CN109735023A - 一种pvc改性硬质复合材料以及制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PVC改性硬质复合材料，包括PVC聚氯乙烯SH‑800；重质活性碳酸钙；100目以上填充料；复合稳定剂；发泡调节剂ZB730；白发泡剂HH‑JS；黄发泡剂AC4000；BASF氧化聚乙烯蜡OA‑6；PE蜡；玻璃纤维无碱；硅烷偶联剂；一种PVC改性硬质复合材料制备设备，包括挤出机，挤出机出口处的口模设置有冷却器，冷却器中的工件在牵引装置的拖动下进入切割装置，切割装置末端设置有收集台，所述牵引装置包括机架，所述机架内设置有纵向设置的气缸，气缸活动端固定有顶盖，机架设置有电动机，电动机通过传动带驱动链轮转动，链轮通过链条彼此传动，链轮驱动同轴的轧辊转动；本发明实施中，提高了阻燃、耐酸碱、抗压、抗冲击、抗疲劳强度和适用温度范围。

Description

一种PVC改性硬质复合材料以及制备设备

技术领域

本发明涉及复合材料以及制备设备领域，具体涉及一种PVC改性硬质复合材料以及制备设备。

背景技术

聚氯乙烯，英文简称PVCPolyvinyl chloride)，是氯乙烯单体vinyl chloridemonomer, 简称VCM在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。

普通PVC发泡板材也具有隔音、隔热、保温防水、阻燃、耐酸碱、防虫蛀、质轻减震的特性；适用温度：-50摄氏度—70摄氏度度。缺点是：适用温度在70摄氏度以下；抗压、抗冲击强度低，耐酸碱低，弹性模量低，握钉力低；只能应用于客车、火车车厢顶棚、箱体芯层、内部装潢、吊顶板、网板印刷、电脑刻字、广告标示、展板、标志用板 相册。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种PVC改性硬质复合材料以及制备设备，提高了阻燃、耐酸碱、抗压、抗冲击、抗疲劳强度和适用温度范围。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种PVC改性硬质复合材料，包括PVC聚氯乙烯SH-800；重质活性碳酸钙；100目以上填充料；复合稳定剂；发泡调节剂ZB730；白发泡剂HH-JS；黄发泡剂AC4000；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6；PE蜡；玻璃纤维无碱；硅烷偶联剂。

进一步地，按照以下重量份组成：PVC聚氯乙烯SH-800，50份；重质活性碳酸钙，50份；100目以上填充料，70份；复合稳定剂，3.2份；发泡调节剂ZB730，7份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.35份；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6，0.5份；PE蜡，0.4份；玻璃纤维无碱，8份；硅烷偶联剂，0.3份。

进一步地，还包括0.5重量份的氯化聚乙烯CPE135A。

进一步地，按照以下重量份组成：PVC聚氯乙烯SH-800，75份；重质活性碳酸钙，65份；100目以上填充料，50份；复合稳定剂，3.8份；发泡调节剂ZB730，10份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.4份；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6，0.5份；PE蜡，0.4份；氯化聚乙烯CPE135A，0.5份；玻璃纤维无碱，8份；硅烷偶联剂，0.3份。

进一步地，还包括0.4重量份的增白剂。

一种PVC改性硬质复合材料制备设备，包括挤出机，挤出机出口处的口模设置有冷却器，冷却器中的工件在牵引装置的拖动下进入切割装置，切割装置末端设置有收集台。

优选地，所述挤出机包括料斗，料斗底部通过铰盘进入机筒，机筒内设置有传送螺杆、加热块和温控器，机筒末端设置有口模。

优选地，所述牵引装置包括机架，所述机架内设置有纵向设置的气缸，气缸活动端固定有顶盖，机架设置有电动机，电动机通过传动带驱动链轮转动，链轮通过链条彼此传动，链轮驱动同轴的轧辊转动。

优选地，所述电动机与驱动链轮之间的传动带抵接有张紧轮。

优选地，所述顶盖侧面设置有与机架内壁滚动接触的铰链。

本发明的收益效果是：

提高了阻燃、耐酸碱、抗压、抗冲击、抗疲劳强度和适用温度范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述PVC改性硬质复合材料制备设备的示意图；

图2为本发明所述挤出机的示意图；

图3为本发明所述牵引装置的示意图；

图4为本发明所述受限自由发泡工艺的示意图；

图5为本发明所述机头内部流道的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明为：

一种PVC改性硬质复合材料，包括PVC聚氯乙烯SH-800；重质活性碳酸钙；100目以上填充料；复合稳定剂；发泡调节剂ZB730；白发泡剂HH-JS；黄发泡剂AC4000；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6；PE蜡；玻璃纤维无碱；硅烷偶联剂。

优选地，按照以下重量份组成：PVC聚氯乙烯SH-800，50份；重质活性碳酸钙，50份；100目以上填充料，70份；复合稳定剂，3.2份；发泡调节剂ZB730，7份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.35份；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6，0.5份；PE蜡，0.4份；玻璃纤维无碱，8份；硅烷偶联剂，0.3份。

优选地，还包括0.5重量份的氯化聚乙烯CPE135A。

优选地，按照以下重量份组成：PVC聚氯乙烯SH-800，75份；重质活性碳酸钙，65份；100目以上填充料，50份；复合稳定剂，3.8份；发泡调节剂ZB730，10份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.4份；BASF氧化聚乙烯蜡OA-6，0.5份；PE蜡，0.4份；氯化聚乙烯CPE135A，0.5份；玻璃纤维无碱，8份；硅烷偶联剂，0.3份。

优选地，还包括0.4重量份的增白剂。

一种PVC改性硬质复合材料制备设备，包括挤出机1，挤出机1出口处的口模2设置有冷却器3，冷却器3中的工件在牵引装置4的拖动下进入切割装置5，切割装置5末端设置有收集台6

进一步地，所述挤出机1包括料斗11，料斗11底部通过铰盘12进入机筒13，机筒13内设置有传送螺杆14、加热块15和温控器16，机筒13末端设置有口模2。

进一步地，所述牵引装置4包括机架41，所述机架41内设置有纵向设置的气缸42，气缸42活动端固定有顶盖43，机架41设置有电动机44，电动机44通过传动带驱动链轮45转动，链轮45通过链条46彼此传动，链轮45驱动同轴的轧辊47转动。

进一步地，所述电动机44与驱动链轮45之间的传动带抵接有张紧轮48。

进一步地，所述顶盖43侧面设置有与机架41内壁滚动接触的铰链49。

本实施例的一个具体应用为：

核心部件是挤出机、模具、冷却定型装置、牵引切割装置及控制系统。挤出机系统采用SJZS-80-156;SJZS-80-173型异向锥型双螺杆挤出机、其机筒、螺杆、动力传动系统设计符合工艺特点、挤出量大、物料剪切均匀，挤出效率高；模具采用结皮发泡板专用衣架式流道结构模具，可调整模唇，使物料发泡均匀并适应不同厚度的板材；冷却定型系统采用5组压板式结构、气压系统控制和油压系统控制；使板材尺寸精度控制简便；冷却系统设计的管路使板材冷却更加均匀和定型快速；牵引切割系统采取辊筒式组合牵引机，使牵引力测量调节简便；辊筒牵引机与宽幅切割电器同步控制，使板材切口平直。生产线采用挤出机全线联机智能控制，以PLC系统为主要控制手段，利用温度和压力等传感器与高精密的气动控制系统联合实现压力、温度等参数的闭环反馈控制，实现过程参数精密控制；

ＰＶＣ改性硬质结皮发泡材料生产线由预处理装置、挤出机、模具、冷却定型装置、牵引切割装置和收集装置组成，如图１所示。预处理装置由筛析装置、混合装置和干燥装置等组成；挤出机由挤压系统（螺杆、机筒）等、传动系统（电动机和减速器）等、加料系统和加热冷却系统所组成；模具赋于制品所需的基本尺寸形状；冷却定型装置将从机头挤出的聚合物快速而充分地冷却固化，使制品的形状稳定下来，并对其进行精整，获得截面尺寸准确和外表光亮的挤出物；

牵引装置用来均匀地引出制品，使挤出过程能连续稳定地进行；切割装置将连续挤出的制品按所需求的长度切割下来。最后收集台将切割下的硬制板材在切割中被割下的板料都以粉末的方式分散到空气中，污染坏境且浪费原料。所以在切割系统中应配备吸粉装置，用以回收切割下来的粉末。吸粉装置以电动机带动一个离心风扇产生的负压为动力吸取粉末，然后集中处理，离心风扇与吸粉管道布置在机器以外，回收的粉末可以在其他地方堆放，使之运输方便。横向同步切割系统需要切割锯横向切割进给和纵向跟随移动。

由于异向双螺杆挤出机的混合混炼功能弱，因此在挤出之前要设置配料、热混、冷混料工序。本技术采用SRL-Z系列热冷混合机组进行混料。物料的混料工序十分重要，物料混料质量的优劣直接影响挤出成型过程及制品外观与内在质量。物料混合温度过高提前分解，物料混合温度过低混合不良。因此物料混合工序密度控制是混合工艺的关键。生产投料顺序为：

碳酸钙25KG→（无碱）玻璃纤维1KG→复合稳定3.2KG→PVC25KG→（无碱）玻璃纤维1KG→碳酸钙25KG→（无碱）玻璃纤维1KG→加工助剂→PVC25KG→（无碱）玻璃纤维1KG→发泡调节剂6KG→回收料（磨粉状100目)20KG→（无碱）玻璃纤维→1KG→回收料（磨粉状100目)一直投完为止（料投入量一般为热混锅有效容积的65%）。

按比例将上续物料倒入上料斗，由螺旋输送机输送至高速混料机高速混合，待物料温度达到110℃时，启动冷混锅电机打开高速混料机放料阀，将物料全部放尽至冷混锅，关闭高速混料机和放料阀；待物料温度冷却到50℃以下时，打开冷混锅放料阀、将物料放至输送机料斗，由螺旋输送机将物料输送至挤出机料斗、供挤出机挤出。

PVC改性硬质结皮发泡挤出工艺：

1）挤出温度：为获得泡孔致密均匀、表面平整光洁的硬质ＰＶＣ结皮发泡制品，在生产中应严格控制各区间的温度。如果机筒和螺杆温度过高，物料容易提前发泡造成溶体破裂，板材表面粗糙；如果温度太低、物料塑化不完全、板材表面不平整；过渡体和模唇的温度应低于挤出温度，但温度太低会使溶体温度过低而失去弹性被拉断，温度过高会使溶体强度和弹性降低、泡孔破裂，表面产生空洞缺陷。物料挤出都经过加热、恒温和保温3个过程。

2）加热区在挤出机排气口前部（即一区输送断和二区压缩断）；恒温区在排气口后部（即三区排气段和四区计量段）；保温区主要由机头、过渡体和口模组成。

物料在加热区需要较大的热量，该区温度应该设定销高一些、以满足热量补充并且使机筒温度环境保持稳定；恒温区由于螺杆对物料的剪切和压延产生的内热超过物料的需要，该区应该设置加热与冷却双向温度控制装置,用以控制机筒的温度保持恒定,保证物料正常化与挤出成型,物料经过恒温区后已呈完全塑化状态,该区内热已不存在,为建立熔体压力需要设置加热片补充外热,产品试制发现,适合PCV改性硬质结皮发泡板材生产的各区温度:挤出机一区(160±5)℃、二区(155±5)℃、三区(155±5)℃、四区（160±5）℃、五区（160±5）℃、过度体（150±5）℃、模具一区(160±5)℃、二区(155±5)℃、三区(155±5)℃、四区（155±5）℃、五区（155±5）℃、六区（155±5）℃、七区（160±5）℃、测版（160±5）℃、模唇（125±5）℃、冷却定型装置一区恒温控制，二、三、四、五区冷却控制，模具各区冷却温度控制在15~40℃。

3）挤出速度及滞留时间，生产实践表明，螺杆转速与板材的挤出产量成正比，与板材的密度成反比，螺杆转越高，挤出速度快，熔体温升过快增加工艺控制的困难，但发泡程度均匀，制品表面质量好；相反，螺杆转速过低，挤出速度慢，会使熔体塑料化不良隆低生产效率，同时靠近模唇口发泡使板材表层粗糙。另外板材质量还受到物料在挤出机筒和口模内滞留时间太短，发泡剂分解不够，板材密度过大，滞留时间太长，容易发泡过度板材力学性能降低，螺杆转速应根据结皮发泡的不同工艺方法而定，螺杆转速和挤出速度根据板材厚度设置不同，一般不超过4mm/min,板材挤出速度为0.5~0.6m/min。

4）挤出压力、板材发泡成败的关健在于挤压力控制是否合适，螺杆转速、熔体温度及口模内流道的长短和压缩比对挤出压力都有很大影响。螺杆转速增加使熔体挤出压力升高，可以减小泡孔直径增加气泡数量，有利于发泡过程。另外物料塑化良好时，口模压力和电流都比较稳定，而物料塑化不良时，口模压力波动提高，电机电流增大而且不稳定；通常将主电机电流和口模压力的变化作为判断挤出温度控制是否适当的依据。

5）机头口模及冷却定型模具结构

机头口模的流道结构直接影响着制品的发泡倍率和挤出均匀性，影响制品的质量。本专利采用衣驾试挤出机头结构，机头内部流道由歧管区、扇形区、阻流区和模唇区组成，熔体流入歧管后，被歧管均匀分配到整个扇形区内，保证料（熔体）流在进入模唇区时的同向性，同时为控制口模中熔体的压力，设置阻流区降低熔体压力，保证料流动速度一致。流道各部分的长短设计应该特定压缩比要求保证物料发泡适度。

板材加工时,由于冷却定型模的结构尺寸调整成与机头口模的相同尺寸,故结皮发泡制品的密度和结皮层厚度取决于自由发泡受限制程度,需要适当调节冷却定型模和口模之间的距离,速度与定型牵引速度的比值及定型模的冷却强度。

PVC改性硬质结皮发泡制品是利用化学发泡剂发泡成型，发泡剂与其分解气体在溶体挤出口模前溶于溶体，挤出模口后，溶体内压、力度下降，使溶于溶体的气体过度饱和而发生相分离，形成大量微泡孔而发泡，表层气泡在冷却定型模的急剧冷却作用下来不及膨胀就被固定下来、在表面形成密度较高且光洁的结皮层，从而生产出ＰＶＣ改性硬质结皮发泡板材

上述操作中，相比较传统方式，提高了阻燃、耐酸碱、抗压、抗冲击、抗疲劳强度和适用温度范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种PVC改性硬质复合材料，其特征在于：包括PVC（聚氯乙烯）SH-800；重质活性碳酸钙；100目以上填充料；复合稳定剂；发泡调节剂（ZB730）；白发泡剂HH-JS；黄发泡剂AC4000；BASF氧化聚乙烯蜡（OA-6）；PE蜡；玻璃纤维（无碱）；硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的一种PVC改性硬质复合材料，其特征在于：按照以下重量份组成：PVC（聚氯乙烯）SH-800，50份；重质活性碳酸钙，50份；100目以上填充料，70份；复合稳定剂，3.2份；发泡调节剂（ZB730），7份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.35份；BASF氧化聚乙烯蜡（OA-6），0.5份；PE蜡，0.4份；玻璃纤维（无碱），8份；硅烷偶联剂，0.3份。

3.根据权利要求2所述的一种PVC改性硬质复合材料，其特征在于：还包括0.5重量份的氯化聚乙烯（CPE135A）。

4.根据权利要求1所述的一种PVC改性硬质复合材料，其特征在于：按照以下重量份组成：PVC（聚氯乙烯）SH-800，75份；重质活性碳酸钙，65份；100目以上填充料，50份；复合稳定剂，3.8份；发泡调节剂（ZB730），10份；白发泡剂HH-JS，1份；黄发泡剂AC4000，0.4份；BASF氧化聚乙烯蜡（OA-6），0.5份；PE蜡，0.4份；氯化聚乙烯（CPE135A），0.5份；玻璃纤维（无碱），8份；硅烷偶联剂，0.3份。

5.根据权利要求2或4所述的一种PVC改性硬质复合材料，其特征在于：还包括0.4重量份的增白剂。

6.一种PVC改性硬质复合材料制备设备，其特征在于：包括挤出机（1），挤出机（1）出口处的口模（2）设置有冷却器（3），冷却器（3）中的工件在牵引装置（4）的拖动下进入切割装置（5），切割装置（5）末端设置有收集台（6）。

7.根据权利要求6所述的一种PVC改性硬质复合材料制备设备，其特征在于：所述挤出机（1）包括料斗（11），料斗（11）底部通过铰盘（12）进入机筒（13），机筒（13）内设置有传送螺杆（14）、加热块（15）和温控器（16），机筒（13）末端设置有口模（2）。

8.根据权利要求6所述的一种PVC改性硬质复合材料制备设备，其特征在于：所述牵引装置（4）包括机架（41），所述机架（41）内设置有纵向设置的气缸（42），气缸（42）活动端固定有顶盖（43），机架（41）设置有电动机（44），电动机（44）通过传动带驱动链轮（45）转动，链轮（45）通过链条（46）彼此传动，链轮（45）驱动同轴的轧辊（47）转动。

9.根据权利要求8所述的一种PVC改性硬质复合材料制备设备，其特征在于：所述电动机（44）与驱动链轮（45）之间的传动带抵接有张紧轮（48）。

10.根据权利要求8所述的一种PVC改性硬质复合材料制备设备，其特征在于：所述顶盖（43）侧面设置有与机架（41）内壁滚动接触的铰链（49）。