ABS接枝聚合物与SAN共聚物以不同比例进行掺混,可以得到多种ABS树脂产品,掺混方法使产品具有很大的灵活性。

  SAN与接枝聚合物的掺混和后处理工艺上有二种方法:在“湿工艺”中先将接枝胶液脱去大量水,得到的胶粒或胶块和SAN粒子一起送入特殊的挤出机进行干燥、混合和造料。在“干工艺”中,先用离心机将接枝胶液中大量水分脱去,然后用氮氧干燥,干燥的接枝胶粒和SAN粒子混合,挤出、干燥。此二种工艺都为连续法生产,其设备细节是专利技术。

3.2连续本体工艺:

  近年来连续ABS工艺进一步完善,已逐步确立了其为主要ABS生产工艺的地位,从环保和投资的观点看本体法是最佳期的ABS生产工艺,本体工艺的主要缺点是所生产的产品有局限性,如在高抗冲产品的生产上有局限性。

  本体工艺与乳液工艺不同,乳液工艺在水相中进行,反应体系粘度较低,传热较好,而在本体工艺生产ABS树脂时,为了粘度容易控制,对橡胶含量控制在15%以内,最多不超过20%,而且普通本体工艺生产的ABS树脂中橡胶粒子较大,因此表面光泽差。大部分本体工艺采用3-5个连续反应器串联的反应器体系,反应器可以是搅拌槽式、塔式、管式或组合式。近年来连续本体工艺在改进产品上取得的主要进展有如下几点:

控制橡胶粒径小于1.5um,改进光泽度。

控制橡胶粒径和形态,改进抗冲性;

增加橡胶相中的夹附量;

使橡胶的粒子呈双峰分布;

优选引发剂类型和浓度等。

引入第四单体改性:如引入α-甲基苯乙烯生产耐热ABS树脂。

  上述二种ABS生产方法,对年产5万吨的生产装置在生产胶含量为15%(wt)的ABS树脂时,本体工艺和乳液接枝本体SAN掺合工艺的总可变成本相同,总的现金成本则本体工艺较低。如果为了生产抗冲性能好的高胶含量的ABS产品,本体法ABS生产者必须外购买橡胶接枝的浓缩物,或者自己生产这种浓缩物用于本体ABS共混,后者实际上已经将本体工艺转变为乳液接枝本体SAN掺合工艺。所以目前仅有少数公司采用连续本体工艺直接得到ABS树脂产品,大部分仍然采用乳液接枝本体SAN掺合法生产ABS树脂。

4.科研动态:

  本体聚合工艺与乳液接枝掺合工艺相比,具有对环境污染少、投资低的优点,但产品多样化方面有局限性。有关本体聚合有些专利中指出使用一种稀释剂或溶剂以降低反应体系的粘度,使聚合反应操作容易控制。

  在本体聚合中为达到使ABS树脂中的橡胶粒径小于1.5μm,在相转变期间要进行强力搅拌,但这方法引起能耗大增。有专利介绍一种通过对聚合反应体系进行化学改性而使橡胶平均粒径小于1.5μm。

  聚合过程中引发剂的类型和浓度,稀释剂等对橡胶粒子的形态有影响。

5.研究ABS合金以扩大工程塑料的应用

  美国通用公司推出ABS/PBT合金,与原有的ABS/尼龙树脂相比,该合金吸湿性低,对湿气不敏感,有较高的尺寸稳定性。GE公司利用生产聚碳酸脂的优势,开发了PC/ABS合金,采用特殊的聚合工艺,使ABS具有较高的橡胶含量,从而提高了低温冲击性能。Monsanto公司开发的第四代ABS树脂,具有高的熔融流动性和表面平整度,主要用于电子计算机软盘。

  提高ABS的耐热性:除了与其它耐热树脂组成合金或添加无机填料外,主要手段就是导入刚性分子,提高主链刚性、减弱对称性,增加侧链位阻。Borg-Warner公司首先用α-甲基苯乙烯(α-MS)作为第四组份开发了这类产品,类似产品还有叔丁基苯乙烯,PMS等。采用α-MS时,ABS最高热变形温度可达120°C。用N-苯基马来酰酉安(PMI)作ABS共聚体,用1%PMI共聚可使热变温度提高1°C,同时还保持良好的流动性与耐热性的平衡。

6.市场需求预测

  1997年世界ABS树脂生产能力为556万吨/年,主要产地是亚洲、北美和西欧。亚洲的生产能力占世界总能力的60%以上。目前世界ABS生产能力发展的特点是“西方不振、东方高涨”,未来几年内世界新增能力仍主要集中在亚洲地区,韩国、中国和中国台湾省以及马来西亚都将新建或扩建ABS树脂生产装置,虽然亚洲地区的这些新增计划不一定全部实现,但在未来几年还是会有较大的发展。

  1998年世界ABS市场出现严重过剩,价格一路下滑,通用级ABS生产企业已亏损,估计世界ABS树脂需求无增长。

  1998年我国ABS树脂生产能力为25.3万吨/年,产量约为10万吨,而我国1998年的需求量为75万吨,进口量为106.9万吨,出口量为4万吨左右,我国是全球消费ABS树脂最多的国家之一。目前,国内应用领域主要集中在家用电器方面,其中电视机、录像机、电冰箱和洗衣机等消费占总量90%以上,而汽车工业消费仅占3%左右,其它领域(包括电子电器、空调器、电话机等)消费量约占7%左右。今后几年,我国的传统家电市场的用量不会再有较大的增加,而汽车、通讯器材、空调器、热水器、吸尘器、建筑、日用箱包和玩具等领域的ABS消费将会明显增加。

聚苯乙烯

 1.概述 


  聚苯乙烯(PS)是产量和消费量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的通用树脂。我国1998年聚苯乙烯产量45.8万吨,表观需求量189万吨,均低于聚乙烯(分别为239万吨和501万吨)、聚丙烯(分别为216万吨和368万吨)和聚氯乙烯(分别为160万吨和317万吨)。

  PS树脂在工业上一般用本体法和悬浮法制得。PS树脂主要有三个品种:通用型聚苯乙烯树脂(GPPS)、耐冲击型聚苯乙烯(HIPS)、和可发泡聚苯乙烯树脂(EPS)。GPPS具有良好的透明度、耐水、耐光、电绝缘性能和低吸湿性,加工流动性好、易于成型、容易染色、产品外观美观。HIPS 是由苯乙烯加上百分之几的顺丁橡胶共聚制得。PS树脂广泛用于家用电器、汽车、家庭用具、包装容器、工业零件等。EPS主要用作缓冲包装、绝热材料及一次性餐具。

2.国内生产状况

  我国PS生产主要包括引进的大型聚苯乙烯生产装置和一些采用国产技术的小型老装置,引进装置基本上是采用先进的连续本体法工艺生产GPPS和HIPS,引进的EPS装置是一步法。GPPS/HIPS生产中还保留了两种工艺:一种是老式本体法生产工艺。代表性的装置是兰化公司由原苏联引进,业已经过多次技术改造的装置。采用此类工艺的还有广东高聚化工公司和浙江加元化工有限公司两家;另一种是悬浮聚合工艺,小型GPPS装置均采用悬浮聚合工艺,小型EPS装置均采用二步法工艺。由于悬浮法废水排放量大,能耗、物耗高,在国际上已经逐渐被连续本体法取代。

  2000年后,国内将有一批新建和改扩建的聚苯乙烯装置建成并投产,到2003年,国内聚苯乙烯生产能力将达到133万吨/年。根据各种资料报道,有可能新建的聚苯乙烯装置见见表1。


3.生产工艺简述 

  目前,PS树脂的生产工艺主要有两种,本体聚合和悬浮聚合(HIPS采用本体-悬浮聚合工艺)。本体法用于生产通用PS,而EPS生产主要采用悬浮聚合工艺。

3.1本体法工艺

  本体法工艺是苯乙烯在苯乙烯单体中聚合,可以采用与苯乙烯单体混合的乙基苯作为稀释剂(通常少于5%),以降低聚合体系的粘度。如果被利用的稀释剂量比较少,如5—15%,这种工艺将被看做是一个改性的本体工艺;如果使用的稀释剂量大,这样的工艺被认为是溶液聚合工艺。

  世界大部分GPPS采用本体聚合工艺,而且大部分是连续聚合工艺。典型的本体聚合PS生产工艺流程是:苯乙烯、溶剂和引发剂混合、加热后泵入一组串联的聚合反应器,每个反应器中都有一个搅拌器和几个热交换区,以控制高放热反应。开始的反应温度为120℃,最终控制的在线温度为160℃。热的聚合物用泵打入一个脱挥罐,经减压闪蒸出未反应的单体和溶剂(冷凝和回收),粘稠的热聚合物立即输送到造粒装置,经挤出、冷却、切粒后进行包装。

  生产高抗冲级聚苯乙烯时,在聚合过程中加入少量的溶于苯乙烯单体的聚丁二烯弹性体,其加入量大约为5—9%。聚合反应初期,溶解在苯乙烯单体中的聚丁二烯连续相与溶解在苯乙烯单体中的PS的分散相,在强力搅拌下,进行接枝和相转化,形成一定数量、具有一定韧性的弹性颗粒。在聚合反应中期,两相变得越来越粘稠,以至于它们之间达到固定排列而凝结。反应后期一部分弹性颗粒相交联成一种不溶解的胶状物。这种胶料的交联度与数量,对树脂的物性影响很大。目前这种生产HIPS工艺是间歇式的,PS溶解在苯乙烯中呈悬浮状态。

  全世界有12种以上不同的本体法专门技术在工业运转,但基本步骤是相同的,仅在设备配置有所不同。

3.2悬浮聚合工艺

  悬浮聚合工艺可以生产GPPS、HIPS和EPS,以及苯乙烯与丙烯腈和马来酸酐的共聚物。对于某些高耐热和高分子量的牌号,仅有用间歇的悬浮聚合工艺才可以生产。

  但对于大多数PS牌号来说,在相同的生产能力下采用连续本体法的装置固定资产投资及生产成本较低。由于悬浮聚合工艺排放废水量比较大,能耗、物耗高,产品质量差,因此正逐渐被本体聚合所代替,现主要还用于生产EPS。

  在悬浮聚合工艺中,单体分散在水中,并在悬浮液中加入一种具有胶体特性、可以溶解于水中的物质,例如,聚乙烯吡咯烷酮或者某些无机化合物,例如磷酸三钙作为分散剂,聚合反应在过氧化物的引发下,在带有夹套并装有搅拌器的反应器中完成。反应产物通过数级洗涤除去悬浮剂后经干燥和筛分得到树脂成品。在美国悬浮聚合的生产能力占GPPS总生产能力的5%以下。

  生产EPS珠粒的方法有几种,但常用的工艺是苯乙烯单体在水中进行悬浮聚合,在聚合的后期加入正戊烷发泡剂。发泡剂被包覆在PS珠粒中,可随时通过加热使之膨胀发泡。PS珠粒的尺寸和分子量大小,可以用正戊烷浸渍来调节,主要是在密闭的转动的滚筒中,控制其温度,湿度及正戊烷的浓度。EPS产品最后被贮存在密闭的容器中。

3.3间规PS聚合工艺

  间规PS树脂(SPS)是利用金属茂催化剂生产的新型的半结晶型聚合物。由Dow和日本出光共同开发。SPS和一般的聚苯乙烯不同,苯基是分布在聚合物链的两侧。SPS的一些牌号可以和高性能树脂,如聚苯硫醚竞争。SPS的应用目标主要是SMT(表面安装技术)部分的电子元件,如联结器、线圈架等,主要利用其良好的热性能和耐热性。它的主要缺点是蠕变高、脆,不宜作机械部件,加工性能接近液晶,但比聚苯硫醚好。1996年8月已完成了5000吨/年的半工业化装置。道化学公司将在1999年第二季度在德国的BSL石化厂建成它的第一套SPS装置,能力3.6万吨/年,道化学预测SPS需求量可达到15万吨/年。

  我国上海石油化工科学研究院已完成了SPS的模试研究,产品已基本达到国外同类产品水平,现正准备开展中试研究。

4..应用

  我国PS消费量最大的是家用电器部件,占35%;其次是PS泡沫制品,主要是快餐饭盒、包装材料、建筑板材等,占33%;其余为电子/电器、日用品、办公用品、玩具、BOPS等。估计今后PS消费结构不会有大的变化,仍以注塑方法所生产的家用电器部件为主(我国电视机、电冰箱、录音机等产量居世界首位),但电子/电器、日用品、办公用品方面的用途也会有较快的增长。由于PS快餐饭盒和其它发泡包装材料的“白色污染”问题,PS泡沫制品在该方面的用量会逐步萎缩,但在建材方面的用量会有所上升。

5.发展前景 

  根据历史上我国聚苯乙烯树脂需求增长状况和对国民经济增长的预测,考虑产品的生命周期规律,我们预测今后我国聚苯乙烯树脂的增长速度仍将超过国民经济的增长速度,预测2000年、2005年和2010年我国聚苯乙烯树脂的表观需求量将分别达到231万吨、341万吨和500万吨,需求将分别达到151万吨、226万吨和338万吨(表2)。1998年到2010年的年均增长率将分别为8.4%和 8.6%。

根据有关方面预测,2003年我国聚苯乙烯生产能力为133万吨,按开工率80%计(1998年约为61%),产量为106万吨。我们预测2003年我国聚苯乙烯表观需求量和需求量将分别达到292万吨和193万吨,届时我国聚苯乙烯树脂的表观满足率和满足率将分别为36%和55%。聚苯乙烯的进口量仍会明显高于产量。聚苯乙烯是我国市场潜力最大的通用树脂之一,有颇好的市场潜力。

 

聚氯乙烯

  1.概述 


  3.生产工艺简述 

  PVC树脂可以用悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合或溶液聚合四种基本工艺生产。聚合反应由自由基引发,反应温度一般为40~70OC,反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC树脂的分子量分布影响很大。悬浮聚合生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广,一直是生产PVC树脂的主要方法,目前世界上90%的PVC树脂 (包括均聚物和共聚物) 都是出自悬浮法生产装置。美国悬浮法均聚PVC树脂的生产能力不断提高,1987年占84%,1996年为90%。

  PVC树脂生产技术已经十分成熟,近年来主要是针对已经基本定型的工艺技术进行一些改进。90年代中期以来有关PVC树脂工艺技术的专利集中在改进防结焦涂层、改进引发剂体系、改进乳化剂以及减少残留单体含量等方面。经过30多年的发展,我国已经建成包括先进的悬浮法、本体法和生产糊树脂的乳液法、微悬浮法等在内的工艺齐全的PVC树脂生产装置。但是, 整个行业的技术水平还比较低。我国生产装置规模普遍较小,国外先进国家悬浮法装置生产规模一般在10~20万吨/年,在我国70余生产厂只有3套装置达到这样的规模;目前国外乙烯氧氯化法路线生产的PVC树脂已占90%以上的比例,发达国家基本淘汰了电石乙炔法路线,我国采用乙烯路线的PVC树脂仅占PVC树脂总能力的1/3。

3.1悬浮聚合

  悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态,聚合反应在单体小液滴中进行。通常悬浮聚合反应为间歇聚合。

  近年来各公司对PVC树脂间歇悬浮聚合工艺的配方、聚合釜、产品品种和质量不断研究和改进, 开发出各具特点的工艺技术,目前应用较多的是Geon公司(原B.F Goodrichg公司)技术、日本信越公司技术、欧洲EVC公司技术, 这三大公司的技术在1990年以来世界新增的PVC树脂生产能力中各占大约21%的比例。

3.2乳液聚合

  乳液聚合与悬浮聚合基本类似,只是要采用更为大量的乳化剂,并且不是溶于水中而是溶于单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚,从而得到粒径很小的聚合物树脂,一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为0.1—0.2mm,悬浮法为20―200mm。引发剂体系与悬浮聚合也有所不同,通常是含有过硫酸盐的氧化还原体系。干燥方法也设计成可以保持较小的粒径的方式, 常常采用一些喷雾干燥剂。由于不可能将乳化剂完全除去,因此用乳液法生产的树脂不能用于生产需要高透明性的制品如包装薄膜或要求吸水性很低的制品如电线绝缘层。一般来说乳液聚合PVC树脂的价格高于悬浮聚合的树脂,然而需要以液体形式配料的用户使用这种树脂,如糊树脂。在美国大部分乳液聚合的树脂产品都是糊树脂(又叫分散型树脂),少量用于乳胶。在欧洲,各种乳液工艺也用于生产通用树脂,尤其是压延和挤出用树脂。

3.3本体聚合

  本体法生产工艺在无水、无分散剂,只加入引发剂的条件下进行聚合,不需要后处理设备,投资小、节能、成本低。用本体法PVC树脂生产的制品透明度高、电绝缘性好、易加工,用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加工本体法树脂。PVC本体工艺在80年代得到较大发展。但是,尽管从理论上说悬浮和本体聚合反应工艺生产的树脂可以用于相同的领域,实际上加工厂一般只使用其中之一,因为悬浮和本体树脂不能混合,即使少量混合也会因静电效应导致聚合物粉末的流动性降低,而悬浮聚合树脂更易得到的,因此大多数加工厂放弃了本体树脂,近年来本体工艺出现了止步不前或衰退的状态。

3.4溶液聚合

  在溶液聚合中,单体溶解在一种有机溶剂(如n-丁烷或环己烷)中引发聚合,随着反应的进行聚合物沉淀下来。溶液聚合反应专门用于生产特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物(通常醋酸乙烯含量在10~25%)。这种溶液聚合反应生产的共聚物纯净、均匀,具有独特的溶解性和成膜性。

4.国内需求量和年均增长率

  我国1998年聚氯乙烯产量为160万吨,净进口量约157万吨,表观需求量为317万吨。考虑到进口产品中有相当部分不属于一般贸易方式(如1998年来料加工、进料加工、保税仓库等方式进口占总进口量的89.7%),但由于来、进料加工等贸易方式进口的树脂并未能全部复出口,粗估国内的需求大约为248万吨。15年来我国聚氯乙烯树脂的表观满足率和满足率分别为80.6%和87.5%,高于其它通用树脂。需求的年均增长率为9.8%,是同期GDP年均增长率(10.3%)的0.95倍,低于其它通用树脂。然而,从1983-1998年我国聚氯乙烯树脂需求增长趋势看,90年代的需求增长率明显高于80年代,90年代国内需求满足率明显低于80年代。

5.应用状况 

  PVC树脂可以采用多种方法加工成制品,悬浮聚合的PVC树脂可以挤出成型、压延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或压塑成型。分散型树脂或糊树脂通常只采用糊料涂布成型,用于织物的涂布和生产地板革。糊树脂也可以用于搪塑成型、滚塑成型、蘸塑成型和热喷成型。

  发达国家PVC树脂的消费结构中主要是硬制品,美国和西欧硬质品占大约2/3的比例,日本占55%;硬质品中主要是管材和型材,占大约70~80%。PVC软制品市场大约占全部PVC市场的30%,软制品主要包括织物的压延和涂层、电线电缆、薄膜片材、地面材料等。硬质品PVC树脂近年来增长比软制品快。

  在全世界范围内一半以上的PVC树脂用于与建筑有关的市场,使PVC行业容易受到经济的波动影响。建筑领域是PVC树脂增长最快的市场,1986~1996年美国PVC树脂在建筑市场的增长率为6%/年, 在其它市场中的增长率仅为1.4%/年。1986年美国PVC树脂在建筑市场中的分额为64%,1996年增加到73%,预计2001年将增加到76%, 增长最快的用途是管材、板壁、和门窗等。

  近几年我国聚氯乙烯硬制品应用份额也有增长趋势,管材、型材和瓶类所占份额由1996年25%增长到1998年的40%,但至今我国聚氯乙烯的应用还是软制品的份额较多。1998年软制品占PVC总用量的51%(其中薄膜为20%,塑料鞋10%,电缆料5%,革制品11%,泡沫和单板等5%),硬制品占40%(其中板材16%,管材9%,异型材8%,瓶3%,其它4%),地板墙纸等占9%。

7.发展前景 

  预计2000年、2005年和2010年我国聚氯乙烯树脂的表观需求量将分别达到364万吨、571万吨和911万吨;需求量将分别达到285万吨、425万吨和645万吨(表2 )。预测的1998年-2010年需求的年均增长率为8.4%,仍高于预测的GDP增长速度。随我国建筑业的发展,板材、管材和型材

塑料、树脂缩写代号 英文简     英文全称          中文全称 

ABA  Acrylonitrile-butadiene-acrylate  丙烯腈/丁二烯/丙烯酸酯共聚物 

ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene    丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 

AES  Acrylonitrile-ethylene-styrene 丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物 

AMMA Acrylonitrile/methyl Methacrylate 丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯共聚物 

ARP      Aromatic polyester                       聚芳香酯 

AS       Acrylonitrile-styrene resin              丙烯腈-苯乙烯树脂 

ASA      Acrylonitrile-styrene-acrylate 丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物 

CA       Cellulose acetate    醋酸纤维塑料 

CAB      Cellulose acetate butyrate               醋酸-丁酸纤维素塑料 

CAP      Cellulose acetate propionate             醋酸-丙酸纤维素 

CE "     Cellulose plastics, general"             通用纤维素塑料 

CF       Cresol-formaldehyde                      甲酚-甲醛树脂 

CMC      Carboxymethyl cellulose                  羧甲基纤维素 

CN       Cellulose nitrate                        硝酸纤维素 

CP       Cellulose propionate                     丙酸纤维素 

CPE      Chlorinated polyethylene                 氯化聚乙烯 

CPVC     Chlorinated poly(vinyl chloride)         氯化聚氯乙烯 

CS       Casein                                   酪蛋白 

CTA      Cellulose triacetate                     三醋酸纤维素 

EC       Ethyl cellulose                          乙烷纤维素 

EEA       Ethylene/ethyl acrylate乙烯/丙烯酸乙酯共聚物 

EMA       Ethylene/methacrylic acid 乙烯/甲基丙烯酸共聚物 

EP       "Epoxy, epoxide"                         环氧树脂 

EPD       Ethylene-propylene-diene 乙烯-丙烯-二烯三元共聚物 

EPM       Ethylene-propylene polymer            乙烯-丙烯共聚物 

EPS       Expanded polystyrene                  发泡聚苯乙烯 

ETFE      Ethylene-tetrafluoroethylene          乙烯-四氟乙烯共聚物 

EVA       Ethylene/vinyl acetate                乙烯-醋酸乙烯共聚物 

EVAL     Ethylene-vinyl alcohol                 乙烯-乙烯醇共聚物 

FEP      Perfluoro(ethylene-propylene)          全氟(乙烯-丙烯)塑料 

FF       Furan formaldehyde                     呋喃甲醛 

HDPE     High-density polyethylene plastics     高密度聚乙烯塑料 

HIPS     High impact polystyrene                高冲聚苯乙烯 

IPS      Impact-resistant polystyre ne          耐冲击聚苯乙烯 

LCP      Liquid crystal polymer                 液晶聚合物 

LDPE     Low-density polyethylene plastics      低密度聚乙烯塑料 

LLDPE    Linear low-density polyethylene        线性低密聚乙烯 

LMDPE    Linear medium-density polyethylene     线性中密聚乙烯 

MBSMethacrylate-butadiene-styrene 甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 

MC       Methyl cellulose                       甲基纤维素 

MDPE     Medium-density polyethylene            中密聚乙烯 

MF       Melamine-formaldehyde resin            密胺-甲醛树脂 

MPF      Melamine/phenol-formaldehyde           密胺/酚醛树脂 

PA       Polyamide (nylon)                      聚酰胺(尼龙) 

PAA      Poly(acrylic acid)                     聚丙烯酸 

PADC Poly(allyl diglycol carbonate)  碳酸-二乙二醇酯• 烯丙醇酯树脂 

PAE      Polyarylether                          聚芳醚 

PAEK     Polyaryletherketone                    聚芳醚酮 

PAI      Polyamide-imide                聚酰胺-酰亚胺 

PAK      Polyester alkyd                        聚酯树脂 

PAN      Polyacrylonitrile                      聚丙烯腈 

PARA     Polyaryl amide                         聚芳酰胺 

PASU     Polyarylsulfone                       聚芳砜 

PAT       Polyarylate                          聚芳酯 

PAUR      Poly(ester urethane)                 聚酯型聚氨酯 

PB        Polybutene-1                         聚丁烯-[1] 

PBA       Poly(butyl acrylate)                 聚丙烯酸丁酯 

PBAN      Polybutadiene-acrylonitrile      聚丁二烯-丙烯腈 

PBS       Polybutadiene-styrene          聚丁二烯-苯乙烯 

PBT       Poly(butylene terephthalate)  聚对苯二酸丁二酯 

PC        Polycarbonate                  聚碳酸酯 

PCTFE     Polychlorotrifluoroethylene       聚氯三氟乙烯 

PDAP      Poly(diallyl phthalate)      聚对苯二甲酸二烯丙酯 

PE        Polyethylene                         聚乙烯 

PEBA      Polyether block amide       聚醚嵌段酰胺 

PEBA      Thermoplastic elastomer polyether 聚酯热塑弹性体 

PEEK      Polyetheretherketone                 聚醚醚酮 

PEI       Poly(etherimide)                     聚醚酰亚胺 

PEK       Polyether ketone                     聚醚酮 

PEO       Poly(ethylene oxide)                 聚环氧乙烷 

PES       Poly(ether sulfone)                  聚醚砜 

PET       Poly(ethylene terephthalate)   聚对苯二甲酸乙二酯 

PETG   Poly(ethylene terephthalate) glycol  二醇类改性PET 

PEUR      Poly(ether urethane)          聚醚型聚氨酯 

PF        Phenol-formaldehyde resin        酚醛树脂 

PFA       Perfluoro(alkoxy alkane)      全氟烷氧基树脂 

PFF       Phenol-furfural resin           酚呋喃树脂 

PI        Polyimide                 聚酰亚胺 

PIB       Polyisobutylene            聚异丁烯 

PISU      Polyimidesulfone             聚酰亚胺砜 

PMCA      Poly(methyl-alpha-chloroacrylate)    聚α-氯代丙烯酸甲酯 

PMMA      Poly(methyl methacrylate)   聚甲基丙烯酸甲酯 

PMP       Poly(4-methylpentene-1)       聚4-甲基戊烯-1 

PMS       Poly(alpha-methylstyrene)       聚α-甲基苯乙烯 

POM      "Polyoxymethylene, polyacetal"        聚甲醛 

PP        Polypropylene                        聚丙烯 

PPA       Polyphthalamide           聚邻苯二甲酰胺 

PPE       Poly(phenylene ether)        聚苯醚 

PPO       Poly(phenylene oxide) deprecated     聚苯醚 

PPOX      Poly(propylene oxide)                聚环氧(丙)烷 

PPS       Poly(phenylene sulfide)              聚苯硫 醚 

PPSU      Poly(phenylene sulfone)              聚苯砜 

PS        Polystyrene                          聚苯乙烯 

PSU       Polysulfone                          聚砜 

PTFE      Polytetrafluoroethylene              聚四氟乙烯 

PUR       Polyurethane                         聚氨酯 

PVAC      Poly(vinyl acetate)                  聚醋酸乙烯 

PVAL      Poly(vinyl alcohol)                  聚乙烯醇 

PVB       Poly(vinyl butyral)                  聚乙烯醇缩丁醛 

PVC       Poly(vinyl chloride)                 聚氯乙烯 

PVCA      Poly(vinyl chloride-acetate)  聚氯乙烯醋酸乙烯酯 

PVCC  chlorinated poly(vinyl chloride)(*CPVC) 氯化聚氯乙烯 

PVI      poly(vinyl isobutyl ether)   聚(乙烯基异丁基醚) 

PVM      poly(vinyl chloride vinyl methyl ether) 聚(氯乙烯-甲基乙烯基醚) 

RAM      restricted area molding          窄面模塑 

RF       resorcinol-formaldehyde resin  甲苯二酚-甲醛树脂 

RIM      reaction injection molding      反应注射模塑 

RP       reinforced plastics       增强塑料 

RRIM reinforced reaction injection molding增强反应注射模塑 

RTP      reinforced thermoplastics    增强热塑性塑料 

S/AN     styrene-acryonitrile copolymer苯乙烯-丙烯腈共聚物 

SBS styrene-butadiene block copolymer 苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 

SI       silicone                聚硅氧烷 

SMC      sheet molding compound                  片状模塑料 

S/MS     styrene-α-methylstyrene copolymer      苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物 

TMC      thick molding compound                  厚片模塑料 

TPE      thermoplastic elastomer                 热塑性弹性体 

TPS      toughened polystyrene         韧性聚苯乙烯 

TPU      thermoplastic urethanes         热塑性聚氨酯 

TPX      ploymethylpentene            聚-4-甲基-1戊烯 

VG/E     vinylchloride-ethylene copolymer        聚乙烯-乙烯共聚物 

VC/E/MA  vinylchloride-ethylene-methylacrylate copolymer 聚乙烯-乙烯-丙烯酸甲酯共 聚物 

VC/E/VCA  vinylchloride-ethylene-vinylacetate copolymer 氯乙烯-乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物 

PVDC      Poly(vinylidene chloride)    聚(偏二氯乙烯) 

PVDF      Poly(vinylidene fluoride)  聚(偏二氟乙烯) 

PVF       Poly(vinyl fluoride)    聚氟乙烯 

PVFM      Poly(vinyl formal)    聚乙烯醇缩甲醛 

PVK       Polyvinylcarbazole         聚乙烯咔唑 

PVP     Polyvinylpyrrolidone        聚乙烯吡咯烷酮 

S/MA  Styrene-maleic anhydride plastic 苯乙烯-马来酐塑料 

SAN     Styrene-acrylonitrile plastic 苯乙烯-丙烯腈塑料 

SB      Styrene-butadiene plastic 苯乙烯-丁二烯塑料 

Si      Silicone plastics   有机硅塑料 

SMS  Styrene/alpha-methylstyrene plastic苯乙烯-α-甲基苯乙烯塑料 

SP   Saturated polyester plastic     饱和聚酯塑料 

SRP     Styrene-rubber plastics     聚苯乙烯橡胶改性塑料 

TEEE    Thermoplastic Elastomer,Ether-Ester"      醚酯型热塑弹性体 

TEO  "Thermoplastic Elastomer, Olefinic"   聚烯烃热塑弹性体 

TES    "Thermoplastic Elastomer, Styrenic"  苯乙烯热塑性弹性体 

TPEL    Thermoplastic elastomer    热塑(性)弹性体 

TPES    Thermoplastic polyester  热塑性聚酯 

TPUR    Thermoplastic polyurethane  热塑性聚氨酯 

TSUR    Thermoset polyurethane  热固聚氨酯 

UF      Urea-formaldehyde resin  脲甲醛树脂 

UHMWPE  Ultra-high molecular weight PE 超高分子量聚乙烯 

UP      Unsaturated polyester   不饱和聚酯 

VCE     Vinyl chloride-ethylene resin  氯乙烯/乙烯树脂 

VCEV  Vinyl chloride-ethylene-vinyl  氯乙烯/乙烯/醋酸乙烯共聚物 

VCMA Vinyl chloride-methyl acrylate 氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物 

VCMMA   Vinyl chloride-methylmethacrylate 氯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物 

VCOA    Vinyl chloride-octyl acrylate resin  氯乙烯/丙烯酸辛酯树脂 

VCVAC   Vinyl chloride-vinyl acetate resin 氯乙烯/醋酸乙烯树脂 

VCVDC   Vinyl chloride-vinylidene chloride 氯乙烯/偏氯乙烯共聚物 

原材料的部分术语浅释

原材料的质量指标中,经常会遇到一些术语,准确理解它的含义,有助于更好地掌握原材料的性能。现列出部分常用的名词术语。

(1)密度与相对密度(Density and relative density) 密度是指物质单位体积内所含的质量,简言之是质量与体积之比,其单位是百万克/米3(Mg/m3)或千克/米3(kg/m3)或克/厘米3(g/cm3)。相对密度亦称密度之比,是指物质的密度与参考物质的密度在各自规定的条件下之比,或者是说一定体积的物质在t1温度下的质量与等体积参考物质在t2。温度下的质量之比。常用的参考物质为蒸馏水,并用Dt1/t2或t1/t2表示,为无因次量。

(2)熔点与凝固点(Melting point and Freezing point) 物质在其蒸气压下液态—固态达到平衡时的温度称为熔点或凝固点。这是由于固体中原子或离子的有规则排列因温度上升,热运动变得杂乱而活化,形成不规则排列的液体的一种现象,相反的过程即为凝固。对于液体变为固体时的温度常称为凝固点或冰点,与熔点不同之处在于放出热量而不是吸收热量。其实物质的熔点和凝固点是一致的。

(3)熔点范围(Melting range) 系指用毛细管法所测定的从该物质开始熔化至全部熔化的温度范围。

(4)结晶点(Crystal point) 系指液体在冷却过程中,由液态转变为固态的相变温度。

(5)倾点(Pour point) 表示液体石油产品性质的指标之一。系指样品在标准条件下冷却至开始停止流动的温度,也就是样品冷却时还能倾注时的最低温度。

(6)沸点(Boiling point) 液体受热发生沸腾而变成气体时的温度。或者说是液体和它的蒸气处于平衡状态时的温度。一般来说,沸点越低,挥发性越大。 

(7)沸程(Boiling range) 在标准状态下(1013.25hPa,0℃),在产品标准规定的温度范围内的馏出体积。

(8)升华(Sublimation) 固态(结晶)物质不经过液态而直接转变为气态的现象。如冰、碘、硫、萘、樟脑、氯化汞等都可在不同的温度下升华。

(9)蒸发速度(Vaporizing velocity) 蒸发是指液体表面发生的气化现象。蒸发速度亦称挥发速度,一般用溶剂的沸点高低来判断,决定蒸发速度的根本因素是溶剂在该温度下的蒸气压,其次是溶剂的分子量。

(10)蒸气压(Vapor pressure) 蒸气压是饱和蒸气压的简称。在一定温度下,液体与其蒸气达到平衡,此时的平衡压力仅因液体的性质和温度而改变,称为该液体在该温度下的饱和蒸气压。

(11)共沸(Azeotrope) 两种(或几种)液体形成的恒沸点混合物称为共沸混合物,是指处于平衡状态下,气相和液相组成完全相同时的混合溶液。对应的温度称为共沸温度或共沸点。

(12)折射率(Refractive index) 折射率是表示光在两种不同(各向同性)介质中光速比值的物理量。光的速度因介质不同而异,当光从一种透明介质进入密度相异的另一种透明介质时,由于速度改变,在其进行方向上发生改变,故称为折射。光入射角的正弦与折射角的正弦比,或光线通过真空时与通过介质时的速度比,就是折射率。一般表示的折射率n是指光由空气进入任一介质的数值。通常所指的折射率是采用钠黄光(D线),在tC测定的,故用ntD表示,如在20℃时测定的,则为n20D。

(13)闪点(Flashing point) 闪点又称燃闪点,表示可燃性液体性质的指标之一。是指可燃性液体加热到其液体表面上的蒸气压和空气的混合物与火焰接触发生闪火时的最低温度。闪燃通常为淡蓝色火花,一闪即灭,不能继续燃烧。闪燃往往是发生火灾的先兆。测定闪点有开口杯法和闭口杯法,一般前者用于测定高闪点液体,后者用于测定低闪点液体。

(14)燃点(Ignition point) 燃点又称着火点,表示可燃性液体性质的指标之一。是指可燃性液体加热到其表面上的蒸气与空气混合物与火焰接触立即着火仍能继续燃烧的最低温度。易燃液体的燃点高于闪点1~5℃。闪点愈低,燃点与闪点之间差别愈小。

(15)自燃点(Spontaneous ignition point) 可燃性物质在没有接触明火就能引起着火的最低温度,称为自燃点。自燃点越低,着火的危险性越大。同一物质的自燃点随压力、浓度、散热等条件及测试方法不同而异。

(16)爆炸极限(Explosive limits) 可燃气体,可燃液体的蒸气或可燃固体的粉尘在一定的温度、压力下与空气或氧混合达到一定的浓度范围时,遇到火源就会发生爆炸。这一定的浓度范围,称作爆炸极限或燃烧极限。如果混合物的组成不在这一定的范围内,则供给能量再大,也不会着火。蒸气或粉尘与空气混合并达到一定的浓度范围,遇到火源就会燃烧或爆炸的最低浓度称为爆炸下限;最高浓度称为爆炸上限。爆炸极限通常以蒸气在混合物的体积百分数表示,即%(vol);粉尘则以mg/m3浓度表示。如果浓度低于爆炸下限,虽然明火也不致爆炸或燃烧,因为此时空气占的比例很大,可燃蒸气和粉尘浓度不高;如果浓度高于爆炸上限,虽会有大量的可燃物质,但缺少助燃的氧气,在没有空气补充的情况下,即使遇明火,一时也不会爆炸。易燃性溶剂都有一定的爆炸范围,爆炸范围越宽,危险性越大。

(17)粘度(Viscosity) 粘度为流体(液体或气体)在流动中所产生的内部摩擦阻力,其大小由物质种类、温度、浓度等因素决定。一般是动力粘度的简称,其单位是帕•秒(Pa•s)或毫帕•秒(mPa•s)。粘度分为动力粘度、运动粘度、相对粘度,三者有区别,不能混淆。粘度还可用涂—4或涂—1杯测定,其单位为秒(s)。

(18)门尼粘度(Mooney viscosity) 门尼粘度又称转动(门尼) 粘度,是用门尼粘度计测定的数值,基本上可以反映合成橡胶的聚合度与分子量。按照GB 1232标准规定,转动(门尼)粘度以符号Z100℃ 1+4 表示。其中Z——转动粘度值;1——预热时间为1min;4——转动时间为4min;100℃——试验温度为100℃,习惯上常以ML100℃ 1+4 表示门尼粘度。

(19)溶解度(Solubility) 在一定的温度和压力下,物质在一定量的给定溶剂中溶解的最大量称为溶解度。固体或液体物质的溶解度,一般用100g溶剂中能够溶解物质的克数表示。气体溶质的溶解度常用每升溶剂中所溶解气体的毫升数表示。

(20)溶解度参数(Solubility parameter) 溶解度参数还称为溶度参数,是分子间作用力的一种量度。使分子聚集在一起的作用能称为内聚能。单位体积的内聚能叫做内聚能密度(CED)、CED的平方根(CED)1/2定义为溶解度参数,代号为δ或SP。

(21)表面张力和表面能(Surface tension and surface energy) 液体内部分子的吸引力使表面上的分子处于向内一种力作用下,这种力使液体尽量缩小其表面积而形成平行于表面的力,称为表面张力。或者说是液体表面相邻两部分间单位长度内的相互牵引力,它是分子力的一种表现。表面张力的单位是N/m。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。表面张力乘表面的面积即为表面能。表面张力越大,表面积越大,所具有的表面能也越大。

(22)比热容(Specific heat capacity) 每公斤物质温度升高1K时所需吸收的热量称为比热容,单位是kJ/(kg•K)。在压强不变的情况下,温度升高1K时所吸收的热量称为定压比热容。

(23)热导率(Thermal conductivity) 热导率过去称为导热系数或热传导系数,反映物质的热传导能力。即在物体内部垂直于导热方向取两个相距1cm,面积为1cm2的平行平面,如果在这两个平面温度相差1K,则在ls内从一个平面传导到另一平面的热量就规定为该物质的热导率,其单位为W/(m•K)。

(24)水分(Water content) 物质中所含的水分,但不包括结晶水和缔合水。通常用试样原质量与试样失水后质量百分数表示。

(25)吸水性(Water absorption) 是物质吸水程度的量度。系指在一定的温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的质量百分数。

(26)灰分(Ash) 灰分亦称灼烧残渣,系指经蒸发及灼烧后,其矿物成分形成的氧化物及盐类的残留物,用百分含量表示。

(27)针入度(Needle penetration) 针入度是以标准针在一定的荷重、时间及温度条件下垂直穿入沥青试样的深度来表示,单位为1/10mm。非经另行规定,标准针、针连杆与附加砝码的合重为100±0.1g,温度25℃,时间为5s。针入度愈大表示愈软,即稠度愈小;反之则表示愈硬,即稠度愈大。

(28)硬度(Hardness) 硬度是材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。根据试验方法不同有邵氏(Shore)硬度、布氏(Brinell)硬度、洛氏(Rockwell)硬度、莫氏(Mohs)硬度、巴氏(Barcol)硬度、维氏(Vichers)硬度等。硬度的数值与硬度计类型有关,在常用的硬度计中,邵氏硬度计结构简单,适于生产检验。邵氏硬度计可分为A型、C型、D型,A型用于测量软质橡胶,C和D型用于测量半硬和硬质橡胶。

(29)苯胺点(Aniline point;A.P.) 苯胺点是等体积的石油烷烃与苯胺相互溶解时的最低温度,用以表示链烷烃类饱和烃的含量。苯胺点的高低与化学组成有关,苯胺点愈高,烷烃含量愈多;苯胺点愈低,芳烃含量愈多。

(30)体积电阻率(Volume resistivity) 也叫体积电阻、体积电阻系数,是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要指标。表示1cm3电介质对泄漏电流的电阻,单位是Ω•m或Ω•cm。体积电阻率愈大,绝缘性能愈好。

(31)吸油量(Oil absorption) 一定质量颜(填)料的颗粒绝对表面被油完全浸湿时所需油料的数量。

(32)酸值(Acid value) 酸值又称酸值,它表示有机物质的一种指标,是中和1g有机物质的不挥发物中游离酸所需氢氧化钾(KOH)的毫克数,即mgKOH/g。

(33)羟值(Hydroxyl value) 1g样品中的羟基所相当的氢氧化钾(KOH)的毫克数,以mgKOH/g表示。

(34)碘值(Iodine value) 表示有机物质不饱和程度的一种指标。是1g样品所能吸收碘的质量百分数。不饱和程度愈高,碘值愈大。

(35)环氧值(Epoxy value) 环氧值是表示100g环氧树脂中含有环氧基的当量数,即  。环氧值愈大,分子量愈小,粘度愈低。

(36)环氧当量(Epoxy equivalent) 环氧当量表示每一环氧基团相应的树脂的分子量。

  。

(37)HLB值(HLB value) HLB为亲水亲油平衡(Hydrophile—Lipophile—Balance)的缩写,用以衡量表面活性剂分子中极性基、非极性基两部分的相对强度。若极性基团愈强,其HLB值就大,亲水性愈强;若非极性基团愈长,其HLB值就小,亲水性愈差。

(38)临界胶束浓度(Critical micell concentration) 临界胶束浓度,也有称临界胶团浓度,简称CMC。乳化剂溶液性质发生突变的浓度范围,称为乳化剂的临界胶束浓度。乳液体系在达到临界胶束浓度后,许多个乳化剂分子聚集起来形成胶束。CMC的单位是mol/L。

(39)波美度(Degree Baum′e) 采用玻璃管式浮计中的一种特殊分度方式的波美计所给出的值称为波美度,符号为°B′e。用于间接地给出液体的密度。

(40)固体含量(Solid content) 固体含量又称不挥发物含量、总固含量(TS),表示试样在一定温度下加热后剩余物质量与试样质量的比值,以百分数表示。

(41)表面活性剂(Surface—active agent) 又称界面活性剂,能显著地改变液体表面张力或二相界面张力的物质。或者说能强烈地吸附在其他物质的表面或聚集于溶液的表面,降低液体或固体表面张力的物质。

(42)相对湿度(Relative humitity) 表示湿度的一种方法,是在相同条件(同温同压)下,绝对湿度与饱和绝对湿度之比,即在相同条件下,空气(或其他气体)中实际所含水蒸气的质量与饱和水蒸气质量之比。一般以百分数表示。

(43)表观密度(Apparent density) 曾称为堆密度、松密度、假密度、貌视密度,表示单位体积(包括空隙在内)物质的质量。

(44)同分异构体(Isomer) 化合物有相同的分子式,但有不同的结构和性质的现象称为同分异构。能发生同分异构现象的化合物叫做同分异构体,简称异构体。

(45)相对分子质量(Relative molecular mass) 简称分子量,是指物质的分子或特定单位的平均质量与核素10 6 C原子质量的(1/12)之比,符号为Mr。

(46)数均分子量(Number average molecular weight) 聚合物是由化学组成相同而聚合度不等的同系混合物组成的,即由分子链长度不同的高聚物混合组成。通常采用平均数分子量表征分子的大小。按分子数目统计平均,则称为数均分子量,符号为(ˉMn)。

(47)聚合度(Degree of polymerization) 组成聚合物分子链的链节数目称为聚合度,代号为n或DP,可作为聚合物分子量大小的量度。

(48)分子量分布(Molecular weight distribution) 高分子由于大小不一,除了分子量具有统计特性,还有多分散性,即分子量分布。相同的平均分子量会有不同的分子量分布,表现出不同的性能。

(49)均聚物(Homopolymer) 由同一单体聚合成以一种链节重复构成的聚合物,称为均聚物。

(50)共聚物(Copolymer) 由两种或两种以上单体或单体与聚合物间进行聚合生成的聚合物,称为共聚物,它分为嵌段共聚物、无规共聚物、有规共聚物、接枝共聚物等。

(51)接枝共聚物(Graft copolymer) 聚合物主链的某些原子上接有与主链化学结构不同的聚合物链段的侧链的一种共聚物,称为接枝共聚物,如接枝氯丁橡胶、SBS接枝共聚物。

(52)预聚物(Prepolymer) 聚合度介于单体与最终聚合物之间的一种分子量较低(1500以下)的聚合物,也称为低聚物、齐聚物(Oligmer),是由少数链节组成的聚合物,如二聚体、三聚体、四聚体,或这些低聚物的混合物。

(53)玻璃化温度(Glass transition temperature) 无定形或半结晶聚合物从粘流态或高弹态向玻璃态转变(或相反的转变)的较窄温度范围的近似中点,称为玻璃化温度,通常以Tg表示,是耐热性的一个指标。

(54)脆化温度(Brittle temperature) 聚合物低温性能的一种量度,以具有一定能量的冲锤冲击试样时,当试样开裂概率达到50%时的温度,称为脆化温度,也叫脆折点。

(55)热变形温度(Heat deflection temperature under load) 聚合物耐热性的一种量度,是将聚合物试样浸在一种等速升温的适宜传热介质中,在简支梁式的静弯曲负荷作用下,测出试样弯曲变形达到规定值时的温度,即为热变形温度,简称HDT。 ]

(56)最低成膜温度(Minimum filming temperature) 合成乳液体系形成连续胶膜的最低温度,称最低成膜温度,简称MFT。

(57)软化点(Softening point) 在聚合物试样上,以一定形式施以一定负荷,并按规定升温速率加热到试样变形达到规定值的温度,即为软化点。

(58)马丁耐热试验(Marten’s test) 评价材料高温变形趋势的一种方法。在加热炉内,使试样承受一定的弯曲应力,并按一定速率升温,试样受热自由端产生规定偏斜量的温度,称为马丁温度。

(59)维卡软化点试验(Vicat softening point test) 评价热塑性塑料高温变形趋势的一种方法。是在等速升温条件下,用一根带有规定负荷、截面积为1mm2的平顶针放在试样上,当平顶针刺入试样1mm时的温度,即为测得的维卡软化温度。

(60)熔体指数(Melt index) 熔体指数简称MI,是反映热塑性树脂熔体流动特性及分子量大小的指标,在一定的温度和负荷下,其熔体在10min内通过标准毛细管的质量值,以g/10min表示。

(61)应力松弛(Stress relaxation)形变固定,应力随作用时间延长而衰减的现象叫应力松弛。

(62)蠕变(Creep) 当应力保持恒定时,形变随时间而变化的现象叫蠕变。

(63)收缩率(Shrinkage ration) 定义为收缩量与收缩前尺寸之比的百分数,收缩量则为收缩前后尺寸之差。

(64)内应力(Internal stress) 在没有外力存在下,胶层(材料)内部由于存在缺陷、温度变化、溶剂作用等原因所产生的应力。

(65)拉伸强度(Tensile strength) 拉伸强度是试样拉伸至断裂时的最大拉伸应力。这一常用术语过去很不统一,有称扯断力、扯断强度、抗张力、抗张强度,又有强力,强度之称。按照GB 6039—85标准规定,统一称其为拉伸强度,单位为MPa。

(66)剪切强度(Shear strength) 曾称抗剪强度,是指单位粘接面积上能够承受平行于粘接面积的最大载荷,常用的单位为MPa。

(67)剥离强度(Peel strength) 曾称抗剥强度,是指每单位宽度所能承受的最大破坏载荷,是衡量线受力能力的,单位为kN/m。

(68)比强度(Specific strength) 材料拉伸强度与其密度之比称为比强度。

(69)伸长率(Elongation) 试样在拉力作用下长度的增加,以原长的百分数表示。

(70)溶胀(Swelling) 高聚物吸收溶剂分子而发生体积膨胀的现象,称为溶胀。溶胀又分为有限溶胀和无限溶胀,无限溶胀即是溶解。

(71)乳化(Emulsion) 在乳化剂存在下,使一种难溶的液体,分散于另一种液体的现象叫乳化。

(72)糊化(Gelatinization) 淀粉类物质与水在一定温度下变成具有粘性的半透明凝胶或糊状体的现象。

(73)相容性(Compatibility) 两种或两种以上物质混合时,不产生排斥分离现象的能力。

(74)塑炼(Mastication) 塑炼又称素炼、轧炼,是指生胶在机械力、热和氧等作用下,从强韧的弹性状态转变为柔软且具有塑性的状态,亦即增加其可塑性(流动性)的工艺过程称为塑炼,塑炼的实质是降低分子量、降低粘度、降低粘流温度。塑炼过的生胶称为塑炼胶。

(75)混炼(Milling) 混炼是将塑炼胶或具有一定可塑性的生胶与各种配合剂经机械作用使之均匀混合的工艺过程。混炼后得到的混炼胶的质量,对配制胶粘剂的性能有很大影响。

(76)硫化(Valcanization) 硫化是橡胶与硫磺和促进剂等在一定的温度、压力下,使橡胶大分子链发生交联反应的过程,也就是塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的过程。广义地说,硫化是指胶料经过化学或物理方法处理后,使橡胶大分子通过交联从线型转变为网状结构,从而改善橡胶的物理机械性能和化学性能的工艺过程。

(77)交联(Crosslinking) 系指线型聚合物分子主链间的化学键合。

(78)焦烧(Scorching) 焦烧是指橡胶胶料在加工过程中产生的早期硫化现象。为了避免烧焦的危险,可添加防焦剂,如氯丁橡胶混炼时加入的醋酸钠。 

(79)耐油性(Oil resistance) 材料抵抗油类引起的溶胀、溶解、开裂、变形或物理性能降低的能力。

(80)耐溶剂性(Solvent resistance) 抵抗溶剂引起的溶胀、溶解、龟裂或形变的能力。

(81)耐化学性(Chemical resistance) 耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。

(82)耐水性(Water resistance) 材料经水或湿气作用后仍能保持其物理化学性质的能力。

(83)耐燃性(Flame resistance) 材料接触火焰时,抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。

(84)耐候性(Weatherability) 材料曝露在日光、冷热、风雨等气候条件下的耐受性。 

(85)耐久性(Permanence) 耐久性亦称稳定性和使用寿命。即是在外力的环境因素的共同作用下,长期保持其性能的能力。

(86)老化(Aging) 在加工、贮存和使用过程中,由于受到外界因素(热、光、氧、水、射线、机械力和化学介质等)的作用,发生一系列物理或化学变化,使高分子材料交联变脆、裂解发粘、变色龟裂、粗糙起泡、表面粉化、分层剥落、性能逐渐变坏,以至丧失力学性能不能使用,这种变化的现象叫老化。

(87)半数致死量(Lethal dose) 半数致死量是衡量毒害品毒性大小的一个重要数据。将毒物给一些动物(如鼠、兔等)口服或注射,能使一半动物死亡的剂量,称为半数致死量,简写为LD50,以mg/kg表示。半数致死量愈小,毒性愈大,LD50超过5000mg/kg的可视为无毒。

(88)最高容许浓度(Maxium allowable concentration) 为预防化学物质引起人身急性或慢性中毒,各国政府都规定了工作场所的空气中所含的有毒蒸气或粉尘不应超过的数值,称为最高容许浓度,简称MAC,通常以mg/m3或ppm表示。ppm与mg/m3的换算关系:

mg/m3= ppm×(22.45为25℃,101.3kPa时1mol气体体积)。

(89)贮存期(Storage life;shelf life) 性能变化的物料,在一定的条件下存放时,仍保持其可用性能的最长时间。

(90)针入度比 测定蒸发损失后样品的针入度与原针入度之比乘以100之后,所得的百分比。



中国色母粒行业发展概况及最新发展动向


1 概述

     色母粒(Color Master Batch)是指颜料按20%-80%比例经研磨或双螺杆挤出均匀地分散到树脂中而制得的颜色颗粒,美国称之为颜料浓缩物( Pigment Concentration)或颜料制备物(Pigment Preparation)。它具有着色效果优越、便于自动计量和运输、节约能源、无粉尘、无污染等优点,在塑料等材料的着色中应用普遍。

    塑料制品采用色母粒着色最早于上世纪50年代问世于美国,60年代在欧美塑料厂得到广泛推广应用,70年代,它的年增长率已达25~30%。我国于上世纪70年代中旬在长沙、北京、上海等地开始研制并投入小批量生产。

石化工业的发展使塑料加工业获得了突飞猛进的发展,塑料产品产量大幅度增加,质量和档次不断提高,新品种不断涌现,塑料制品工业在努力满足日用消费品市场需要的同时,为农业、包装业、建筑与装饰业、汽车、机械、家电、邮电等工业发展做出了积极贡献。

    因此与塑料加工业密不可分的色母粒需求量潜力不可轻视。由于我国市场的巨大潜力,以及过去10多年经济的快速成长,为色母粒市场的发展带来契机,1994-2002年市场平均成长率高达24%左右,预计2003-2005年,市场将继续保持在20%的年平均成长率。

    自上世纪80年代末以来,随着我国塑料工业的迅猛发展,尤其是汽车、家用电器及日用消费品等行业的发展,以及人们对着色制品要求的进一步提高,色母粒着色已成为塑料的主要着色方法,色母粒因此而得到最广泛的应用。

    目前,我国色母粒生产企业有400家之多,主要分布在广东、浙江、江苏、山东、北京、上海、湖南、河北和天津等省市,它们分属于各个工业系统,其中年生产能力在1000吨以上的企业有50多家,遍布全国各地。而全国色母粒的总需求量不到12万t/a,生产能力严重过剩,导致国内色母粒行业普遍开工不足,市场竞争十分激烈。

国外色母粒市场主要集中在西欧、北美和日本,生产色母粒的企业多是跨国公司或世界500强企业,如美国Hanna、PoIyone、德国BASF、Hoechst 、瑞土Ciba-Geigy、Giarant等公司,年产量在100万吨以上,其中西欧占50%以上,Hanna公司一年的销售量达14万吨。世界色母粒市场体系是垄断经营,色母生产集中在几十个超级大公司。例如垄断世界碳黑生产的超级大公司卡博特也垄断了世界上30%黑色母的生产;科莱恩公司、汉纳公司、休门公司等垄断世界上大部分色母粒的生产和销售。

    虽然国内对色母粒的研究开发已有20多年的历史,但由于相关原材料、技术水平等与国外存在着差距,所以进展缓慢,与快速发展的塑料加工业、化纤、电缆业,尤其是建筑材料、工程塑料、细旦纤维行业极不相适应。产品品种结构单一,开发新产品的技术力量相对薄弱,致使色母粒在低档次水平上无序竞争。一些外资企业看好国内高档色母粒产品的潜在市场,相继在上海、广东等地以独资或合资的形式建厂,如美国Polyone、日本DIC等公司。我国色母粒工业可用一句话概括:发展快、差距小、前景广。色母粒在国外发展只不过几十年的历史,中国改革开放使我国色母粒工业一起步就紧跟世界发展潮流。我国全套引进世界先进生产设备和生产技术,进口质量优异的颜料和分散剂,可以生产世界一流水平的色母粒。因此可以说中国色母粒工业水平与世界水平差距不大。然而中国与外国色母粒工业不同,国外色母粒工业由极少数的几个跨国公司垄断生产,而中国色母粒发展还处于计划经济向市场经济过渡阶段。现我国色母粒生产分属于几个行业,如:塑料制品行业(上海、无锡),塑料树脂生产商(北京、辽阳),纤维生产行业,因此没有形成中坚力量。相反由于中国知识产权保护不力,市场竞争规则不齐全,导致色母粒生产厂家如雨后春笋般的诞生,质量参差不齐,给人们造成中国色母粒整体水平不高的错觉。众多厂家参与市场竞争,导致色母粒价格不断振荡向下,以致于投资中国的国外公司也不得不参于色母粒价格大战。随着色母粒行业竞争加剧,中国色母粒工业被迫进入调整,其必将按照世界发展规律运行。

    色母粒行业的发展,使得色母粒花色品种由原来简单着色向复杂化、功能化方向发展。现在,各种专用色母粒及功能色母粒,如纤维色母粒、高速电缆色母粒、涂膜色母粒、渔网色母粒、阻燃色母粒、抗静电色母粒、防雾滴色母粒、长寿色母粒、仿瓷仿大理石色母粒、纳米抗菌色母粒等相继在我国面世。同时,色母粒应用技术也日臻完善。    

    由于色母粒越来越受客户的欢迎,预计美国色母粒产量增长速度会高于塑料工业。工程塑料用色母粒的利润将会大于其它树脂用色母粒的利润,这是因为工程塑料要求色母粒耐温高、技术含量高,因而附加值也大。

从长远发展来看,我国塑料工业在“十五”期间将得到飞速发展,到2005年,我国塑料制品总量将超过1200万t,需色母粒15万-24万t。色母粒新产品的开发和生产已成为塑料加工业最活跃的领域之一,尤其是在建筑材料、工程塑料和塑料薄膜等行业具有巨大的市场潜力。

    在今后的几年中色母粒在下列塑料制品中的应用将有较大幅度增长。

   (1)用于包装材料PP、PS、ABS的色母粒将保持首位增长

塑料包装材料代替传统纸张和玻璃近年有长足的进步。人们生活节奏加快,一次性餐具又使包装业有了新的增长点。PP、PS、ABS包装材料上用色母粒将剧增。

   (2)汽车用色母粒有大的需求

据美国底特律全球性咨询公司BRG Townsend公司预测,我国汽车用塑料市场几乎每年都会成长10%,将从2000年的32.67 万吨,10年后成长到81万吨。我国政府在”十五”规划中指出到2005年我国汽车产量将达到320万辆,每年私家轿车的成长速率预计为12.7%。各大原材料供货商目前正互相联合共同发展业务,随着与汽车行业密切相关的配套车用塑料制件的消费量随之增加,将带动色母粒行业的需求,因此预期用于汽车行业的色母粒需求量也将随之上升。 

   (3)电缆用色母粒有较大的需求量

近年来,我国投入巨资进行农村和城市电网的改造,电力建设的重点将从电站建设转向电网的建设,改造和优化电源结构。此外,我国将同时加快城网改造以促进电力消费。再加上架空电缆的需求量,也将带动色母粒产业的迅速发展。我国加入世界贸易组织后,电信市场向世界开放,我国的数据通信市场将迅速发展,未来前景广阔。

(4)丙纶纤维用色母粒仍将有所增长

丙纶原液着色目前还是丙纶染色唯一途径,丙纶广泛应用于地毯等家用装饰材料。美国年产地毯13亿m2 ,人均5 m2。我国才4500万m2 ,人均仅0.05 m2。由此可见,我国地毯业有很大发展,其色母粒需求也将随之增长。

   (5)建筑材料对色母粒的需求也将增长

近年来,建筑用塑料发展很快,塑料建材已有一定的生产规模。合成树脂为原料的各种塑料膜、片、板材、管材、框架、异型材等制品将会有更大的市场需求。在我国禁用镀锌管后,建筑给水用塑料管将很有竞争优势。预计到2005年我国城乡室内外给排水管铺设需求量就达30万吨。其中聚乙烯管材约14万吨,燃气管网聚乙烯管材需求量也达4万吨,近年来,有近7,000 hm2的建筑使用PVC排水管,大量的镀锌水管被塑料管所取代。塑料管材在节能和应用上具有明显的优势,尤其保温性能普遍较好。而且塑料管材生产耗能仅为镀锌管的20%。聚烯烃等塑料管材,在”西气东输”管线、燃气管网、建筑室内外给排水、污水处理、节水、排污等广阔领域中替代钢管,具有耐热、耐老化、机械强度高,耐环境应力开裂性、抗蠕变性能好、韧性刚度适当等诸多优点,与钢管相比,成本可降低12%左右,使用寿命可达50年(钢管一般为20年),而且维护费用低。此外电线电缆光缆的护套管每年聚乙烯管用量就达4万吨,配套的硅芯管用量要超过2万吨。建筑材料包括PVC塑料型材和PE、PP管材。据统计,2000年我国PVC型材产量约为300万吨。消耗色母3万吨。到2005年,各种塑料管材的需求量将达到380万吨左右,需色母粒4万吨。

  (6)今后用于家电产品、铁路和公路建设的工程塑料将大幅上升,“十五”期间,我国工程塑料行业将保持10%-15%的增长速度。到2005年,我国五大通用工程塑料和ABS的需求量将分别达到62万吨和160万吨,需用色母粒4万吨。

  (7)薄膜是塑料制品的最大市场,2000年农膜和包装膜占塑料制品总量的50%,约450万吨,其中农膜为200万吨,包装膜为250万吨。今后,薄膜的需求量将达到600万吨,约需求色母粒3万吨。

3 最新技术发展动向

    色母粒技术的开发方向始终致力于颜料、分散剂和载体相互兼容,以提高颜料的分散性,进而提高色母粒中颜料的含量。下面从颜料、分散剂和载体三个方面介绍色母粒的最新技术进展。

3.1颜料

    色母粒越来越向颜料高浓度化方向发展,色母粒中颜料含量越高,颜料愈难分散,所以对颜料的要求越高。高浓度色母粒用颜料的80%市场份额被国外跨国公司垄断,这些颜料在出厂前都经过预处理,并添加分散剂,可用于制备高浓度色母粒。

    美国Sunchemical公司最近推出了一种类似于颜料预分散体的产品—色砂,颜料含量高达90%,分散效果较好,可直接应用,亦可以与树脂混合造粒制备高浓度色母粒。成本较湿法产品低,目前其生产工艺过程处于保密阶段。

    我国生产颜料的技术和工艺还很落后,色母粒用颜料的品种少、质量低。国内一些企业虽然开发出了大分子红颜料,但耐热性和着色力较低,品种也少,与国外同类产品相比,差距还较大。而色母粒用的高档大分子黄颜料还一片空白。

    大日本油墨公司(DIC)和东洋油墨公司(TOYO INK)扮演了兼并重组的重要角色,并分别坐上世界颜料生产量第一把交椅。

    进入90年代后期,欧洲颜料三大巨头巴斯夫公司、汽巴公司、赫斯特公司公别在上海、青岛、天津建立了合资企业,促使中国颜料生产有一个很大发展。1998年中国已成了世界主要有机颜料出口国之一。

    无机颜料主要生产商德国拜耳公司在上海提供各类优质氧化铁颜料;加拿大DCC公司在新乡提供各类优质铬系颜料;湘潭飞虹颜料有限公司生产优质无毒镉系颜料、锑钛黄、镍钛黄、钴蓝等;据悉瑞士汽巴—嘉基向重庆转让包膜系颜料生产技术;世界最大碳黑制造商美国卡博特公司在上海已形成7万t/a碳黑生产能力,提供各类优质碳黑;重庆钛白粉股份有限公司引进生产金红石型钛白粉技术目前已投产。中国已成为世界上溶剂颜料生产基地和出口基地,已具备发展色母粒工业良好物质基础。

3.2 分散剂

    分散剂在色母粒制备中起润湿和包覆颜料、辅助颜料在载体中进行分散的作用。国外对分散剂的研究比较全面和深入,品种比较齐全。

    科莱恩(Clariant)公司最近推出了一种新型颜料分散助剂一Ceridust系列微粉蜡。通常采用的分散助剂是各种规格的蜡。从蜡的外观形态上看有不同形状,最常用的是粉末状、片状等。普通蜡的颗粒明显大于颜料颗粒,对颜料粒子的包覆不均匀。而微粉蜡的颗粒尺寸与颜料尺寸接近,蜡粉粒子填充在颜料粒子间使颜料粒子保持一定的距离并提供润湿作用,能够显著地改进颜料的分散性。虽然价格较高,但使用微粉蜡达到与普通蜡相同的着色强度时,所用的颜料较少,并且,该微粉蜡品种齐全,可满足聚烯烃塑料和工程塑料的不同要。目前,在欧、美等国家色母颜料分散过程中已普遍使用这种微粉蜡。

    国内分散剂的品种较少,常用的低分子量聚乙烯蜡是采用裂解法生产,分子量分布宽、杂质多、有异味,对颜料的分散效果差。近几年开发了钛酸酯分散剂,但分散效果不明显,还应再扩大分散剂品种,尤其是树脂专用品种。由四平智地矿勘查开发有限公司精细化工公司利用水解专利方法生产的聚乙烯蜡,其质量较裂解法生产的聚乙烯蜡更优。

3.3载体

    载体是色母粒的重要组成部分,其作用是增强颜料与要着色的树脂之间的亲和力和提高着色组分与树脂的分散与混合。

    用茂金属催化法合成的树脂作载体能大大提高颜料在色母粒中的协同效应和分散性。由于颜料在色母粒中分散性提高,可获得一个更均一的相,因此,颜料用量更少,而同时保持着色质量。这是因为茂金属催化法合成的树脂与Z-N催化法合成的树脂不同,茂金属催化法合成的树脂作载体能制备高浓度的色母粒,颜色含量可达80%。

    色母粒中用茂金属催化法合成的树脂作载体不仅会使着色容易,并使色母粒产生美观感,而且对着色产品的力学性能也有改善。因为颜料分散好,结晶性提高,得到的制品的耐应力开裂性能提高。

    现国内一些树脂生产厂家根据色母粒工业的快速发展状况,相继研制或推出了用于色母粒的专用树脂,如,燕山石化新近推出的1I20A,兰化研究院研制生产的高光色母粒专用基料,天津石化公司最近推出TJZS-2433/2650F色母粒专用树脂.

3.4 设备

    色母粒生产用的设备大部分均为国产化,主要设备同向平行双螺杆挤出机、高低速捏和机经过几十年的研究开发,已达到生产色母粒的要求。江阴市新达塑料机械有限公司近几年推出的往复式单螺杆混炼挤出机使国内色母粒生产用设备上了一个新的台阶。

3.5总的发展趋势与建议

    色母粒向颜料高浓度方向发展以降低最终产品的着色成本,色母粒与添加剂相结合开发多功能的产品是色母粒今后的发展方向。

    我国塑料行业的快速发展必将带动色母粒行业的发展,色母粒产品具有广阔的应用前景。

针对该产品的生产现状,色母粒行业协会拟提出以下建议:

   (1)国内生产企业应联合上游企业和科研究院校开发适于色母粒应用的颜料和分散剂,增加产品品种,提高产品的技术含量,使色母粒产品向高质量方向发展。

   (2)色母粒生产企业应充分利用色母粒专业委员会提供的信息,加强沟通和合作,制订行业标准,净化市场,使竞争变得有序,促进行业健康发展。

   (3)市场对色母粒需求的特征表现为高度的分散化和专门化,生产企业应对市场需求进行细化,拓宽色母粒产品的应用领域,开发多功能和高技术含量的色母粒产品,以满足市场的需要。

   (4)中国融入WTO以后,国外企业纷纷进入中国市场,这些企业在为我国色母粒行业注入新活力的同时也加剧了市场的竞争,国内企业只有不断完善自我,不断创新,在提高产品的技术含量上下功夫,才能在竞争中立于不败之地。

    目前国内色母粒行业开工不足,其原因在于,除新建生产装置增速过快,产品订单不足等市场客观因素外,还有一重要的主观因素,即国产色母粒产品结构单一,品种不全,通用型产品占据很大比重,而高浓度和超高浓度,功能性色母粒及细旦纤维用色母粒所占比重较少。反观色母粒技术水平较高的国外,颜料、分散剂等原材料品种齐全,已形成了系列化和专业化产品结构。所以,我国色母粒生产企业应苦练内功,拓宽现有原材料和辅助原材料的应用范围,开发高技术含量的色母粒产品,这是国内色母粒生产企业摆脱发展困境的有效途径。

4外资色母粒企业现状

    欧美是世界颜料工业发源地,70年代世界颜料工业第一次转向美洲。进入90年代,由于环保费用日趋增大,人员开支使生产成本上升,欧洲消费已趋饱和,导致颜料工业第二次大转移,重点转向亚洲及中国。    在品种开发方面,我国色母粒生产厂家已经开发出了纤维用色母粒、薄膜用色母粒、电线电缆用色母粒、聚烯烃色母粒、PVC色母粒、注塑制品用色母粒。我们认为,未来色母粒将朝着多功能化、高颜料含量和高技术含量方向发展。我国色母粒生产企业应提高产品的技术含量,使色母粒产品向高质量方向发展,尽快多开发新品,拓宽色母粒产品的应用领域,使多功能和高技术含量的色母粒产品全力满足市场的需要,满足国内所有下游用户的需求,这样才能在竞争中立于不败之地。

聚乙烯蜡 / 氧化聚乙烯蜡

化学结构:不同分子量的聚合乙烯或乙烯低聚物

生产工艺:齐格勒低压聚乙烯。根据需要进行改性(加氢、氧化、酯化等)。有多个公司生产的多种牌号

性  质:增加硬度、抗擦伤、防滑、防水、增加颜色的丰满度、润滑等作用。

有多个公司生产的多种牌号具有多种不同性能。总体上有两种大类产品:普通型(PE ):高熔点和好的互容性

乳化型(OPE):极易乳化,又名氧化聚乙烯蜡

主要用途:上光剂、施胶剂、涂层、塑料内外用润滑脱模剂等多种领域

目前国内销售的有韩国、泰国产的低粘度聚乙烯蜡以及美国、日本、德国等生产的高粘度聚乙烯蜡。一般都是片状或珠状。

微粉化的聚乙烯蜡在涂料工业中具有很重要的应用,比普通形状的蜡更容易分散从而制成均匀体系。根据粒径的大小不同,还起着增光或消光的分司生产制作的聚乙烯蜡(PE系列、WE系列)产品,采用了国内先进技术和工艺。该产品无毒、无腐蚀性、熔点高、硬度强、分散性能好,与塑料、石蜡、树脂等都有很好的相融性。是橡胶、塑料、油墨、涂料等产品的添加剂和加工助剂。用以提高加工产品的染料分散性,表面光亮性,润滑性。由于具备很多的优良性能,所以聚乙烯蜡的应用领域会越来越广。


用途

a)各种塑料、纤维(长短丝)、色母料的颜料分散剂及加工助剂。

b)各种印刷油墨中的耐麻磨擦助剂。

c)各种精密铸造制品的脱膜剂。

d)各种涂料加工助剂及清光剂。

e)各种蜡制品的加工助剂。

f)作为PVC管材、异型材、薄膜及塑料加工助剂。

聚乙烯蜡

 聚乙烯蜡是分子量为 1000 - 2000 范围内的低分子量聚乙烯。聚乙烯蜡具有良好的化学稳定性及热稳定性、较高的软化温度、很低的熔融粘度。

  

产品主要应用 

聚乙烯蜡可以用作塑料及橡胶的加工润滑剂、分散剂颜料发散及油墨添加剂。

聚乙烯蜡(LPE、LW系列) 一、 产品性能

本产品是采用先进的“远红外热降解法聚乙烯蜡生产技术”生产而成,无毒、无腐蚀性、熔点高、硬度大、熔体粘度比聚乙烯低很多,但有聚烯烃树脂相似的耐化学性和卓越的电性能以及优良的耐热性,广泛应用于油墨、油漆、色母粒、塑料加工、粉末涂料等领域。


二、 技术指标

LPE系列

 

LW系列

 


三、 用途、使用方法及建议用量

1. 各种塑料、纤维(长短丝)用色母粒的颜料分散剂及其加工助剂;

使用方法:与颜料或载体共混包覆使用;

建议用量: 8%-15%

2. 各种印刷油墨中的耐摩擦助剂;

使用方法:在溶剂或树酯中融溶后,制成蜡膏使用。

建议用量:1-3% 

3.作为PVC管材、异型材、薄膜及其他塑料的加工助剂,以提高产品的表面光洁度和加工的润滑性;

使用方法:直接共混使用。

建议用量:0.5%-1.5%

4.用于各类涂料的添加剂;

使用聚乙烯蜡的主要目的是改善涂料系统的润滑性,从而能产生防粘连、防损伤及耐磨损等性能,并起到一定的消光作用;在粉末涂料中,可改善粉体的流动性。

使用方法:制成蜡膏使用。

建议用量:0.5%-1%

5.橡胶工业的加工助剂;

在橡胶中添加聚乙烯蜡,能起润滑作用,并能改善增强剂、填充剂及其它添加剂的分散性,还能改善橡胶的弹性和耐磨性。

使用方法:与硫化剂共混后使用。

建议用量:≤2%


四、 包装

本产品为25kg/袋或20kg/袋的塑料编制袋或牛皮纸袋。


聚乙烯蜡 / 氧化聚乙烯

化学结构: 不同分子量的聚合乙烯或乙烯低聚物 

生产工艺: 齐格勒低压聚乙烯。根据需要进行改性(加氢、氧化、酯化等)。有多个公司生产的多种牌号.

性  质: 增加硬度、抗擦伤、防滑、防水、增加颜色的丰满度、润滑等作用。有多个公司生产的多种牌号具有多种不同性能。总体上有两种大类产品:

 普通型(PE ):高熔点和好的互容性

 乳化型(OPE):极易乳化,又名氧化聚乙烯蜡 

 主要用途:上光剂、施胶剂、涂层、塑料内外用润滑脱模剂等多种领域 

     目前国内销售的有韩国、泰国产的低粘度聚乙烯蜡以及美国、日本、德国等生产的高粘度聚乙烯蜡。一般都是片状或珠状。

      微粉化的聚乙烯蜡在涂料工业中具有很重要的应用,比普通形状的蜡更容易分散从而制成均匀体系。根据粒径的大小不同,还起着增光或消光的不同作用。

 

上海卉博塑化有限公司

主要特点:具有黏度低,软化点高,硬度好等性能。无毒,热稳定性好,高温挥发性低,对颜料的分散性,既有极优的外部润滑性,又有较强的内部润滑作用。可提高塑料加工的生产效率,在常温下抗湿性能好,耐化学药品能力强,电性能优良,可改善成品的外观。

适用范围:可广泛应用于制造色母粒、造粒、塑钢、PVC管材、热熔胶、橡胶、鞋油、皮革光亮剂、电缆绝缘料、地板蜡、塑料型材、油墨、注塑等产品。86-021-63516997

聚 乙 烯 蜡

PE WAX/改性蜡

 YL-100YL-200YL-300YL-400YL600

软化点115+/-5110+/-5100+/-1095-10580-90

黏度MAX 100MAX 100MAX30080-2003-7

密度0.950.850.850.860.86

平均分子量20001700-20004000-60001500-17001200

硬度MAX5MAX4MAX53-8MAX5

物理特性粉状片状粒状片状块状

产自韩国韩国泰国韩国韩国

包装:25KG/20KG聚丙稀袋/聚乙烯塑编袋包装

该产品可作为橡胶加工的分散剂,改善模塑流动性和脱模性能;作为多种热塑性树脂的浓色母料分散剂可改善HDPE,PP和PVC等加工性能,表面光泽性,润滑性和热稳定性;可加入各种石蜡中提高其性能;此外,还可用于脱模剂,热熔剂,油墨和涂料,蜡烛的增加剂.

 

聚乙烯蜡 Polyethylene Wax

聚 乙 烯 蜡


  聚乙烯蜡由乙烯聚合而形成的,其具有熔点较高、硬度大、光泽度高、颜色白等特点。其可以作为蜡烛添加剂,提高其硬度、光泽、熔点。其作为橡胶和塑料添加剂可以提高其润滑性脱模性。其可用于热熔胶、色母、地板蜡、上光蜡的生产,油漆、油墨和涂料添加剂等。主要质量指标如下: 

软化点: 110℃ , 

粘度(160℃〕:100

密度:0.85 

平均分子量:1700

硬度:4

外观:小片

石蜡

又称晶形蜡,碳原子数约为18-30的烃类混合物,主要组分为直链烷烃(约为80%-95%),还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃(两者合计含量20%以下)。石蜡是从原油蒸馏所和的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡或经蜡冷冻结晶、压榨脱蜡制得蜡膏,再经脱油,并补充精制制得的片状或针状结晶。根据加工精制程度不同,可分为全精炼石蜡、半精炼石蜡和粗石蜡3种。每类蜡又按熔点,一般每隔2℃,分成不同的品种,如52,54,56,58等牌号。粗石蜡含油量较高,主要用于制造火柴、纤维板、篷帆布等。全精炼石蜡和半精炼石蜡用途很广,主要用做食品、口服药品及某些商品(如蜡纸、蜡笔、蜡烛、复写纸)的组分及包装材料,烘烤容器的涂敷料,用于水果保鲜,电器元件绝缘,提高橡胶抗老化性和增加柔韧性等。也可用于氧化生成合成脂肪酸。


石蜡

一、石蜡的理化特性

(一)石蜡是由于高分子碳氢化合物所构成,其结构式为CLH2n+2。含有16~35个碳原子的正烷烃,有少量的异构烷烃和环烷烃。为白色或黄色半透明无水的固体,无臭无味,呈中性反应。对酸和硷不易起反应,不溶于水,微溶于水,微溶于酒精、易溶于乙醚、汽油、苯、煤油、氯仿等,在一般情況下不与氯化剂发生反应。

(二)石蜡是石油的蒸镏产物,其溶点为30-70℃,沸点为350-360℃。。当石蜡加热到100℃或更高时,在与氧气充分接触的条件下,容易被空气中的氧气所氧化。医用的高纯度石蜡,其溶点为50-54℃其含油量0.8-0.9%。我国早已大量的生产高纯度医用石蜡,供医疗工作的需要。

 (三) 石蜡的热容量大(见表9.1.1),导热性小(导热系数为0.00059),比热为0.5-0.78卡/克•度,为良好的带热体。由于其不含水分及其他液体物质,而且气体与水分不能透过,几乎不呈对流现象,因而有很大的蓄热性能。

 (四) 石蜡加热后冷却时,能放出大量的热能(熔解热或凝固热),每公斤熔解的石蜡变为固体时,放出的熔解热平均为39卡热量,即是熔解时的热量。熔解石蜡的温度愈高,由液体变为固体时的过程就愈慢,因而也就能较长地保持温热。

  (五) 石蜡具有很大的可塑性,粘稠性和延伸性。随着热能的放散和冷却,石蜡逐渐变硬,其体积可缩小10-20%,凝固后的石蜡70-90分钟内能保持40-48℃。

二、石蜡疗法的作用因素

  (一)温热作用 石蜡的热容量大,导热性小和没有热的对流特性,又不含水分,冷却时放出大量热能(熔解热或凝固热),因此能使人的机体组织耐受到较高温度(55-70℃)而持久的热作用,这就比其他热疗优越。一般认为石蜡敷于人体后,局部温度很快升高8-12℃。经过一段时间后逐渐下降,但温度下降的很慢,在60分钟内还保持一定的温度。

(二)压缩作用:石蜡的固有特性是有良好的可塑性和粘滞性。在冷却过程中,石蜡的体积逐渐缩小,治疗时与皮肤又紧密接触,产生对组织压缩和轻微的挤压。因而促进温度向深部组织传递,呈现一种机械压迫作用。

(三)化学作用 石蜡对机体的化学作用是很小的。曾有实验指出,其化学作用取决于石蜡中矿物油的含量,如向石蜡中加入化学物质或油类物质用于治疗时能呈现化学作用。如果加入放射性物质,能使石蜡具有放射性作用。

特种蜡

特种蜡种类和用途

一.乳化炸药专用复合蜡

乳化炸药专用复合蜡是生产乳化炸药的油相材料,是乳化炸药最重要的组分之一,其质量的优劣直接影响到乳化炸药的使用性能。乳化炸药与其它炸药相比,具有爆炸猛度强、无粉尘污染、环保卫生等优点,因此受到煤碳行业、工程建设及其它民爆行业的重视。乳化炸药的用量正以每年15%的速度递增。因此,乳化炸药专用复合蜡的发展前景十分广阔。

二.精密铸造蜡

    精密铸造蜡是以石油蜡为主要原料,通过加入添加剂的方法而精心研制的铸造模料。广泛应用于电子、石油、化工、轻工、医疗器械等行业的零部件铸造,工业实验证明,该铸造蜡具有光泽度好、硬度高、强度大等特点,是一种性能优良的铸造模料。

三.木材加工用乳化蜡

木材加工用乳化蜡,作为一种添加剂,主要用于木材加工业。在中密度板、纤维板和刨花板中起防水防潮作用。生产中不需加热熔融,易与尿醛树脂混用。本研究所适时开发出安全、高效、经济、方便的木材加工用乳化蜡,满足了市场的需要。 

四.橡胶防护蜡

Ⅰ型橡胶防护蜡

本产品用于子午线轮胎,工程胎及其它橡胶制品,是一种优良的橡胶物理防老剂,具有良好的抗老化性能,对延缓轮胎龟裂,延长使用寿命具有明显效果。

Ⅱ型橡胶防护蜡本产品是精选石蜡、微晶蜡及各种助剂,精心加工而成的分子量较宽的橡胶防护蜡,普遍适用于大部分地区环境气候条件下的橡胶制品防护。该蜡与化学防老剂结合使用将会产生良好的加乘作用。

五.钢带防锈蜡本品精选改性石蜡、乳化剂和助剂进行乳化而成,主要用于钢带、钢板等钢制品防护,比传统防护油具有使用方便、环保、无毒等优势。 

六. 抛光砖防污剂

    抛光砖、大理石、人造大理石、花岗岩等建筑材料正广泛用于各种场所的室内外装修,如候机大厅、车站、宾馆、商场、医院、民居以及各类建筑的地面,包括厨房、卫生间等等。但该类材料表面普遍存在许多微小的孔隙,遇到有色的液体,如泥浆、墨水、果汁、酱油等,容易受到沾污,而且一旦污染后便无法清除。防污剂是由石蜡、高分子添加剂及其它物质调配而成的液体产品,采用防污剂处理可以在大理石、人造大理石、花岗岩、抛光砖等基材表面的微孔内形成高强度的高分子填充层,从而防止水分以及污物渗入到基材内部。

七. 瓶制工艺品密封专用蜡

    瓶制工艺品是一种重要的工艺品,它以各种各样的玻璃瓶为容器,内装各种装饰物如花草、水果、透明液体等。其密封蜡是瓶制工艺品的一种重要密封材料,用它密封瓶制工艺品,可以防止瓶制工艺品内液体外溢,且美观大方,具有艺术欣赏价值。因此密封蜡是瓶制工艺品不可缺少的重要原材料。

    瓶制工艺品密封专用蜡是由石蜡、微晶蜡和多种辅助材料调合而成的专用蜡。在瓶制工艺品生产过程中,要求密封蜡表面光滑、无裂纹、粘附性强、在外力作用下不易断裂等;因此其技术含量高、产品附加值高,是当前在国外发展较快并已进入我国争夺市场的主要特种蜡之一。

八. 相变储能材料专用蜡

相变储能材料专用蜡是相变温度在20-40℃的特种蜡。是为清华大学承接的国家“863”和“973”项目“定型相变储能材料”提供的一种特种原料。利用定形相变材料,可开发出性能优异的具有蓄热功能的新型建筑材料。

    相变储能材料是指可以在某一温度范围内吸收或放出热量,从而达到能量储存和可控释放的材料。传统的相变材料是通过固液相变进行能量储存和释放的,由于储能时材料为液态,必需有容器密封封装,不仅容易泄漏,增大了传热介质和相变材料间的热阻,而且相变储能材料中含有有机碱、无机酸、水等成份,有一定腐蚀性。定形相变材料是将相变材料以小颗粒状分散在固体支撑材料中形成的,在相变温度段不会熔融或变形,保证形状的稳定性。相变材料微粒在固液相变过程中吸收或释放潜热,因此在相变温度段有很大的表观比热。定形相变材料不易泄漏,无毒无害无腐蚀,无需封装可直接使用。

九. 家禽拔毛蜡

    我国是鸭、鹅等水禽饲养量较大的国家。在鸭、鹅的屠宰加工中,脱去羽毛后拔除小毛的工序特别费时费力,多采取先用松香拔毛,再用手工拔除小毛的方法。但松香脱毛存在严重环境污染,安全性差,危害操作人员身体健康,家禽胴体有毒、破损率高,产品不能出口等一系列问题。卫生防疫部门已明令禁止使用松香。家禽拔毛蜡是用石蜡、多种食品级添加剂调配而成。具有无色无毒无味,拔毛率高等特点。是替代松香拔毛的理想产品。

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