科技论文

  徐军（整理）
  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、钙锌复合稳定剂
  钙锌类稳定剂可作为无毒稳定剂，用在食品包装与医疗器械、药品包装，但传统意义上的钙锌稳定剂，即钙皂锌皂复配的稳定剂其稳定性相对较差，而且钙皂用量大时透明度差，易喷霜。近年来，各生产厂家纷纷将纳米水滑石和β－二酮钙锌稳定剂体系，使钙锌体系的复合稳定剂稳定性能大大提高，但是由于这两种物质价格均是非常昂贵的，从而复合钙锌价格仍然较高；同时，由于β－二酮与金属离子的高络合性，往往使PVC制品后期着色问题严重。钙锌稳定剂的各项性能还有待进一步提高。
  肇庆市森德利化工有限公司通过多年的研究，开发出了新一代复合钙锌稳定剂，并通过省级技术鉴定，本技术是选取适合的镁铝锌轻金属盐经催化反应复配制备，取代传统的铅盐等有毒稳定剂，是国内领先，达到国际先进水平的技术。其技术要点是：
  7.1  利用镁、铝、锌等无毒轻金属，结合中药配伍原理，通过计算机配方优选，合成出稳定性优异的新一代PVC用无毒环保型稳定剂。其稳定性能优于普遍铅盐及钙锌系列稳定剂，环保性能达到欧盟ROHS标准。
  7.2  利用结构化学理论，利用微波能，将价廉的无机材料合成为具有笼式主体结构的化合物，可以充分吸收PVC分解而产生的游离HCl分子，从而达到阻止PVC继续分解的功能，稳定效果优异。
  7.3  利用高分子复合酯为载体，配以抗氧剂、螯合剂实现延缓“锌烧”，增加初期白度。
  7.4  适当配以润滑剂、抗氧剂等辅助成份，形成“一包化”的复合型PVC热稳定剂。减轻下游企业工作量，提高工作效率。
  森德利利用该技术生产的的CZX系列无毒稳定剂，己被广大客户所认可，在广东联塑科技有限公司、顺德远东窗艺有限公司、香港必达线缆公司、通盈塑胶（深圳）有限公司等等软硬制品企业所广泛使用。
  8、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。上述几种冲击改性剂改性PVC性能比较见表5所示。
  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
7、钙锌配方
黑色电线料配方1：
PVC              100
DINP              60
大豆油D81      3.2
CZX-682         5
CC-R              30
H2500             30
SA1801           0.2
PE-Wax           0.4
黑浆               8
无毒电线基础配方2:
PVC(5型)     100
DINP            42
大豆油          4
CZX-682       4.5
PE蜡           1
重钙(1000目)   25
轻钙(活性1250目)25

过电线电缆UL105测试实用配方
PVC          100
TOTM        60
钙锌 CZX-681   5
CACO3      50
抗氧剂        0.5
三氧化二锑    3
 Hst         0.2
PE-wax      0.4
45P(85A)PVC插头料
PVC（K=58-60）    100  
增塑剂DOP/DIDP/TOTM    45
环氧大豆油（EPOXY）    3
CaC03    40-60
安定剂 CZX-681     4-6
内润滑剂LB-816    0.6
外润滑剂LB-710    0.2
外润滑剂PE蜡    0.2
UPVC给水管基准配方
 
PVC                  100
TiO2                  3
ACR                  2
CPE                  8
CaCO3            20~30
CZX-118          4
PE-Wax            0.8
群青        适量
不规则型材配方
PVC          100
CaCO3      50
Hst            0.5
18醇      0.5
Wax            0.6
CZX-228    4.2
ACR          5
CPE            3
群青、增白剂    适量
TiO2            2.5

  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。
  ＰＶＣ塑料门窗型材加工工艺部分

  在ＰＶＣ塑料门窗型材生产中，往往因为型材的外观出现一些问题造成产品质量不合格，不能正常生产，例如：型材的外观质量不好、型材的截面尺寸超差、型材弯曲度大、经常卡在定型模具中或挤出型坯边部流速过快，造成波浪边等问题。虽然这些并不是大问题，在实际生产中经常出现，但对于生手，如解决不当，就会严重影响生产的正常进行。遇到这些问题应认真地分析一下毛病出在那里，找到了毛病所在，问题也就迎刃而解了。但情况往往是错综复杂、是多方面的，要逐一排除。

  型材外观质量问题

  经常出现的影响型材的外观质量主要有：划痕、收缩痕、麻点、杂质。

  划痕

  挤出生产中型材表面出现连续的划痕一般是挤出模具和定型模具所造成的。首先分析确定划痕是由那个部位造成的，简单方法是在挤出生产中将定型模与机头模具分开３０～５０ｍｍ距离，观察物料从挤出模具挤出后的型材是否有划痕。如果没有，那肯定是通过定型模具产生的划痕。打开定型模具找到划痕产生的地方，问题往往出现在定型模具真空缝中，由于塑化的物料存在塑化不均匀的部分或分散不均匀的助剂等，在挤出中会从塑化的型坯中分离出来，被吸附在真空缝上，造成对所通过的型坯的划伤。对于这种情况，只要将夹在真空缝中的杂质清理干净，划伤也就解决了。有时因杂质坚硬会造成定型模具中定型面的损伤，应该用很细的砂纸（８００目以上）将损伤的表面磨平。千万不能鲁莽行事，否则会造成模具的根本性损坏。

  如果发现划痕产生在挤出模具中，一般都是因物料中的杂质卡在机头模具中造成的。不要急于拆卸模具，应先在挤出生产中试试是否可以将杂质清除。一般最容易造成划痕的位置在口模出口处，因为口模处缝隙小，最容易卡住杂质。还有当物料进入口模时压力升高，物料中的各种助剂与ＰＶＣ树脂相容性随压力升高而变好。当物料流出口模时压力迅速下降为零，少量的助剂就会从物料里析出到型材的表面，物料在出口模时会出现高分子材料特有的熔体出口膨胀现象，型材表面的析出物被刮在接近口模出口处，造成口模出口处光洁度下降，严重时就会划伤型材型坯。对于这种情况，可以采用０．５ｍｍ厚铜质小片小心地插入到口模内将吸附物刮掉。如果多次处理仍无效，可能吸附物的位置靠里面难以清除或者是杂质卡在口模进口处，只能通过拆模清理杂质。

  在正常生产操作中，模具的光洁度是影响型材表面质量的关键因素。在维修中应特别注意，严防划伤模具内部、定型模具的表面，尤其是口模平直段。如需要打磨，必须用很细的砂纸（如用８００目以上的砂纸）打磨，打磨后还应抛光处理。

  析出物质多且常被吸附在模具表面的原因，一是模具不够光滑，尤其是口模平直段应达到镜面的光洁度，口模出口处应有一个Ｒ０．５的圆弧角以减少因直角对物料的阻力。二是配方中润滑剂以及在加工中熔化的助剂与ＰＶＣ树脂相容性较差，易析出。析出时将粉状助剂如填料、钛白粉等带出。其中具有外润滑作用的助剂和ＰＶＣ树脂相容性较差，析出情况最严重。降低这些助剂的用量可相应减少析出。但应在不影响挤出加工正常进行为前提。一般生产中物料或多或少都有析出，如果模具内部光滑，少量的析出并不影响正常生产。如果模具内部粗糙，析出物的积累就多，型材外观质量也就难以保证。往往新的模具更容易造成划痕，这是因为模具的光洁度还不够高，使用中，物料的挤出流动过程也是对模具的抛光过程，模具的光洁度高了，划痕就相对少了。

  收缩痕

  收缩痕不同于划痕，它在型材表面呈光滑的凹痕。有时用手摸不到但在光线下可以看到。产生原因主要是型材内腔室中的内筋在冷却收缩时拉动了外表面。内筋对于型材的物理、力学性能和塑料门窗的使用性能起着非常重要的作用。内筋的冷却定型是靠外壁冷却定型的间接定型，在内筋相连外壁表面在冷却定型后出现凹痕，原因有两个：一是内筋壁过厚，一般内筋的壁厚应是型材外壁厚度的１／５～１／３，壁厚收缩力大；二是外壁冷却真空定型吸附力小。为了避免内腔室筋收缩造成表面的凹陷，可减薄筋的厚度以减少其收缩力。加大表面的真空冷却时真空度和冷却速度，也可以避免出现外壁被内筋拉出的凹痕。

  此外，加工工艺条件，特别是口模的温度、挤出速度、牵引定型速度、真空度都是影响型材正常定型的因素，例如：挤出速度与牵引速度的协调，牵引速度低，型材壁厚，出口膨胀大，贴定型模具力也大，有利于型材的定型。相反，型材出口尺寸小，靠真空力也难以正常贴在定型模具上定型。口模温度高，物料粘度低，容易被真空吸附冷却定型。但物料温度高，收缩也大，出口膨胀小，也是不利的因素。

  内筋的正常冷却定型不能看成是小事，内筋弯曲不直不仅影响型材外观质量，也影响型材内在质量，往往会因冷却不均匀，产生内应力。内应力的存在会造成型材的物理力学性能如低温冲击性能的不合格或造成型材的弯曲变形。内筋弯曲的主要成因是模具中内筋部位出料速度快于周围外壁的挤出速度；内筋壁薄甚至破裂的成因则是内筋出料速度低于周围外壁的挤出速度被外壁拉薄或拉裂。内筋斜的成因有工艺上操作的问题如冷却定型时口模出口的型坯与定型模具不在同一轴线上，冷却速度不均匀（有水的问题也有模具的问题）等，也有模具中物料流动分配状况的问题，总之要综合分析解决。

  麻点和杂质

  麻点和杂质是由物料中的挥发物（多为水分）和不熔化的杂质造成的。这些杂质和挥发物来自两个途径，一从原料来，ＰＶＣ树脂、稳定剂、改性剂、填料等。树脂中的杂质和挥发物在国家标准中有明文规定，进厂时应检验是否合格，特别应严格控制ＰＶＣ树脂的含水量、黑、黄点和晶点数。各种助剂的质量也是麻点和杂质的主要来源。一个企业应建立起严格的质量管理体系，从进厂的原料检验开始。否则出现事故，难以找出问题出在哪里，拖延了解决问题的时间，造成不应有的损失。

  除了原料带来的麻点、杂质外，有时也因生产操作不当造成麻点、杂质增多，如配料、混料、运输时混进其它杂质。在掺入回收料时应特别注意不得将已分解变色或污染的回收料加入，生产中这种因小失大的现象经常出现。此外，在混合ＰＶＣ物料后应将物料过筛，除去大颗粒物质。同时注意在整个生产过程中防尘、防水，保持生产环境的整洁和对废品的及时回收处理。杜绝和减少由各个生产环节带进杂质。

  再就是在高速捏合物料时，水分挥发后未及时排出却被冷凝在锅盖上，高速捏合中微细粉末如钛白、碳酸钙遇到后被吸附，混合干燥结成颗粒。它们是不熔化的无机物质，混入物料中难以与ＰＶＣ分散，从而造成型材麻点出现。解决的方法：用含挥发物低的树脂；及时将挥发物排出高混锅外；及时清理高混锅，特别是锅盖内部。

  型材的截面尺寸

  在模具调试正常后的实际生产时，经常出现型材的截面尺寸超差，这是因为挤出中物料流经机头模具、定型模具是一个动态的过程。它是与物料的粘度、流动性能和挤出机产生的压力和模具各个截面上所产生的阻力有关，也受生产环境和冷却水温度的影响。

  操作的原因

  牵引机的牵引速度与挤出机挤出速度的协同问题。牵引速度偏高，往往造成型材截面尺寸偏小；壁厚偏薄，型坯通过真空定型模具时，充不满模具，真空度也难以达到工艺要求，造成型材表面不平，截面尺寸偏小。牵引速度偏低，容易造成堵模。壁厚偏厚、胶条，毛条安装处尺寸偏小。

  挤出速度与冷却定型能力协同。当挤出速度大于冷却定型能力（包括冷却水温度过高）时，挤出型材通过冷却定型模具后未能完全定型，在定型模具外仍有较大的冷却收缩，使截面尺寸发生变化。一般来讲，一套模具设计时有其最佳的生产速度，降低冷却水的温度有利于生产速度的提高，但温度过低也会因冷却速度过快，高分子分子链的运动迅速被冻结而产生内应力，造成型材一些性能指标的下降，如冲击强度。因此应根据模具设计的最佳速度生产。同样，可以利用改变局部的冷却速度改变型材该处的尺寸，例如胶条安装处开口尺寸偏大，可以加大该处的冷却水的流速，加强冷却使开口尺寸变小。一般型材从冷却定型模具出来时表面温度应在４０～５０℃。

  物料的配方与挤出温度、速度的协同。在正常生产中，物料的配方是很少改变的，也应尽可能不变，因为配方的改变往往会造成生产工艺条件的变化，模具也要随之做适当的调整以适应因配方改变造成物料的流动性能的变化。有时物料的配方并没有改变，而物料的流动性能有变化。也会造成生产的不稳定，应检查各种助剂、树脂质量是否合格；检查配料、捏合操作是否符合规范；检查挤出中温度、速度设定是否合适，检查实际指示温度和物料的实际温度是否一致。一个配方有其适应的最佳温度和挤出速度，因此，生产中往往因为挤出温度、定型温度的变化或挤出速度、牵引速度的变化使型材的质量产生变化。

  模具的清理维护工作

  模具的维护保养十分重要，直接影响着正常生产的进行，应有专门技术人员负责。每次更换下来的模具都应认真清理，涂油保护。对于有磕碰有伤痕的模具应仔细修复，抛光处理。在挤出生产中，因杂质堵塞在模具中造成物料流速变化，使型材截面尺寸发生的变化，只要清理了杂质，生产也就正常了。注意清理时一定使用铜制工具，小心操作避免模具损伤。

  型材平直度和弯曲度

  型材平直度是指型材截面上各个面的相互水平和垂直的问题。型材的弯曲度是指１米长的型材的翘曲程度，国家标准ＧＢ８８１４—１９９８《门、窗框用聚氯乙烯（ＰＶＣ）型材》中规定将１米的型材侧边平放在平台的面上，用塞尺测量试样的底边与平台的最大距离，不得大于２．０ｍｍ。

  平直度和冷却效果与牵引的压紧度有很大关系。当挤出模具挤出ＰＶＣ型坯各个截面上的流速基本相同时，往往是因为型材在冷却定型模具中尚未完全真空被吸附冷却定型；或因冷却不均匀使各面收缩速度不同导致型材变形。简单的方法是用双手摸一下从冷却水箱出来的型材，其温度应略高于体温，各个面的温度应相同，如温度过高或各个面的温度不同，表明冷却定型有问题，应及时调整。各个面的真空度对各个面的定型也起着关键作用，也是造成型材变形的主因。此外，型材内腔筋的收缩也往往可以拉动外壁变形。

  型材的弯曲主要是由于以下原因造成：

  １、型材壁厚不均。物料流经模具两边速度有偏差，就会形成型材壁厚偏差，导致型材两面收缩不一，致使型材弯曲。这种情况应调整模具物流在各壁的流速，如果强制定型当然也可将型材调直，但不是最佳的方法，仍会存在较大的内应力，经存放或日晒往往还会使弯曲还原。

  ２、挤出生产线各设备生产中心线不在同一轴线上。检查挤出机、模具、各段冷却定型模具、牵引机、收集架的中心轴线是否在同一轴线上，尤其是各段冷却定型模具，包括真空定型模具和水冷定型水槽中的定型过桥的同轴性以及冷却定型模具与牵引机（包括牵引机前后导向辊）上下、左右应在一条中心线上。

  ３、型材各面冷却速度不均匀。型材在冷却定型模具中应得到均匀、充分的冷却，如各面冷却速度不一致，在出定型模具后会导致型材弯曲。应经常检查定型模具冷却水道是否畅通，尤其在水质较硬的地方，应１～２月清理一次定型模具的水道。同时也应检查真空道是否畅通，各面真空吸力不同也会影响型材的定型。

  冬季环境温度低，型材的冷却速度相应较快，如模具冷却速度有差异就更容易造成型材的弯曲。如型材偶然出现小量的弯曲，可以通过安在牵引机前的校正加热板选择性加热来解决型材的弯曲往哪边弯加热那边。见图１０。如仍无法解决，则应从上述问题一一查找。

  黑、黄线

  黑、黄线的出现，往往由于ＰＶＣ物料在模具某个部位滞留时间过长，被分解变色，再经过此处的ＰＶＣ物料又被分解变色，形成型材的条状黄、黑线。出现这种情况应立即停止生产，将模具拆开检查，清理分解物，并将该处进行抛光，涂上硅油再用。如果经常在一个位置出现黑、黄线，就应认真分析一下模具此处的结构是否合理，是否有阻碍ＰＶＣ物料流动通过的部位。

  波浪边

  波浪边往往是边缘的物料流速大于整体型材的流速造成。即边缘物料流速快于中心物料流动时，依靠牵引力拉直型坯定型时边缘仍然出现的波浪边。边缘速度过快的原因有三：一是边缘处温度较高，物料在该处粘度下降，流速加快。采用降低边缘处温度即可解决。二是物料的流动性突然变化。正常情况下，由于物料流动的边缘效应，边的流速总比中心流速低，在设计模具流道时大都采取了加大边缘流速的措施，在配方确定后，经过模具调试修整使各部位流速匀一。但当物料的流动性增加，边缘的流速会明显比中心流速增加的多，造成波浪边现象。物料流动性的突然变化，往往是由于配料的不准确和原料质量变动造成。三是模具问题，在边缘处物料流速过快，应适当降低该处的流速。

  总之，在实际生产中往往会遇到一些难以预料的问题，只要我们注意观察，认真分析，积累经验，并不难解决。

  ＰＶＣ型材低温冲击性能的改善和提高

  ＰＶＣ塑料门窗的异型材的低温冲击强度是异型材生产厂日常重要的检验项目，也是塑料门窗质量控制的重要指标。影响ＰＶＣ塑料门窗的异型材的低温冲击强度的因素很多，作为异型材生产厂来讲，应从三个方面来分析解决：一、原料和各种助剂质量波动；二、生产加工工艺控制的变化；三、生产配方不合理。一些厂家往往把型材的低温冲击性能不好简单归结到配方的问题，频繁地调整配方，这可不是解决问题的首要方法。工厂使用的配方一般是经过筛选和生产检验被认为是合格的，配方调整往往会造成生产工艺的变化，有的还会造成物料在模具中流动的变化，甚至会给生产带来一系列的变化。正确的方法应按上列顺序查找、排除。

  原料的质量问题

  ＰＶＣ树脂

  ＰＶＣ的主要检验指标是①外观；②粘数（或Ｋ值及聚合度）的测定；③表观密度； ④增塑剂吸收量的测定；⑤挥发物（包括水）含量的测定；⑥筛余量的测定；⑦“鱼眼”数的测定；⑧水萃取液电导率的测定；⑨杂质粒子数测定；⑩残留氯乙烯含量测定及白度测定（主要指标将在后面介绍）。

  ＰＶＣ树脂影响塑料异型材低温冲击强度的主要因素是粘数（或Ｋ值及聚合度）、挥发物（包括水）含量、杂质粒子数。我们一般采用检测ＰＶＣ树脂在稀溶剂中的粘度（ＧＢ３４０１聚氯乙烯树脂稀溶液粘数的测定）来考察ＰＶＣ树脂的聚合度。ＰＶＣ树脂按聚合度大小划分为１～８型树脂。聚合度大的树脂平均分子量大，其强度也大，但加工困难，适合加入增塑剂生产软制品。而聚合度小的，树脂的分子量也小，其强度也小，加工时流动性好，适合加工生产硬制品。加工ＰＶＣ异型材通常使用ＰＶＣ－ＳＧ４、ＰＶＣ－ＳＧ５树脂，也就是聚合度为１０００～１２５０的树脂。聚合度过小，ＰＶＣ的分子链短，影响型材的抗冲击强度。ＰＶＣ树脂的聚合度大小，也直接影响着正常加工生产的进行，同时也对最终制品的物理力学性能如拉伸强度、冲击强度产生影响。有人做过实验，用不同厂家生产的同一种牌号，同一级别的ＰＶＣ树脂制造ＰＶＣ型材、加工塑料门窗，虽然加工工艺相同，但型材的拉伸强度、冲击强度和焊接门窗的焊角强度却有不小的差别。这其中除了树脂测定的准确度外，也可能存在其它方面因素。

  ＰＶＣ树脂的挥发物含量应小于０．５％，杂质和挥发物含量增加往往造成型材质量下降，反映在所生产型材的截面上就会出现泡孔或表面出现麻点，这些泡孔和麻点往往是受冲击时的应力集中点。ＰＶＣ树脂的含水量过大，会给物料的高速、高温混合带来麻烦，也会对型材的质量产生较大影响，尤其是型材的抗冲击能力上。挥发物（包括水）含量的测定并不复杂，各厂应建立起入库检查挥发物含量的制度，可以有效地防止质量的波动。

  助剂

  ＰＶＣ树脂在加工中需要加入各种助剂，这些助剂的质量都会影响型材的质量，其中使用量较大的热稳定剂（３～６份）、冲击改性剂（６～１０份）、填充剂（５～１５份）对型材的质量影响较大，但也不能完全排除小用量助剂的质量，如润滑剂使用过量，会造成物料通过机头模具分流梭后汇合困难，产生合模缝，严重影响型材的强度，对焊角强度影响也很大。加工改性剂则影响物料的塑化均匀度、影响物料的成型能力，也不容忽视。

  热稳定剂质量的主要指标是有效成分的含量，如使用复合铅盐，铅和有效成分的含量就是一个重要指标，它直接影响ＰＶＣ树脂在加工中的稳定性；复合铅盐中润滑剂的含量和水分、挥发物含量对正常生产也有一定的影响。目前我国各厂的复合铅盐稳定剂差异较大，应认真筛选使用。

  多数型材生产厂都使用ＣＰＥ作为冲击改性剂，ＣＰＥ是由聚乙烯氯化得到的，氯化的程度直接影响其性质，当氯的含量达到３０％～４０％时，聚乙烯转化成为高弹体，是我们所需要的冲击改性剂。当氯的含量超过５０％时，氯化的聚乙烯的性能则接近聚氯乙烯的性能。目前使用的冲击改性剂为氯含量３５％的产品，氯的含量过低或过高都影响改善冲击性能的作用。此外，在氯化聚乙烯的生产过程中往往加入无机粉末作为氯化聚乙烯的成粒剂，这些无机粉末并不起冲击改性作用。过量加入能使生产氯化聚乙烯的成本降低，但严重影响ＣＰＥ的冲击改性作用。

  ＰＶＣ异型材配方中的填充剂一般都使用碳酸钙，碳酸钙的种类较多，轻质碳酸钙是人工合成品；重质碳酸钙是由天然矿石磨细加工而成；胶体碳酸钙则是在合成轻质碳酸钙过程中用硬脂酸与碳酸钙共沉淀产生的一种活性碳酸钙。碳酸钙的一个重要指标是细度，粉末越细比表面积越大，与聚合物接触面也就越大；表面活化能相应就大，容易自聚成团，不易分散在聚合物中。因此，超细的碳酸钙都应是经表面活化的、与聚合物易分散的产品。目前在塑料异型材生产中普遍使用的碳酸钙是活性轻质碳酸钙，细度为４００目；超细的可达８００目。碳酸钙在异型材中主要作用是降低成本，对型材的刚度也有一定的提高，但对低温冲击性能有较大的负面影响。碳酸钙的细度、表面活化度、水分含量和白度是重要的质量指标。

  总之，原材料的质量变化往往是型材质量波动的首要因素，因此，建立进厂原料主要质量控制指标的检测制度是十分必要的。将不合格的原料挡在厂外，可以减少许多质量问题的发生。

  生产工序的工艺控制

  在生产ＰＶＣ型材的生产工序中，配料、高混和挤出成型三个工段对型材质量特别是对低温冲击性能影响较大。

  配料

  配料是对各助剂按配比用量称量配制的过程。称量的准确与否对加工和制品质量有很大的影响。一般采用复查方式（即检查所配制物料总重）来检查称量的准确性。复查发现有问题的物料，一律不能使用。以免影响加工过程和制品质量。

  高混是将配置的物料按工艺要求，依次与ＰＶＣ树脂高速混合。在此过程中，在高温、高磨擦、高剪切的作用下，ＰＶＣ树脂细小颗粒、助剂均匀混合，水分和挥发物挥发，低熔点助剂熔化包覆在ＰＶＣ树脂表面或被ＰＶＣ树脂吸收。在此过程中，一般是通过调整混合温度控制混合质量，通常在１２０～１３０℃结束高速混合进入低速冷却混合，冷却到４０～５０℃时出料。温度的高低决定混合时间的长短，结束高混的温度过高，不仅耗时耗能，且易造成物料分解变色。温度低混合时间短，达不到很好的混合效果。此外，冷却混合的出料温度过高，物料容易结块分解；温度过低，影响混合效率。高速混合与低速冷却混合的时间应相匹配，严格掌握。同时应注意不能因低速冷却时间长而将两锅料加在一起混合冷却，那样会因加料过多影响混合质量。

  高混

  混合工序中常出现的问题是高速混合出料温度不准和高速捏合机的桨叶由于长期使用（１～２年）磨损，混合质量达不到要求。第一，应该经常用水银温度计检查校对温度传感器和显示表，以保证混合物料温度的准确。第二，高速捏合机桨叶磨损后表现为高混时间延长，当混合时间长到开始的一倍时间时，就须更换桨叶了，不然对混合效率和混合效果都有很大影响。

  挤出成型  挤出生产过程中，ＰＶＣ物料的塑化质量和熔体成型后的冷却定型工艺控制是影响ＰＶＣ异型材的主要因素。物料的塑化质量主要是由温度控制、挤出机转速、喂料螺杆转速比、挤出机扭矩及机头压力来决定的。温度控制应在１６５～１８５℃之间，温度过低不利于塑化，挤出机转动扭矩过大，物料较生，不易成型。温度过高，物料分解严重。ＣＰＥ冲击改性效果也和加工温度有很大的关系，最佳加工温度应在１７５℃。但不同的设备，温度控制也不相同，仅以某厂６５双螺杆挤出机的温度分布为例：一区 １７５℃、二区１７５℃、三区１７５℃、四区１７５℃、汇合芯处 １７０℃、机头１８５℃、１８５℃、１８５℃。机头前物料压力在４０～８０ＭＰａ，挤出机转动扭距在允许最高扭距的５０～７０％。真空排气压力在 －０．０４～－０．０６ＭＰａ。

  熔融的ＰＶＣ物料冷却过程中，ＰＶＣ大分子从运动状态被冷却冻结固定下来。为了避免冷却不均造成应力，不仅要求四周冷却速度均匀，而且要据挤出速度确定冷却速度。冷却速度过慢，有利于大分子的舒展，减少内应力的产生，但不利于高速挤出的要求。冷却速度过快，容易产生内应力，不利于耐冲击性能的提高。如果冷却效果不好，型材进入牵引机时容易变形。型材的冷却速度一定要与挤出速度匹配，一般型材在出冷却水槽后温度在４５℃～６５℃较为合适。另外，挤出成型的环境温度对型材的耐冲击性能也有一定影响，冬季室温低，挤出的型材容易发脆；夏季室温较高，挤出的型材耐冲击性能相对来说就较高。

  模具和配方

  模具与配方问题一般在试生产时表现突出，在正常生产时出现的型材耐低温冲击性能不好往往是由于原辅材料和加工工艺条件的原因，但修正模具与调整配方也能部分弥补其不足。

  模具

  模具在试模修整时应当注意对内腔室筋的修整，往往由于筋在冷却收缩时在与腔室壁面接触点处产生应力集中点。如图11所示。放大的Ａ视图为未到角的筋与壁的连接，收缩时 图11 模具内腔筋的修整 出现尖角，在低温冲击时容易破裂。Ｂ图为经过倒角形成Ｒ＝１的角的连接，收缩时呈现圆角，不再成为应力集中点被冲击破坏。

  模具中的压缩比是影响物料在模具中流动汇合后合模缝强度的关键，也是影响型材冲击强度的重要因素。物料在模具中的流动状态对制品性能影响很大。好的模具，物料在其中流动应是平稳的层流，无涡流现象。ＰＶＣ大分子链在流动中的内应力小，制品的强度大。差的模具，不仅生产不稳定，而且制品的力学性能也差，经常要用配方来调整，造成成本升高。

  当然，截面形状和壁厚也对型材的低温冲击性能有很大影响。

  配方

  配方问题多出在冲击改性剂ＣＰＥ和填料碳酸钙的加入量上。ＰＶＣ树脂是非结晶的极性高分子材料，由于分子间的极性键使得其刚性强而脆性大，但它又可以与许多高分子树脂和各种助剂相容，使自己的性能发生变化。可是通过加入增塑剂来提高ＰＶＣ材料的冲击强度的办法是不妥的。增塑剂的作用是减小ＰＶＣ分子间的作用力，使其变得柔软，增塑剂在增强ＰＶＣ韧性的同时，却也降低了ＰＶＣ的拉伸强度、刚性和耐热温度。每加入５％的增塑剂就会使ＰＶＣ材料的维卡软化温度下降５～１０℃（维卡柔软温度是ＰＶＣ塑料异型材的重要指标）。因此，制作ＰＶＣ塑料门窗异型材时不应该加增塑剂或者加增塑剂的量应小于５％，否则会严重影响塑料门窗的刚性、拉伸强度和耐热性能。

  改善ＰＶＣ型材的低温冲击性能一般加入具有高弹性的聚合物，即冲击改性剂。常用的冲击改性剂有ＣＰＥ（氯化聚乙烯）、ＡＣＲ（丙烯酸酯类）、ＥＶＡ（乙烯－醋酸乙烯共聚物）、ＭＢＳ（甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物）、ＡＢＳ（丙烯晴－丁二烯－苯乙烯共聚物）等。其中ＭＢＳ、ＡＢＳ不耐老化，不适宜作塑料门窗型材的冲击改性剂，ＥＶＡ与粉末状的ＰＶＣ树脂混合有一定困难，也很少使用。ＣＰＥ和ＡＣＲ是塑料门窗型材最合适的冲击改性剂。目前国内较多使用的是ＣＰＥ，价格低廉，使用方便。但ＣＰＥ的加入在改变ＰＶＣ冲击性能的同时也降低了材料的拉伸强度，不利于焊角强度的提高。而ＡＣＲ在这方面比ＣＰＥ要好，但价格较高，国内生产的也少。 加入冲击改性剂对型材的耐低温冲击能力有明显的提高。ＣＰＥ加入１４份以下ＰＶＣ低温冲击性能都是直线提高的，加入１４份以上其提高的速度逐步缓慢。因此ＣＰＥ的用量一般在６～１４份，更多的使用量是在８～１０份。加入过多的ＣＰＥ不仅使生产成本提高，同时型材拉伸强度还会下降，焊角强度也会下降。ＡＣＲ在改善ＰＶＣ冲击强度的同时对拉伸强度的影响比ＣＰＥ小，用其制造的塑料门窗焊接性能比ＣＰＥ要好。

  碳酸钙作为配方中的填料加入到型材中，可以提高型材的刚性，更主要的目的是可以降低成本。但提高碳酸钙的加入量，又会使型材的冲击性能降低。如果想加入较多的碳酸钙使成本降低，又不更多地降低材料的力学性能和加工性能，往往采用加入表面活化的碳酸钙和超细度的活化碳酸钙，例如加入８００目轻质活性碳酸钙要比加入３００目普通轻质碳酸钙，其制成的型材冲击性能要好。增大碳酸钙的加入量，应适当提高ＣＰＥ的加入量，以弥补冲击性能的降低。碳酸钙加入量在５～１５份为宜。

  此外，润滑剂的过量加入，会导致物料熔体通过分流锥后合模困难，使型材的合模缝强度不高，也是型材耐冲击性能下降的原因之一。综上所述，型材的冲击性能差是综合因素所造成的，应逐一分析，针对问题加以解决。