Compoziții PVC rigide gata făcute: argumente pro și contra. Compuși din plastic PVC pentru încălțăminte: probleme de producție și utilizare, formularea compoziției Greutatea specifică a ingredientelor

Compuși și pulberi PVC pentru producătorii de profile și cabluri electrice. Realizam profile din plastic dupa schitele clientilor.

Instalațiile de amestec interne și străine oferă producătorilor ruși de profile din plastic și cabluri electrice compușii și pulberile lor PVC de înaltă calitate.

Fabricile produc aceste produse de mulți ani, au o vastă experiență în dezvoltarea de formulări speciale pentru cerințele cerute de client, cu duritate, culoare și alte proprietăți specificate. Fabricile folosesc drept materii prime doar rășini europene de înaltă calitate, stabilizatori și aditivi.

Lista de produse (granule sau pulberi):

Compuși PVC pentru producția de profile rigide (13 culori standard). Este posibilă producerea de cutii electrice, finisarea profilelor clădirii
Compuși PVC pentru producția de profile moi, PVC, formulări combinate care conțin PVC și cauciuc. Este posibil să se producă etanșări, profile de răcire
PVC Compuși PVC transparente
pulberi pentru producerea profilelor de spumă (13 culori standard). Se pot face plinte, benzi
Compuși PVC pentru producția de ferestre din plastic
Compuși PVC pentru producția de panouri de perete de înaltă calitate
Compuși PVC pentru mașini de turnat prin injecție
Compuși PVC pentru producția de mantale și straturi izolatoare în producția de cabluri electrice
Compoziții din PVC care conțin agenți antistatici pentru producția de pardoseli din linoleum.

Compozițiile sunt rezistente la radiațiile UV, sunt disponibile și formulări rezistente la îngheț și la șocuri.

Fabrica dezvoltă rețete speciale pentru client, lotul minim este de o tonă.

Facem compuși și amestecuri PVC atât pentru extrudere cu un singur șurub, cât și pentru extrudere cu două șuruburi.
Foi ABS cu grosimea de la 1 la 6 mm, latime maxima 2,5 m
Foi de polistiren cu o grosime de la 2 la 6 mm, latime maxima 2,5 m
Compoziții ABS (grade de extrudare)
Policarbonat (grade de extrudare).

Reţetă	Tipul materiei prime	Ţărm	Aplicație
PM 401	granule	65	producție de etanșări și furtunuri, susținută. -40 °
D 2448	granule	75	etanșări -40 °
PM 815	granule	100	pentru turnare
KRISTALLO	granule	100	furtunuri si garnituri (transparente)
GFM / 4-40-tr	granule	63	etanșant pentru ferestre și uși
PVC 7374 PRE	pudra	100	pentru realizarea profilului rezistent la socuri
PM 933	granule	82	garnituri pentru usi frigidere
G 2454	granule	75
PM 303	pudra	100	pentru producerea de cutii electrice
VM 633/12	granule	82-90	strat de izolare a cablurilor
VM 635/90	granule	82-90	strat de izolare a cablurilor
KM 601/10	granule	82-90	strat de izolare a cablurilor
EM 213/10	granule	82-90	strat de izolare a cablurilor
PM 911	granule	92.5	pentru producerea de praguri
PM 949	granule	92.5	pentru producerea de praguri
PM 104	granule	100	folosit pentru producerea tevilor
PM 809	granule	100	pentru strada
PM 1005	pudra	40-50	spumat
PM 1002	pudra	40-50
PM 1008	pudra	40-50
KRISTALLO BZ 75	granule	74
KRISTALLO BZ 90	granule	90	pentru producția de furtunuri flexibile și etanșări (transparente)
PM 806	pudra
PM 950	granule	87	tampoane, bandă de soclu, colțuri moi, praguri. antistatic
PM 313	pudra	100	pentru panouri de perete și foi
ML 3290
PM 953	granule	81	pentru strada

În fiecare an domeniile de aplicare a materialelor polimerice (PM) se extind și cerințele pentru condițiile de prelucrare și funcționare a acestora devin din ce în ce mai complicate. Sarcina de a prelungi durata de viață a unui produs PM este foarte urgentă, deoarece în timpul prelucrării și exploatării PM, acestea sunt supuse diferitelor influențe, ducând la o deteriorare a proprietăților lor și, în cele din urmă, la distrugere. Pe lângă polimerul cu greutate moleculară mare, în compoziția PM sunt introduși în mod necesar aditivi modificatori, fără de care prelucrarea PM și operarea produselor din acestea este imposibilă. Acești aditivi includ, în primul rând, stabilizatori care protejează polimerul de oxidare sub influența căldurii, luminii, radiațiilor, ozonului aerului etc.

PVC îmbătrânit

Procesul de îmbătrânire a materialelor plastice este o modificare ireversibilă a structurii și compoziției lor, care duce la o schimbare a proprietăților lor. Există îmbătrânire climatică, îmbătrânire în mediul acvatic, în sol, sol, condiții artificiale, îmbătrânire ușoară etc. Există o mulțime de indicatori pentru determinarea îmbătrânirii, proprietăți fizice și mecanice, electrice etc.

Problema prezicerii comportamentului PM în diferite condiții nu a fost încă rezolvată. Un semn caracteristic al distrugerii PVC-ului la încălzire este întunecarea progresivă a culorii sale asociată cu dehidroclorarea - materialul incolor inițial poate deveni galben, roșu până la maro închis - la temperaturi de peste 100 ° C, mai ales atunci când este prelucrat în intervalul 160-1900 ° C. Schimbarea culorii este însoțită de reticulare a polimerului. În prezența oxigenului, descompunerea are loc mai repede decât într-o atmosferă inertă. Distrugerea PVC-ului poate fi evaluată prin intensitatea eliberării de HCl, dar în practică este mai des apreciată doar prin schimbarea culorii materialului. În procesele de prelucrare a compozițiilor PVC neplastifiate prin extrudare și turnare prin injecție, distrugerea materialului sub influența temperaturii duce la schimbarea culorii produsului, prezența bulelor. Când masa polimerului „arde” în timpul procesării, are loc reticulare parțială, în urma căreia vâscozitatea topiturii crește. Introducerea stabilizatorilor întârzie debutul descompunerii PVC, iar în această perioadă de timp, numită perioadă de inducție, nu există o eliberare vizibilă de HCl. Este necesar ca timpul de rezidență al materialului în stare topită să nu depășească perioada de inducție la temperatura de prelucrare. Prin urmare, este necesar să se controleze timpul de plastificare a PVC-ului. Căldura și lumina au efecte diferite asupra modificării proprietăților PVC. Poate că acest lucru se datorează rolului activ al oxigenului în fotooxidare. În procesul de dehidroclorurare termică după fotoîmbătrânire, PVC-ul devine casant, apare o fracțiune de gel.În acest caz, schimbarea culorii are loc după ceva timp sub formă de pete întunecate separate. Foto-iradierea în cazul PVC este atribuită efectului de strălucire. Comportarea la îmbătrânire a PVC-ului plastifiat este determinată de proprietățile plastifiantului. În timpul îmbătrânirii, plastifiantul se oxidează cu formarea de produse cu greutate moleculară mică care nu au capacitate de plastificare, se volatilizează ușor sau sunt îndepărtate de material.

Studiile au arătat că, în funcție de tipul de plastifiant, se modifică nu doar stabilitatea absolută a filmelor pe bază de PVC, ci și intervalul de timp care separă momentele de apariție a rigidității și fragilității în pelicule. Ftalatul de dioctil și sebacatul de dioctil, precum și unii plastifianți din poliester, au proprietăți de stabilizare bune. Comportarea PVC-ului plastifiat în condiții atmosferice este influențată și de tipul de pigment utilizat. Filmele din PVC plastifiate cu ftalat de dioctil tind să-și piardă rezistența mecanică mai rapid în testele de intemperii atunci când este încorporat un pigment verde, în comparație cu filmele care conțin pigment maro. Când plastifiantul este oxidat, apare un miros neplăcut ca urmare a activității catalitice a diferiților pigmenți.

Îmbătrânirea termică a polimerilor se studiază prin compoziția produselor de distrugere prin metoda spectrală, folosind condiții izoterme (folosind o balanță elastică în vid, se determină pierderea în greutate, apoi se face diferențierea prin rata de distrugere), sau prin metode derivate. .

stabilizatori din PVC

Sarcina stabilizării este de a păstra proprietățile originale ale materialelor polimerice în timpul proceselor de îmbătrânire. În principiu, polimerii pot fi stabilizați în două moduri: prin introducerea de stabilizatori și prin modificarea PM prin metode fizice și chimice.

În practică, la alegerea stabilizatorilor, pe lângă eficiență, se iau în considerare și alte proprietăți: compatibilitatea cu polimerul (compatibilitatea insuficientă duce la separarea fazelor - transpirația stabilizatorului), volatilitatea și extractibilitatea, capacitatea de colorare, miros, toxicitate, eficiență. . În plus, stabilizatorii afectează modurile de procesare și caracteristicile de performanță ale produselor finite.

Principalele procese distructive în compozițiile PVC

Dehidroclorurare

Principala cerință pentru stabilizatorii PVC de către tehnologi este legarea clorurii de hidrogen care este desprinsă în timpul distrugerii (reacție de dehidroclorurare). Polimerizarea clorurii de vinil contribuie la formarea moleculelor liniare destul de stabile, dar ca urmare a reacțiilor finale se formează și carbonul terțiar, din cauza dismutării, și grupările olefine finale. Aceste grupe finale sunt cele mai instabile, acționează ca centri activi ai lanțului polimeric și, atunci când este prezentă o anumită energie de activare, contribuie la formarea primei molecule de acid clorhidric. După izolarea acestei molecule, restul structurii are un carbon foarte activ la poziția alil, ceea ce permite continuarea reacției. Formarea structurilor de poliester, a căror lungime depășește lungimea a șase legături duble, duce la o schimbare de culoare tipică pentru produsele nesaturate, de exemplu, carotenul C40 H56.

Oxidare

La aceeași temperatură, eliberarea acidului clorhidric este mai mare într-un mediu oxidant decât într-unul inert. În acest caz, o anumită saturație a polimerului duce la apariția unei reacții de oxidare la pozițiile alil, în urma căreia instabilitatea polimerului crește din cauza formării grupărilor carboxil. Procesul de oxidare poate fi realizat în diferite moduri, de exemplu, prin formarea intermediară de peroxizi sau hidroperoxizi ciclici, dar în toate cazurile, oxidarea duce la formarea structurilor polien-cetonă. Recent, a fost investigat efectul autocatalitic al acidului clorhidric într-un mediu oxidant și inert. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că are loc formarea diclorurilor de fier, care sunt ele însele catalizatori energetici pentru reacțiile de oxidare la temperaturi ridicate (diclorurile de fier se formează ca urmare a reacției acidului clorhidric cu fierul din pereții echipamentelor). Alegerea stabilizatorului corect depinde de criteriile de economie și de condițiile de utilizare a produsului final (este necesar să se țină cont de toxicitate, prezența surselor de lumină, caracteristicile organoleptice și alți factori). Stabilizatorii sunt adăugați în doze relativ mici, deoarece efectul stabilizatorilor ca inhibitori de reacție este foarte eficient în comparație cu efectul raportului stoichiometric al substanțelor care participă la reacție.

Stabilizatorii trebuie să fie compatibili cu PVC și să nu afecteze culoarea produsului final, în plus, stabilizatorii trebuie să fie lipsiți de substanțe volatile și mirosuri.

Dintre numeroasele tipuri diferite de stabilizatori, derivații organici de staniu, sărurile organice ale metalelor și semistabilizatorii epoxidici sunt discutați mai jos.

Toate tipurile de compuși enumerate mai sus reacționează la HCI, cu toate acestea, legarea HCI, sarcina centrală a stabilizării, nu epuizează toate cerințele practice. Un stabilizator PVC ideal ar trebui să îndeplinească următoarele funcții: să lege HCl eliberat, să inhibe (inhiba) reacțiile de oxidare și reticulare, să protejeze legăturile duble din lanțurile din PVC și să absoarbă radiația ultravioletă. Realizarea tuturor acestor functii se realizeaza prin utilizarea unui amestec de stabilizatori (stabilizatori complexi). Trebuie remarcat faptul că utilizarea a două tipuri de stabilizatori selectați corect în combinație cu lubrifianți nu dă un efect total simplu, ci de multe ori mai mare decât fiecare dintre ei separat.

Una dintre particularitățile prelucrării PVC este că compușii de metale grele sunt singurii stabilizatori cu adevărat eficienți. Toate aceste substanțe sunt mai mult sau mai puțin toxice. Posibilitatea utilizării lor în PM în contact cu produsele alimentare și în sistemele de alimentare cu apă potabilă menajeră se decide la nivelul Ministerului Sănătății și legislația națională.

Tipuri de stabilizatori:

a) stabilizatori pe bază de plumb
Sistemele pe bază de plumb au fost primele sisteme utilizate în industria materialelor plastice. Aceste sisteme asigură stabilitate pe termen lung, sunt durabile, ieftine, dar au și dezavantaje: la utilizarea lor este imposibil să se obțină produse transparente, iar aceste sisteme sunt toxice. Acestea includ: sulfat de plumb cu 3 baze - un stabilizator termic de lungă durată, stearat de plumb cu 2 baze și fosfit de plumb dibazic. Ambele sunt folosite ca stabilizatori de lumină și de căldură. Ele sunt întotdeauna utilizate în combinații, inclusiv stearat de calciu ca lubrifiant.

b) stabilizatori pe bază de calciu şi zinc
Calciul și zincul sunt utilizate ca stabilizatori în materialele destinate ambalării alimentelor, adică produse care trebuie să aibă indicatori de calitate organoleptici înalți. Stabilizarea termică este asigurată datorită acțiunii sinergice a două componente: zincul produce un efect pe termen scurt, calciul este pe termen lung. Se mai folosesc octoati de zinc (lichide), stearati de calciu, dar nu sunt la fel de eficienti. Sunt necesari semistabilizatori adecvați (ulei de soia).

c) stabilizatori pe bază de compuşi organostanici
Aceste conexiuni sunt universale. Dezavantajul este costul ridicat. Ele stabilizează bine toate tipurile de PVC. Organismele care conțin sulf sunt stabilizatori termici extrem de importanți. Sunt utilizate pentru stabilizarea produselor PVC rigide transparente, incolore, în principal folii, plăci, a căror prelucrare necesită temperaturi ridicate. Compușii fără sulf sunt eficienți ca stabilizatori de lumină și sunt inodori.

d) stabilizatori auxiliari epoxidici
Ele sunt utilizate în principal ca sinergiști într-un amestec cu săpunuri metalice pentru a crește rezistența la lumină. În plus, cresc caracteristicile de ductilitate.

Antioxidanți

Antioxidanții fenolici precum fenilolpropanul acționează ca stabilizatori de lumină și, de asemenea, inhibă oxidarea plastifianților.

Eficacitatea stabilizării este determinată de următorii patru factori: stabilitatea intrinsecă a polimerului, formularea, metoda de prelucrare și domeniul de aplicare al produsului finit. Stabilitatea intrinsecă a polimerului este determinată de structura moleculară a polimerului (greutatea moleculară și distribuția greutății moleculare, prezența structurilor ramificate, grupările terminale, grupările care conțin oxigen, componentele de polimerizare), precum și prezența impurităților. În cea mai mare parte (cu excepția structurii copolimerului), caracteristicile structurii moleculare și a impurităților rămân necunoscute, cu toate acestea, metoda de obținere a polimerului determină în mare măsură stabilitatea acestuia.

Emulsie PVC conține reziduuri de emulgator (săpun și sulfonați), catalizator (persulfat de amoniu, bisulfat de sodiu) și substanțe tampon (fosfat de sodiu). PVC-ul în suspensie conține cantități semnificative de substanțe introduse în timpul polimerizării, de exemplu, coloizi de protecție (alcool polivinilic) și reziduuri de catalizator (peroxid de lauroil). Polimerizarea în bloc produce cel mai pur polimer fără reziduuri de catalizator. Substanțele auxiliare afectează transparența, rezistența la apă, proprietățile izolante și stabilitatea PVC-ului în emulsie în comparație cu suspensia.

Stabilitatea PVCului depinde și de condițiile de polimerizare (presiune, temperatură etc.) și de aditivii auxiliari utilizați. Acum se stăpânește producția de PVC cu o stabilitate dată.

În condițiile producției de PVC, i se adaugă stabilizatori care conțin bariu, cadmiu, staniu. Atunci când procesați astfel de PVC în produse specifice (filme, țevi), trebuie să știți cu fermitate cum și în ce măsură sunt deja stabilizate pentru a lua o decizie privind stabilizarea ulterioară. Influența formulării asupra efectului de stabilizare depinde în principal de plastifiant.

Ftalații și plastifianții poliester utilizați în mod obișnuit nu au aproape niciun efect asupra stabilității PVC-ului, în timp ce fosfiții și parafinele clorurate afectează rezistența termică și la lumină. Rezistența la lumină este îmbunătățită în prezența ftalatului de di-2-etil-hexil. S-a descoperit că o mică adăugare de 2-etilhexildifenilfosfat la di-2-etilhexilftalatul (DOP) plastifiant larg răspândit crește semnificativ rezistența la intemperii a PVC-ului plastifiat, în special a filmelor subțiri din astfel de compoziții de PVC. Rezistența optimă la lumină și căldură poate fi obținută prin adăugarea de 10% compuși epoxidici la formulare.

Alți aditivi modificatori

Excipienți

Alte componente ale formulării care necesită uneori o stabilizare specială sunt umpluturile și pigmenții. De exemplu, alumina, datorită proprietăților sale dielectrice bune, este adesea folosită pentru materiale izolante, iar azbestul, datorită izolației sale termice, este adesea folosit pentru pardoseli (plăci din vinilbest). Există o mare varietate de materiale de umplutură care diferă în ceea ce privește dimensiunea și forma particulelor, metoda de fabricație și tratamentul suprafeței.

Materialele de umplutură reduc costul compoziției, dar, în același timp, rezistența la tracțiune, elasticitatea și rezistența la abraziune sunt reduse. Umpluturile cu particule mai mari de 3 microni provoacă uzura echipamentului prelucrat. În Ucraina, în țările CSI și Europa de Vest, creta naturală este folosită ca umplutură în cantitate de până la 2%, în Italia se folosesc umpluturi pe bază de dioxid de siliciu cu particule mici în cantitate de 0,5-3%.

Lubrifianți

Pe lângă stabilizarea eficientă și corectă, lubrifiantul corect este important, care este conceput pentru a reduce frecarea dintre particule în timpul procesării.

Principiul de funcționare al lubrifiantului este că între lanțurile polimerice de clorură de polivinil sunt introduse molecule care au o anumită polaritate și pot reduce forțele de atracție dintre lanțurile în sine. În locul acestor forțe de atracție, între moleculele polimerului și moleculele lubrifiantului apar forțe slabe de atracție (motivul rigidității PVC-ului este polaritatea atomilor de clor și hidrogen).

Datorită lubrifierii, se reduce posibilitatea de supraîncălzire a materialului din cauza frecării și se asigură o distribuție mai uniformă a căldurii în masa de clorură de polivinil, iar vâscozitatea PVC este redusă. Lubrifianții, în funcție de combinația cu clorură de polivinil, pot fi externi și interni. Lubrifianții interni au polaritate suficientă și vor funcționa bine cu PVC. În plus, reduc vâscozitatea la topire a PVC-ului. Exemple de astfel de lubrifianți: esteri de acizi grași, acid stearic, ozocherit. Dozaj utilizat: 1-3%. Unsorile exterioare au polaritate insuficientă și, prin urmare, nu se amestecă bine cu PVC. Ele ies și reduc frecarea dintre topitura polimerului și suprafețele metalice ale echipamentului de prelucrare și ale instrumentului de formare. Folosit în doze: 0,1-0,4%.

Un exemplu de lubrifianți externi: ceară de polietilenă.

Probleme în producția de compuși PVC

Materialele plastice PVC sunt utilizate pe scară largă în industria încălțămintei. Sunt folosiți pentru a face pantofi pentru gama de primăvară-vară, de exemplu, tălpi de pantofi casual, pantofi de mers și saboți, pantofi de plajă, pantofi sport ieftini, papuci de casă, tălpi și vârfuri de cizme de cauciuc pentru diverse scopuri. Există și alte utilizări pentru PVC în industria încălțămintei.

Diverse companii sunt angajate în producția de încălțăminte folosind PVC - atât întreprinderi mari dotate cu echipamente moderne, cât și comercianți privați care au organizat turnarea tălpilor și cusut papuci în „garaje”. Turnarea este uneori folosită dintr-o „încărcare” pulverulentă (un amestec de PVC, DOP și alți aditivi), ceea ce duce la producerea de produse de calitate scăzută.

În conformitate cu nevoile unei astfel de piețe „pestrițe”, se produc compuși din plastic de diferite scopuri și calitate. În prezent, piața compușilor din PVC este destul de saturată. Pe lângă întreprinderile dotate cu utilaje specializate de amestecare, au apărut mici firme artizanale, dotate cu utilaje necorespunzătoare. Pe lângă firmele rusești, pe piață au apărut recent și producători străini, ceea ce duce la o creștere în continuare a concurenței. De obicei, concurența ridicată duce la produse de calitate superioară și prețuri mai mici. Din păcate, concurența pe piața rusă a compusului PVC și reducerea prețului rezultată este adesea însoțită de o scădere a calității produsului. Producătorii atât de compuși plastici, cât și de încălțăminte reduc calitatea, în primul rând în sectoarele cele mai puțin critice ale încălțămintei ieftine „cu un ciclu de viață scurt” - papuci, încălțăminte de vară etc. În cele din urmă, consumatorul care cumpără încălțăminte de calitate necorespunzătoare pierde. Cu toate acestea, în condițiile capacității de plată limitate a majorității consumatorilor de încălțăminte din PVC, producția de compuși din plastic de calitate scăzută va continua (din păcate).

Edward J. Wixon, Richard F. Grossman
Ed. F. Grossman. a 2-a editie
Pe. din engleza ed. V.V. Guzeeva
Editura: „Fundații și tehnologii științifice”

Cartea prezintă toate etapele dezvoltării formulării amestecului, descrie toate ingredientele principale ale compoziției și aditivii comuni ai acestora.

În cea de-a doua ediție au fost revizuite unele abordări ale mecanismului de obținere a compoziției PVC, au fost descrise noi realizări în acest domeniu, au fost luate în considerare toate comentariile comunității de experți.

Cartea examinează în detaliu toate aspectele creării unui amestec, arată cum se modifică baza pentru cerințe specifice pentru produsul finit, explică de ce și ce ingrediente dau un anumit efect în compoziție.

Capitolul 1. Dezvoltarea compozițiilor pe bază de PVC

1.1. Introducere

Clorura de polivinil (PVC, „vinil” este o denumire frecvent utilizată în comerț și producție) a devenit un material important în producția industrială de produse flexibile după cel de-al Doilea Război Mondial, înlocuind cauciucul, pielea și materialele celulozice în multe domenii. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de procesare, PVC-ul neplastificat (rigid) a început să înlocuiască în mod activ metalul, sticla și lemnul. Recunoașterea PVC-ului se bazează pe raportul său favorabil preț-performanță. Cu o dezvoltare adecvată a compoziției, o gamă largă de proprietăți utile pot fi obținute la costuri reduse - rezistență la intemperii, inerție la multe medii, rezistență inerentă la flacără și microorganisme.

PVC-ul este un termoplastic ale cărui proprietăți depind în mare măsură de compoziția compoziției. Conținutul de umplutură variază de la câteva părți la 100 de părți de polimer, cum ar fi într-o țeavă verticală, în timp ce în plăcile de podea calandrate, până la sute de părți la 100 de părți de PVC. Acesta din urmă este în mod natural considerat a fi mai mult un material de umplutură decât PVC.

Compozițiile moi conțin de obicei până la 70 de părți de plastifiant la 100 de părți de polimer. Compozițiile PVC conțin întotdeauna stabilizatori termici și lubrifianți (sau ingrediente care combină ambele proprietăți). Ele pot conține materiale de umplutură, plastifianți, coloranți, antioxidanți, biocide, ignifugă, agenți antistatici, modificatori de impact și proces și alte ingrediente, inclusiv alți polimeri. Astfel, dezvoltarea compozițiilor nu este un proces ușor. Scopul acestei cărți este de a face mai ușor de înțeles și implementat.

1.2. Influența compoziției asupra prelucrării

Scopul formulatorului este de a furniza un material care, atunci când este procesat satisfăcător, are proprietăți acceptabile aproape așteptate. Toate acestea trebuie făcute în cadrul anumitor parametri de preț. Prin urmare, în practică, scopul este de a dezvolta cea mai bună formulă în ceea ce privește costul și proprietățile specifice. O astfel de dezvoltare ar trebui considerată rațională. O alternativă la aceasta ar putea fi dezvoltarea celui mai ieftin material care cu greu poate fi reciclat sau care abia satisface cerințele și condițiile de funcționare ale clientului. Această alternativă tinde să creeze mai multe probleme decât rezolvă. Deși această carte se adresează în primul rând dezvoltatorului de compoziții raționale, se speră că chiar și cei cu buget redus vor putea găsi o mulțime de lucruri utile pentru ei înșiși.

Trebuie avut în vedere că compoziția optimă anul acesta poate să nu fie aceeași anul viitor. Chiar dacă este optim într-o întreprindere, pe aceeași linie de producție, poate să nu fie atât de optim într-o alta. Adecvarea PVC-ului pentru diferite metode de procesare este în mare măsură determinată de cunoștințele și experiența inginerului de proces. Compozițiile pe bază de PVC sunt prelucrate prin calandrare, extrudare, turnare prin injecție și pot fi aplicate ca acoperiri. Reciclarea începe întotdeauna cu o etapă de amestecare în care aditivii și PVC-ul sunt amestecați. Rezultatul este un amestec uscat (sau nu foarte uscat), plastisol, organosol, latex amestecat sau soluție. Etapa de amestecare este urmată de frământare și topire în etapa de fabricare a produsului (de obicei în cazul PVC rigid) sau într-o etapă de granulare separată înainte de producerea produsului final. Etapa de peletare este un proces comun pentru PVC-ul plastifiat (flexibil), mai ales dacă peletul urmează să fie transportat într-o altă locație, de exemplu, la instalația clientului. Viteza de amestecare uscată poate afecta productivitatea finală.

Deși viteza de amestecare poate fi influențată de diferite ingrediente, aceasta depinde în primul rând de tipul de PVC și de plastifiantul special. Anumite tipuri de PVC sunt special formulate pentru a absorbi rapid plastifiantul. Tipul de plastifiant (polaritatea acestuia), vâscozitatea și puterea de dizolvare sunt factori cheie. Cu toate acestea, ele sunt în general selectate din punctul de vedere al realizării proprietăților dorite ale compoziției și nu din cauza ușurinței absorbției. Uneori, pentru a selecta compoziția necesară, se folosesc acțiuni precum preîncălzirea plastifiantului sau o anumită ordine de adăugare a ingredientelor. Amestecarea uscată și amestecarea soluțiilor PVC, latexurilor, plastisolurilor și organosolurilor sunt discutate în capitolele corespunzătoare ale acestei cărți.

Modul de prelucrare prin topirea compozițiilor dure și moi depinde în principal de tipul de PVC. Exemple de rășini cu punct de topire scăzut sunt homopolimerii cu greutate moleculară mică (Kf scăzut) și copolimerii de acetat de vinil. Plastifianții cu solvatare ridicată, cum ar fi ftalatul de butil benzii (BBP) măresc viteza de plastificare. Trebuie subliniat faptul că alegerea atât a tipului de PVC, cât și a plastifiantului este dictată de aplicarea materialului, în timp ce alte ingrediente precum lubrifianții, stabilizatorii și modificatorii de proces sunt selectate pentru a crește viteza de procesare. În producția pe scară largă de compoziții bazate pe dezvoltarea compoziției dure 7

PVC-ul este utilizat direct pentru producerea de produse precum țevi, siding și profile pentru ferestre. Anumite aplicații flexibile din PVC, cum ar fi extrudarea izolației de sârmă, sunt adesea pe bază de amestec uscat. Cu toate acestea, cele mai plastifiate compoziții sunt produse prin amestecarea topiturii într-un mixer închis, urmată de granulare într-un extruder sau prin utilizarea unei combinații de două extrudere care combină funcțiile unui mixer și ale unui granulator. În prelucrarea topiturii, vâscozitatea și forța de frecare împotriva suprafețelor metalice nu sunt doar factori evidenti necesari pentru topire și peletizare, dar limitează și productivitatea, provoacă uzura echipamentului și sunt posibile surse de degradare a PVC-ului. Acest lucru, desigur, se aplică procesării în fabricarea nu numai a granulelor, ci și a produselor specifice. Toate cele de mai sus depind în mare măsură de rețetă și de alegerea echipamentului. Există două scenarii extreme pentru organizarea producției de compoziții:

1. Se dezvoltă o compoziție optimă cu cel mai bun raport preț-calitate. Apoi echipamentul de procesare este instalat pentru a obține cea mai mare productivitate și cea mai bună calitate. La extinderea producției, se instalează același echipament. Acest plan de acțiune se aplică producției pe scară largă de compozite PVC rigide și se află în centrul creșterii rapide a acestui sector în America de Nord. Ca urmare, dezvoltarea de produse noi și îmbunătățite încurajează cooperarea între furnizorii de echipamente și ingrediente.

2. Dezvoltarea formulării continuă, adesea la nesfârșit, pentru a crea o compoziție care să îndeplinească cerințele după procesare până la limita capacităților echipamentului care este la îndemână sau achiziționat la un preț minim. Acesta este un caz tipic în producerea unor compoziții moi. Această abordare este principalul motiv pentru care unii participanți pe piață nu pot rezista concurenței cu producătorii străini și motivul pentru înlocuirea PVC-ului plastifiat cu materiale mai noi, de exemplu, elastomeri termoplastici.

1.3. Influența compoziției asupra proprietăților

În compozițiile neplastifiate, rigiditatea (rezistența la încovoiere) crește odată cu creșterea greutății moleculare (MW). Până la o anumită concentrație de umplutură, adăugarea crește rezistența la încovoiere, în timp ce creșterile modificatorilor de impact și procesabilitatea tind să reducă rezistența până când încep să funcționeze ca aditivi de creștere a temperaturii de urzeală.

Pe de altă parte, rezistența la tracțiune tinde să depășească limita odată cu creșterea MM, deși modulul la deformații mici este paralel cu rezistența la încovoiere. Rezistența la abraziune și la fluaj crește odată cu creșterea MM, ceea ce este tipic pentru materiale plastice. Adăugarea unui material de umplutură poate îmbunătăți ambele proprietăți, atâta timp cât dimensiunea și forma particulelor sunt favorabile creării unei structuri spațiale în material.

Rezistența chimică, rezistența la ulei, rezistența la deformare termică cresc, în timp ce productivitatea și ușurința de prelucrare scad odată cu creșterea MM. În consecință, la dezvoltarea compozițiilor bazate pe un polimer cu greutate moleculară mare, sunt utilizați aditivi care cresc fluiditatea, precum și aditivi care compensează dezavantajele unui polimer cu greutate moleculară mică. Cu alte cuvinte, scopul principal al suplimentelor este de a corecta problemele cauzate de alte suplimente.

Compoziţiile care conţin aproximativ 25 de părţi dintr-un plastifiant „bun” la 100 de părţi de PVC, cum ar fi ftalatul de di(2-etil)hexil, sunt considerate semirigide (modul de întindere 100% de aproximativ 23 MPa). Modulul la alungire redusă este o caracteristică acceptabilă a flexibilității PVC-ului plastifiat. Crește ușor odată cu creșterea greutății moleculare și scade puternic odată cu creșterea conținutului de plastifiant. Deci, atunci când conținutul de 35 de părți de DOP (sau plastifiant cu activitate comparabilă) la 100 de părți de PVC, materialul este considerat flexibil. La 50 de părți de DOP, modulul de tracțiune scade la aproximativ 12 MPa, iar la 85 de părți de DOP la 100 de PVC - la aproximativ 4 MPa, ceea ce indică flexibilitatea extremă a materialului. Plastifianții mai puțin eficienți trebuie utilizați la concentrații mai mari. În compozițiile plastifiate, rezistența la tracțiune crește mai mult sau mai puțin liniar odată cu creșterea greutății moleculare a polimerului. Dependența rezistenței de tipul de plastifiant și conținutul acestuia este mai puternică. Rezistența la tracțiune și alungirea adesea, dar nu întotdeauna, scad odată cu creșterea conținutului de umplutură. Rezistența la rupere se îmbunătățește odată cu creșterea MM, la fel ca și rezistența la abraziune, dar aceste proprietăți sunt influențate de aditivi. Copolimerizarea cu acetat de vinil are aceleași efecte ca și adăugarea unui plastifiant, dar de obicei la un cost mai mare.

Principalii factori care afectează fragilitatea și flexibilitatea la temperaturi scăzute sunt tipul de plastifiant și conținutul acestuia. Compozițiile concepute pentru temperaturi scăzute conțin adesea un amestec de plastifianți, dintre care unul este, de exemplu, adipat de di (2-etil) hexil (DOA). Plastificarea reduce de obicei rezistența chimică, rezistența la solvenți și rezistența la ulei. Acest lucru poate fi contrastat cu utilizarea plastifianților polimerici, care este însoțită de o creștere naturală a costului și complicarea prelucrării, sau prin utilizarea amestecurilor și aliajelor cu polimeri rezistenți la ulei, de exemplu, cu cauciuc nitril butadienă (NBR).

Una dintre cele mai importante utilizări ale PVC-ului plastifiat este în izolarea firelor. Alegerea plastifiantului depinde de condițiile de serviciu ale produsului. Plastifiantul trebuie să aibă o volatilitate scăzută în timpul îmbătrânirii termice Pierderea plastifiantului este principalul motiv pentru scăderea alungirii după îmbătrânirea termică. Pentru utilizare în condiții uscate, la compoziție se adaugă o umplutură de carbonat de calciu (CaCO3). Conținutul variază în funcție de echilibrul dintre prețul materialului și proprietățile acestuia. Materialele de izolare pentru utilizare în medii umede (ex. America de Nord) trebuie să aibă o rezistivitate de volum stabilă timp de 6 luni în apă la 75 sau 90 ° C. Astfel de materiale în loc de carbonat de calciu conțin grade electrice de caolin calcinat (calcinat). Pentru această aplicare a materialului izolator plastifiantul și celelalte componente trebuie să fie și ele de calitate electrică.

În ceea ce privește rezistența la foc, compozițiile de PVC plastifiat variază de la ardere lentă, atunci când se folosesc plastifianți inflamabili, până la cele auto-stingătoare care conțin: oxid de antimoniu, a cărui acțiune este sporită sinergic de halogen, plastifianți ignifugă și materiale de umplutură pe bază de apă precum aluminiu. trihidrat sau hidroxid de magneziu. Deși materialele de umplutură pe bază de apă cresc stabilitatea termică, atunci când se folosesc plastifianți rezistenti la foc, este necesar să se mărească conținutul de stabilizatori. Materialele de umplutură pe bază de apă reduc, de asemenea, generarea de fum prin promovarea oxidării particulelor de funingine fierbinte. Se crede că această reacție are loc prin intermediari metalocarbonil și este catalizată de compuși metalici care formează carbonili. Molibdenul cel mai des folosit este sub formă de octamolibdat de amoniu (OMA), care reacționează la temperaturi potrivite.

Rezistența la foc crește, iar generarea de fum este redusă cu ajutorul materialelor de umplutură care favorizează formarea particulelor de cocs înveliș conducătoare de căldură în timpul arderii. Aceasta se referă la umpluturi apoase și la anumiți compuși de zinc, în special boratul de zinc și hidroxidul de staniu. Utilizarea compușilor de zinc necesită de obicei concentrații mai mari de stabilizatori. Nu este cazul oxidului de staniu, dar utilizarea acestuia crește producția de fum. Prin urmare, dezvoltarea unui material flexibil foarte ignifug pe bază de PVC necesită o selecție complexă de ingrediente. Echilibrul general al proprietăților fizice și rezistente la foc ale materialului plastifiat pe bază de PVC este mult mai bun decât cel al analogilor de poliolefine care nu conțin halogen. Acești analogi sunt de obicei atât de supraîncărcați cu umpluturi apoase încât polimerul nu este altceva decât un liant.

Spumele rigide din PVC, formate din două straturi dure exterioare și un strat interior spumat, au devenit omniprezente în țevi, siding și plăci de plastic. Pe lângă reducerea greutății și a costurilor, conductivitatea termică a sidingului de vinil este redusă, iar plăcile de plastic sunt mai ușor de bătut în cuie și de tăiat. Produsele din PVC moale spumat sunt cel mai adesea obținute din plastisoluri, de exemplu, pentru vinil linoleum. În acest caz, spumarea plastizolului se poate realiza mecanic, introducând aer în pastă prin agitare puternică, și chimic folosind agenți de spumă (agenți de spumă), cel mai adesea azodicarbonamidă. Acesta din urmă este ușor activat de unii aditivi, care sunt adesea componente ale unui stabilizator termic, cunoscut în astfel de cazuri sub denumirea de „kickers”. Agenții tensioactivi sunt utilizați pentru a îmbunătăți calitatea structurii celulare, care depinde și de alegerea polimerului și a plastifiantului.

Rezistența la lumină și la intemperii este obținută în mai multe moduri. Stratul exterior (stratul superior) al unui siding de vinil sau al unui profil de fereastră trebuie să conțină o cantitate suficientă de dioxid de titan de înaltă calitate (TiO2). Constanta sa dielectrică ridicată permite absorbția unui cuantum de lumină și disiparea energiei sub formă de căldură, după care se emite un cuantum de energie scăzută. Acest lucru limitează volumul în care lumina incidentă este capabilă să inițieze o reacție în lanț de oxidare a radicalilor liberi. Tipul corespunzător de negru de fum are același efect și este utilizat pe scară largă în mantale de cablu și învelișuri agricole. Desigur, este util să aveți materiale nu numai în alb, ci, de exemplu, negru sau gri. TiO2 și diferiți pigmenți sunt utilizați pentru a picta siding de vinil.

O altă modalitate de a obține siding colorat este prin aplicarea unor acoperiri rezistente la lumină, cum ar fi acrilice sau difluorură de polivinil (PVDF) pe suprafața PVC. Acoperirile acrilice sunt, de asemenea, utilizate cu plastisolurile PVC care conțin poliesteri pentru a îmbunătăți imprimabilitatea, a reduce migrarea plastifianților și a îmbunătăți rezistența la lumină. Se adaugă absorbanți organici de lumină ultravioletă (UV) pentru a produce produse viu colorate. Funinginea și TiO2 se comportă în mod similar. O cantitate de lumină este absorbită, transformând absorbantul UV într-o stare excitată. Energia se disipă destul de lent sub formă de căldură, care nu dăunează materialului. Absorbanții de lumină precum hidroxibenzofenonele și benzotriazolii nu sunt antioxidanți; de fapt, ei înșiși necesită protecție împotriva oxidării.

O clasă relativ nouă de materiale, stabilizatorii de lumină cu amine împiedicate (HALS)*, nu sunt doar antioxidanți, ci sunt implicați în reacțiile în lanț ale antioxidanților. Utilizarea lor în PVC este în prezent în curs de investigare. Rezistența la intemperii a compozițiilor pe bază de PVC a fost studiată pe o varietate de dispozitive care simulează lumina soarelui. Există doar o corelație relativă între aceste metode și testele meteorologice reale. Influența expunerii naturale este diferită pentru diferite zone. Se crede că îmbătrânirea luminoasă accelerată are ca rezultat o gamă largă de rezultate. Cu toate acestea, aceste metode sunt utile pentru a compara o formulare cu alta și se presupune adesea că rezultatele sunt previzibile în raport cu testele pe teren. În plus, compozițiile plastifiate sunt expuse atacului microbian în condiții de câmp umed. Deoarece este adesea imposibil de prezis condițiile de funcționare, biocidele sunt de obicei încorporate în compozițiile plastifiate.

În condiții reale, amestecarea macroparticulelor și a ingredientelor cu greutate moleculară mică, contrar factorului de entropie, nu are loc amestecarea omogenă a componentelor. În debitul turbulent, stratificarea este adesea preferabilă omogenizării. Abaterea de la fluxul laminar în timpul procesării poate provoca separarea parțială a compoziției, ceea ce duce la eliberarea ingredientelor pe suprafața echipamentului și la acumularea lor pe ecranul extruderului.Gradul de separare a amestecului (instabilitatea fază) este un funcţie de densitatea componentei. Prin urmare, primul ingredient găsit pe sită este plumbul * HALS - stabilizatori de lumină cu amine împiedicate.

stabilizator sau produsul său de reacție, dioxid de titan, stabilizatori de zinc sau bariu. Trebuie subliniat că turbulența, pe lângă un efect negativ (separarea compoziției), duce și la un efect pozitiv - distrugerea aglomeratelor (dispersia umpluturii). Cu toate acestea, turbulențele trebuie reduse la minimum pentru a obține cea mai bună calitate a produsului în procesul de producție.

O considerație importantă care trebuie luată în considerare de către formulator este dacă componentele vor rămâne neschimbate pe durata de viață a produsului. De exemplu, oxidarea suprafeței unei siding sau profil poate provoca întărirea datorită reticularii. Ca urmare a creșterii modulului de elasticitate al suprafeței din acest motiv, compatibilitatea ingredientelor scade, ducând la eliberarea unei flori albe pe suprafața articolului, care constă din cele mai dense componente, de exemplu, TiO2. Eliberarea pe suprafața plastifiantului din PVC-ul plastifiat poate fi extrem de nedorită dacă vine în contact cu un alt polimer, de exemplu polistiren, care se va dizolva sau se va umfla în plastifiant.

Migrarea plastifiantului la suprafață va fi, de asemenea, nedorită dacă suprafața produsului vine în contact cu adezivul sensibil la presiune. Migrația poate fi redusă la minimum prin formularea cu plastifianți polimerici, ca în cazul etanșărilor pentru frigider, sau prin utilizarea formulărilor cu BNK sau un aliaj de copolimer etilen acetat de vinil (EVA). Plastifiantul poate aduce, de asemenea, la suprafață și alte componente ale formulării, care pot adăuga propriul miros la mirosul din filmul de ambalare sau piesele frigiderului. Uneori este utilă migrarea plastifiantului la suprafață, așa cum este cazul acoperirilor de podea cu autocurățare, pentru care plastifiantul este selectat să aibă o tendință scăzută de a migra la suprafață, limitând pătrunderea și facilitând îndepărtarea contaminanților uleios.

Migrarea plastifianților este, de asemenea, o preocupare în utilizarea foliei din PVC plastifiat pentru ambalajele farmaceutice și alimentare. În ciuda migrării DOP în dispozitivele medicale și DOP și DOA în ambalajul produselor, acestea sunt utilizate pe scară largă deoarece istoria lor lungă de utilizare în siguranță, prețul scăzut și costurile ridicate de certificare au funcționat împotriva propunerilor pentru plastifianți mai adecvați.

Iată câteva dintre cele mai frecvente întrebări cu care se confruntă atunci când se propune un ingredient nou sau îmbunătățit:

Utilizarea lui va fi justificată din punct de vedere economic?

Poate fi garantată performanța pe termen lung?

Poți fi sigur că obții un certificat?

Acesta din urmă este o reamintire a faptului că o formulare eficientă nu se poate face din vid. Ar trebui să existe cooperare și schimb de informații între toate departamentele furnizorului propus al noului aditiv.

Generalizările simplificate de mai sus vor fi explorate în detaliu în capitolele următoare.

1.4. Procedura de dezvoltare a compoziției

Dacă utilizarea prevăzută este nouă, atunci, ținând cont de faptul că s-ar putea obține un brevet, este necesar să se asigure că se păstrează înregistrările înregistrate referitoare la dezvoltarea compoziției și la studii. Dacă există produse similare într-o anumită zonă, atunci trebuie luate în considerare avantajele și limitările acestora. Este necesar să se facă o listă de caracteristici care ar fi ideale (uneori ar putea să nu fie realizabile) și să se ia în considerare cu ajutorul marketerilor ce considerații ar ajuta la promovarea produsului. În continuare, ar trebui să luați în considerare relația dintre proiectul conceput și alții din lucrare și să lucrați la cele în care există încredere. Analiza înainte de a lua măsuri poate fi de mare ajutor. Este adesea suficient să faci o ghicire educată despre o soluție promițătoare înainte de a experimenta. Aceste etape, deși dificil de oficializat, fac parte din proiectarea experimentelor.

Analiza ar trebui continuată cu o privire de ansamblu asupra specificațiilor produsului (TS), care includ nu numai documente de la autoritățile de reglementare guvernamentale, ci și extrase din cerințele clienților sau mostre de propuneri competitive. Ar trebui să se asigure că metodele de testare sunt specificate în mod corespunzător. În unele cazuri individuale, rețeta originală poate fi obținută de la sursele furnizorului (sau din literatura de specialitate, cum ar fi această carte). Furnizorii de componente sunt adesea dornici să colaboreze la un program de testare. Pe de altă parte, există aplicații pentru care dezvoltatorul oferă doar un minim de informații despre dezvoltarea formulării. Cu toate acestea, cu ajutorul instrumentelor analitice moderne și a unui efort suficient, compoziția tuturor compozițiilor poate fi recreată.

Din acest punct de vedere, orice program de experimente poate fi planificat atât intuitiv (ceea ce este de obicei în cazul unui domeniu general de aplicație binecunoscut), cât și statistic (ceea ce este comun în dezvoltarea inovatoare). În cel mai frecvent caz, munca experimentală în derulare este probabil efectuată de un asistent de laborator, în timp ce cercetătorul nu este implicat în sarcini tehnice. Instrucțiunile pentru tehnicianul de laborator ar trebui să indice rezultatele experimentale cele mai probabile, astfel încât rezultatele neașteptate să poată fi percepute și raportate imediat. Învățăm din neașteptat. Cercetătorul de succes urmează aforismul lui Pasteur conform căruia norocul zâmbește celor care sunt pregătiți pentru el. Desigur, este mai bine să faceți experimentele singur (cu excepția cazului în care se așteaptă ca tehnicianul să facă treaba mai bine).

Pe cât posibil, este necesar să se înregistreze condițiile de amestecare, să se noteze caracteristicile schimbării temperaturii în timp la etapele de amestecare și frământare. Acest lucru poate fi verificat prin testarea aceleiași compoziții într-un reometru. Dacă este important să se compare proprietățile fizice înainte și după îmbătrânirea la căldură, atunci trebuie să se asigure că piesele de testare au fost realizate cu compoziția complet topită. Când se studiază proprietățile de deformare, în special în comparație cu probele de control sau concurente, este mai bine să se construiască o curbă completă de efort versus deformare decât să se obțină numai valorile limitei de curgere și rezistenței finale. Un chimist experimentat poate deduce diferențe de formulare din forma unor astfel de curbe. Dacă eșantionul prezintă abateri semnificative de la media aritmetică, atunci este util să încercăm să stabilim cauza. De exemplu, un modul de întindere neobișnuit de scăzut în combinație cu un modul de 100% mai mult sau mai puțin normal este un semnal pentru a suspecta că o anumită probă s-a fracturat din cauza incluziunilor de ingrediente insuficient dispersate. (O rezistență la tracțiune neobișnuit de mare va fi cu siguranță mai tentantă.)

În cele din urmă, ar trebui să verificați rezultatele pentru fiecare program de experimente pentru a determina dacă acestea vor contrazice sau, dimpotrivă, corespund unei alte probleme de interes - poate că nu ar fi trebuit să respingeți o soluție simplă în trecut.

1.5. Costul ingredientelor

În timp ce unele componente ale amestecului sunt vândute în volum, majoritatea sunt achiziționate în funcție de greutate, deoarece sunt produse preamestecate. Pe de altă parte, produsele din PVC sunt adesea vândute în volum. Prin urmare, este necesar să se cunoască prețurile pentru un volum standard de materiale (aproape peste tot în lume este un litru). Pentru a obține volumele de ingrediente, trebuie să împărțiți greutatea lor în kilograme la densitatea lor. Raportul dintre greutatea totală și volumul total oferă densitatea calculată a compoziției. Este obișnuit în Statele Unite să se exprime greutatea ingredientelor dintr-o formulare în lire sterline. Volumul „asociat” este lb/volum. Cel mai adesea se calculează împărțind greutatea la greutatea specifică, adică raportul dintre densitatea sa și densitatea apei pure la o anumită temperatură. Astfel, greutatea specifică (HC) este o mărime adimensională, iar lb/volum (sau kg/volum) este o cantitate creată artificial.

În PVC neplastifiat, HC-urile calculate ar trebui să corespundă bine cu cele din produsul final. Modificările în jos indică o structură poroasă sau o fuziune incompletă.Gesitatea specifică a produselor din PVC plastifiat ar trebui să fie puțin mai mare decât cea calculată, în funcție de conținutul de plastifiant. Acesta este efectul binecunoscut al solvației. Dacă nu există un astfel de efect, adică cu un conținut solid de plastifiant, există o corespondență completă (cu o precizie de 0,001) între HC observată și cea calculată, atunci (după repetarea calculelor) este necesar să se facă verificați cu atenție tendința plastifiantului de a migra. În general, greutatea specifică ar trebui verificată în mod regulat pentru a evalua formularea corectă a compoziției, înainte de a petrece timp pentru teste practice. paisprezece

Concluzia este de a verifica periodic bilanţul masei, adică de a verifica dacă cantitatea de polimer şi alte componente se potriveşte cu cantitatea de material compozit obţinut.

Pierderea plastifiantului în timpul procesării poate apărea prin evaporare, în special în timpul fuziunii stratului de plastizol. În acest caz, pierderile pot fi la nivelul mai multor procente. Acest lucru poate fi inevitabil și inerent produsului și ar trebui luat în considerare în calculele costurilor și în controlul poluării mediului.

Greutățile ingredientelor comune sunt prezentate în secțiunea de mai jos pentru a facilita calculele costurilor.

Tabelul 1.1. Greutatea specifică a componentelor polimerice Homopolimer PVC 1,40
PVC/acetat de vinil (VA), 2% VA 1,39
PVC / VA, 5% VA 1,38
PVC / VA, 10% VA 1,37
PVC / VA, 15% VA 1,35
Modificator de impact acrilic 1.10
Aditiv acrilic pentru îmbunătățirea procesabilității 1.18
Modificator de impact acrilonitril butadien stiren (ABS) 0,95-1,04
Modificator de impact stiren butadien metacrilat (MBS) 1.0
Poli (a-metilstiren) 1,07
Polietilenă clorurată (CPE), 42% clor 1.23
Polietilenă clorosulfonată 1.18
Cauciuc nitril butadien (NBR) 0,99
Amestecuri PVC/poliuretan (PU) 1,3-1,4

1.6. Greutatea specifică a ingredientelor

Ingredientele polimerului HC sunt prezentate în tabel. 1.1. Plastifianții ftalați HC sunt dați în tabel. 1.2., plastifianți speciali - în tabel. 1.3, și plastifianți „diferiți” - în tabel. 1.4. HC-urile aditivilor organici utilizați în mod obișnuit sunt date în tabel. 1.5, și aditivi anorganici - în tabel. 1.6.

Tabelul 1.2. Greutatea specifică a plastifianților ftalați Ftalatul de dibutil (DBP) 1,049
Ftalat de diizobutil (DIBP) 1,042
ftalat de butii octil (BOP) -1,0
15 Ftalat de dihexil (DHF) 1,007
ftalat de butilbenzil (BBP) 1.121
Ftalat de diciclohexil (DCHF) 1,23
Ftalat de di(2-etil)hexil (DOP) 0,986
Ftalat de diizooctil (DIOP) 0,985
Dicaprilftalat (DKF) 0,973
Ftalat de diisononil (DINP) 0,972
Di-trimetilhexilftalat 0,971
Ftalat liniar C9 0,969
Ftalat de diizodecil (DIDP) 0,968
Ftalat liniar C7-C9 0,973
n-C6-C10 (610P) ftalat 0,976
n-C8-C10 (810P) ftalat 0,971
C11 di-n-undecil ftalat liniar (DUV) 0,954
Undecil dodecil ftalat (UDP) 0,959
Ftalat de ditridecil (DTDF) 0,953

Tabelul 1.3. Greutăți specifice ale plastifianților speciali

Adipat de di(2-etil)hexil (DOA) 0,927
Adipat de diizooctil (DIOA) 0,928
Adipat de diizodecil (DIDA) 0,918
adipat n-C6-C10 (610A) 0,922
n-C8-C10 adipat (810A) 0,919
Azelainat de di-n-hexil (DNGZ) 0,927
Azelaat de di(2-etil)hexil (DOZ) 0,918
Azelainat de diizooctil (DIOS) 0,917
Sebacat de dibutil (DBS) 0,936
Sebacat de di-(2-etil)-hexil (DOS) 0,915
Sebacat de diizooctil (DIOS) 0,915
Tri(2-etil)hexil trimelit (TOTM) 0,991
Trimelit de tiriisooctil (THIOTM) 0,991
n-C8-C10 trimelitat 0,978
Triisononil trimelit (TINTM) 0,977
epoxitalat de (2-etil) hexil 0,922
Ulei de soia epoxidat 0,996
Ulei de in epoxidat 1.034
Tabelul 1.4. Greutăți specifice ale diverșilor plastifianți

Tricresil Fosfat (TCP) 1.168
Tri(2-etil)hexil fosfat 0,936
Fosfat de etilhexildifenil 1,093
Fosfat de izodecildifenil 1,072
Fosfat de izopropil difenil 1,16-1,18
Citrat de acetiltributil 1,05
Parafină clorurată, 42% clor 1.16
Di(2-etil)hexil izoftalat (DOIF) 0,984
Tereftalat de di(2-etil)hexil (DOTP) 0,984
Dibenzoat de dipropilen glicol 1.133
Benzoat de izodecil 0,95
Dibenzoat de propilenglicol 1.15
Herkoflex® 707 1.02
Nuoplaz® 1046 1.02
Trimetil pentandiol izobutirat 0,945
Poliester cu greutate moleculară mică 1,01-1,09
Poliester cu greutate moleculară medie 1,04-1,11
Poliester cu greutate moleculară mare 1,06-1,15
Ulei naftenic 0,86-0,89
Alchil fenil sulfonat 1,06
Tabelul 1.5. Densitatea specifică aditivilor organici Etilen bis (stearamidă) 0,97
Stearat de calciu 1,03
Monostearat de gliceril 0,97
Ceară de parafină 0,92
Ceară de polietilenă cu greutate moleculară mică 0,92
Ceară de polietilenă oxidată 0,96
Ulei mineral 0,87
Acid stearic 0,88
Bisfenol A 1,20
Topanol® KA 1.01
Irganox® 1010 1.15
Irganox® 1076 1.02
Benzofenone absorbante UV 1.1-1.4
Benzotriazol absorbanți UV 1,2-1,4
Stabilizatori de lumină cu amine împiedicate (HALS) 1,0-1,2

Tabelul 1.6. Greutatea specifică a aditivilor anorganici Carbonat de calciu 2.71
Talc 2,79
Caolin calcinat 2,68
Barite 4,47
Mica 2,75
Trihidrat de aluminiu 2.42
Trioxid de antimoniu 5.5
Pentoxid de antimoniu 3.8
17 Hidroxid de magneziu 2.4
Carbonat de magneziu bazic 2.5
Oxid de molibden 4.7
Borat de zinc 2.6
Funingine 1.8
Dioxid de titan 3,7-4,2

1.7. Planificarea experimentului

Experimentarea are două obiective principale: îmbunătățirea înțelegerii rezultatelor obținute, ceea ce oferă o idee despre mecanism; și să dezvolte sau să îmbunătățească produse sau procese specifice. Scopurile sunt inseparabile, în ciuda încercărilor de a le separa. Înțelegerea fenomenelor chimice și fizice care stau la baza unei probleme este la fel de precisă pe cât rezultatele experimentelor creează și modifică explicațiile teoretice. Este important ca proiectantul de compozite PVC să citească această carte înainte de a trece la capitolul 22, care explică cum să mecanizezi rezolvarea problemelor.

Literatură

1. E.A. Coleman, Introduction to Plastics Additives, in Polymer Modifiers and Additives, J.T. Lutz, Jr, și R. F. Grossman, eds., Marcel-Dekker, New York, 2001. 2. M. L. Dennis, J. Appl. Phys., 21, 505 (1950).

Materialele plastice PVC sunt utilizate pe scară largă în industria încălțămintei. Sunt folosiți pentru a face pantofi pentru gama de primăvară-vară, de exemplu, tălpi de pantofi casual, pantofi de mers și saboți, pantofi de plajă, pantofi sport ieftini, papuci de casă, tălpi și vârfuri de cizme de cauciuc pentru diverse scopuri. Există și alte utilizări pentru PVC în industria încălțămintei.

De obicei, concurența ridicată duce la produse de calitate superioară și prețuri mai mici. Din păcate, concurența pe piața rusă a compusului PVC și reducerea prețului rezultată este adesea însoțită de o scădere a calității produsului. Producătorii atât de compuși plastici, cât și de încălțăminte reduc calitatea, în primul rând în sectoarele cele mai puțin critice ale încălțămintei ieftine „cu un ciclu de viață scurt” - papuci, încălțăminte de vară etc. În cele din urmă, consumatorul care cumpără încălțăminte de calitate necorespunzătoare pierde. Cu toate acestea, în condițiile capacității de plată limitate a majorității consumatorilor de încălțăminte din PVC, producția de compuși din plastic de calitate scăzută va continua (din păcate).

Probleme ale producției și utilizării compușilor plastici

Principalele componente ale compusului sunt rășina PVC, plastifianți, stabilizatori, coloranți și alți aditivi. Uneori sunt introduse materiale de umplutură pentru a reduce costul.

Rășină PVC

Producătorii de compuși din plastic au, desigur, o „evaluare” a calității rășinilor de la diverși producători. Fără să luăm în considerare, observăm că cele mai comune rășini C7058M de pe piața rusă a plasticelor de încălțăminte au de fapt valori ușor diferite ale greutății moleculare, iar greutatea cea mai mare este caracteristică rășinii produse de Azot OJSC (Novomoskovsk), prin urmare, compusul plastic pe bază de pe rășina Novomoskovsk are fluiditate scăzută (PTR).

Plastifianți

În ciuda protestelor „verzilor” și a unui număr de medici, cel mai comun plastifiant PVC atât în Rusia, cât și în străinătate este DOP (di- (2-etilhexil) ftalat). Are o combinație optimă de proprietăți și este relativ ieftină. DOP aparține așa-numiților plastifianți primari. Utilizarea altor plastifianți primari este limitată de prețul lor și sunt foarte puțini în Rusia. Pe lângă cele primare, există și plastifianți secundari care nu sunt utilizați independent, dar îi pot înlocui parțial pe cei primari. Prețul plastifianților secundari este în mod natural mai mic, așa că mulți producători încearcă să le folosească. Exemple clasice de plastifianți secundari din Rusia sunt parafinele clorurate, precum și EDOS și analogii săi. Făcând produsele mai ieftine (în comparație cu DOP), acești plastifianți afectează o serie de proprietăți ale compușilor plastici.

Parafinele clorurate măresc densitatea compusului și reduc stabilitatea termică a acestuia. EDOS este un amestec de produse secundare ale producției de izopren, compoziția sa este instabilă, iar volatilitatea sa este vizibil mai mare decât cea a DOP. Pe lângă EDOS, există în prezent o serie de analogi ai săi pe piață, ale căror caracteristici sunt chiar puțin mai rele. Atunci când acești plastifianți sunt introduși în compoziție (mai ales în cantități mari), pot apărea probleme cu prelucrarea compușilor plastici, porozitatea, stabilitatea culorii și transpirația la suprafață.

Pe baza analizei propriilor rezultate, a produselor altor producători și a recenziilor consumatorilor, putem spune cu încredere că compozițiile obținute folosind doar DOP ca plastifianți au cea mai bună calitate. Utilizarea plastifianților secundari ar trebui redusă la minimum, altfel calitatea compusului plastic și condițiile de lucru cu acesta se deteriorează.

Excipienți

Umpluturile sunt substanțe ieftine, a căror sarcină principală este reducerea costului compozițiilor. Unul dintre cele mai comune materiale de umplutură este creta. Poate fi introdus doar cu extrudere cu două șuruburi care asigură o amestecare bună. Odată cu introducerea unei cantități mici de cretă, proprietățile fizice și mecanice practic nu se schimbă, dar densitatea crește.

Aditivi

Stabilizatorii sunt componente esențiale ale compușilor PVC. Fabricabilitatea (procesabilitatea) compoziției și durata de viață a produsului final depind în mare măsură de natura și cantitatea acestora. O caracteristică indirectă a selecției cu succes a acestor aditivi este o caracteristică a compusului precum stabilitatea termică. Coloranții pot juca numeroase roluri. Pe lângă cea principală - colorarea compoziției în culoarea dorită - pot crește și rezistența la lumină (funinginea este unul dintre cei mai buni stabilizatori de lumină) sau o pot reduce. Alegerea coloranților este dificilă deoarece PVC-ul nu este inert pentru mulți dintre ei. Cei mai ieftini și durabili coloranți - pigmenții anorganici - produc de obicei tonuri terne. Culorile luminoase și vibrante pot fi obținute folosind pigmenți și coloranți organici. Din păcate, sunt mai puțin puternici și durabili decât pigmenții anorganici. În plus, industria autohtonă produce o gamă foarte limitată de pigmenți organici compatibili cu PVC. Utilizarea pigmenților importați crește calitatea, dar crește costul produselor.

Compoziția aproximativă a compozițiilor pentru învelișuri și tocuri de pantofi

În practica mondială, compozițiile plastifiate pe bază de PVC sunt utilizate pe scară largă la fabricarea încălțămintei. Formulările aproximative ale plastisolurilor pentru carcasa de pantofi și toc sunt prezentate în Tabelul 1.

A fost utilizată o compoziție complexă ca stabilizator, care include săruri BA, Cd, Zn. Plastifiantul din compoziția călcâiului este ftalatul de butil benzii. Care udă bine rășina PVC și scade punctul de topire al plastizolului. Pentru a crește rigiditatea călcâiului, se introduce în compoziție un monomer de tip X-970, capabil să se polimerizeze în prezența unui catalizator (perbenzoat de terț-butil) la temperatura camerei. Naftenatul de cobalt acționează ca un cocatalizator, accelerând polimerizarea compoziției călcâiului.

Tabelul 1: Compoziția aproximativă a compozițiilor pentru călcâi și călcâi

Compoziția cochiliei I	Compoziția cochiliei II
*Componente*	*Componente*	*Fracție de masă, părți la 100 de părți de rășină*
Rășină cu microsuspensie	Rășină cu microsuspensie
Rășină M-70	Rășină M-70
Amestecul de plastifianți	ftalat de butilbenzil
stabilizator complex	Monomer X-970
Antispumant (PMS-100A, PMS-200)	stabilizator complex
Pigmenti, aditivi, modificatori	tert-butilperbenzoat, PMS-300, pigmenți
Vâscozitate (Brookfield) mPa * s	Vâscozitate (Brookfield), mPa * s
Timp de gelificare tzh, s	Timp de gelificare tzh, s
Densitatea, kg/m3	Densitatea, kg/m3

Edward J. Wixon, Richard F. Grossman
Ed. F. Grossman. a 2-a editie
Pe. din engleza ed. V.V. Guzeeva
Editura: „Fundații și tehnologii științifice”

Cartea prezintă toate etapele dezvoltării formulării amestecului, descrie toate ingredientele principale ale compoziției și aditivii comuni ai acestora.

Capitolul 1. Dezvoltarea compozițiilor pe bază de PVC

1.1. Introducere

1.2. Influența compoziției asupra prelucrării

Vezi și subiectul „Dezvoltarea compozițiilor pe bază de PVC: greutatea specifică a ingredientelor”.

Ar putea fi util să citiți: