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环保无铅钙锌稳定剂在PVC-U中的应用
点击:161 日期:2017/9/12 11:19:53

        随着国际环保法律法规及国内行业禁铅环保的提倡,PVC—U塑钢型材由铅盐体系更换为钙锌体系是势在必行。但钙锌稳定剂还和铅盐稳定剂尚有一定差距,主要表现在热稳定性、耐候性和析出等。下面就在实际应用过程中出现的问题与大家分享讨论。
稳定剂热稳定性及耐候对比
        1、干混料静态热稳定时间
        试验方法:取一定量的干混料,装入试管中放入甘油浴中,维持温度180±1℃,测量出分解出的HCL导致刚果红变为蓝色所用的时间,即为干混料的静态热稳定时间。


        从表1刚果红变色时间可以看出,钙锌稳定剂干混料的静态热稳定时间要低于铅盐稳定剂干混料静态热稳定时间,说明了钙锌稳定剂在抑制PVC降解能力不如铅盐稳定剂。
        2、紧外耐候对比
        试验方法:取同条件挤出的铅盐稳定剂和钙锌稳定剂的产品,放入紫外灯下照射,隔一段时间后取出用色差仪测量记录。数据如表2。
        从表2中可以看出,同样条件下,铅盐a值、L值变化较大,总体看来,钙锌稳定剂样耐候性前期比铅盐略好,后期几乎与铅盐稳定剂接近。这可能与厂家稳定剂中的抗氧剂有关。


        3、制品的烘箱热老化对比
        试验方法:取钙锌样和铅盐样大小相同的样片,放入180℃恒温烘箱中,每20min取出一片。如图一所示,从图一中可以看出钙锌1#在前80min相比铅盐略好,后期稍差。钙锌2#与钙锌1#还是有些差距,变色稍快,这一现象说明不同厂家钙锌的热老化性能也不尽相同,可能与不同厂家添加的抗老化材料有关。


        总的看来,钙锌稳定剂样片在前中期的热老化相比铅盐稳定剂样片要好一些,而后期稍差。
应用中出现的一些问题及建议
        1、加工区间较窄
        随着钙锌稳定剂厂家的不断改进,现在已经实现在原有配方基础上,更换稳定剂,在适当调节滑剂,就能实现正常挤出。但在试验和生产中逐渐发现以下问题:
        1)型材制品在不同断面和腔室多少(压力和温度),表现出偏绿相,相对于铅盐,a值平均偏绿0.3个单位左右。
        2)型材制品在生产过程中,在不同挤出设备上,挤出设备的剪切能力不同,颜色出现偏黄或偏白。
        解决办法和建议、
        1)对于型材偏绿现象,一方面可能与稳定剂的底色有关,可与稳定剂厂家沟通,适当调节硬脂酸钙和硬脂酸锌比例,来调节稳定剂底色。
        2)对于型材制品颜色不稳定,可以适当调节润滑系统来适当增加加工区间,以适应不同设备的剪切能力。
2、稳定剂析出及生产周期
        随着市场竞争激烈,对PVC—U型材制品表面外观要求越来越高。型材制品表面光亮平滑已经成为判断型材好坏的最直接的判断方法。对不同钙锌稳定剂厂家在同一条挤出机试验,观察跟踪光泽度记录,如图二所示。
        图二中5#铅盐稳定剂的光泽度趋势图,1#、2#、3#、4#分别是四个厂家的钙锌稳定剂光泽度趋势图。5#曲线是缓慢下降,其他四个厂家的光泽度上线就直接低于5#,且在第三天急速下降,3#下降胶1#、2#、4#稍慢,这可能与厂家在稳定剂中添加滑剂数量及品质有关。


        总体上来看,钙锌稳定剂光泽度与铅盐稳定剂相比光泽度稍低,且上线连续生产天数较短。
        分析可能原因及建议:
        1)滑剂析出较多:配方中尽量使用熔点较高的蜡,尽量不要使用石蜡和硬脂酸,或者可以不用滑剂的情况尽量不要使用。
        2)型材制品塑化不够:合理调整配方体系及生产工艺,确保物料的塑化,使填料及小分子在塑化过程充分混合包覆,避免后期在定型中析出。
        3)稳定剂厂家稳定剂中的钙盐及滑剂析出:可以厂家沟通寻找更好的材料替代。
总结
        1)通过干混料静态热稳定时间和制品烘箱内热老化试验,证明钙锌稳定剂相比复合铅盐稳定剂表现稍差,但从制品烘箱内热老化试验来看,能够达到生产需求的。
        2)不同厂家钙锌稳定剂及铅盐的耐候性不尽相同,钙锌稳定剂的耐候性几乎可以与铅盐相媲美,同时耐候性也可以通过在稳定剂中或配方中添加抗老化剂来实现。
        3)钙锌稳定剂的上线加工区间较铅盐略差,型材制品出现偏绿,颜色不稳定,建议通过稳定剂厂家进行调整。
        4)钙锌稳定剂型材制品,生产析出物主要是稳定剂中易析出的材料和低熔点小分子,在保证塑化基础上,减少不必要的滑剂等手段可以延长清模周期。减少析出延长清模周期应是主要攻克突破点。
        2016年12月份公布的GB/T33284-2016《室内装修材料门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC—U)型材有害物质限量》国家标准,已经明确规定型材中限制铅等有害金属的使用,这无疑是给环保稳定剂带来了机遇,也带来了更大的挑战。要做到铅盐到环保钙锌稳定剂的转换,钙锌稳定剂的性能还是要和型材生产使用相匹配,还是需要型材生产企业和上游原料厂家共同努力完成。

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