邓颖超照片
李静;刘浩;王晶;刘容德
【摘 要】研究了拉伸取向工艺条件、聚合度、“鱼眼”数和杂质粒子数对拉伸取向后PVC材料力学性能的影响,结果表明:适宜的拉伸取向工艺条件为加热温度100 ℃,拉伸取向倍率1.3倍,拉伸取向速率150 mm/min;PVC树脂的平均聚合度以1 000为宜,且“鱼眼”数和杂质粒子数越少越好. 【期刊名称】《聚氯乙烯》
游戏中的数学【年(卷),期】2017(045)005
【总页数】6页(P15-20)枭之城
【关键词】PVC;拉伸取向;温度;拉伸速率;拉伸倍率;聚合度
【作 者】李静;刘浩;王晶;刘容德
【作者单位】中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院,山东淄博255400;中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院,山东淄博255400;中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院,山东淄博255400;中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院,山东淄博255400
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ325.3
PVC-O管材是把挤出成型的PVC-U管材经过二次预热后进行轴向拉伸和径向扩张，使材料中的PVC大分子链在两个扩张方向上有序排列，然后快速冷却至PVC玻璃化转变温度以下，从而对取向的分子链进行固定[1]。通过双轴取向加工，PVC分子链形成交织的网状片层结构。这样，即便是在使用或铺设过程中产生了点负载缺陷、开裂等现象，这种分子的片层结构也能阻止裂纹扩展，大幅提高了管材的韧性和强度，使得PVC-O管材兼具高强度、高模量和高韧性，打破了PVC增强和增韧的矛盾[2]。 PVC-O管材主要用于：①给水用管道市场，比如饮用水和农业用水的给水管道，具有耐久、耐压、输水能力强、易运输、易搬运和易铺设等优点。②矿山用管道，矿山的环境特
别恶劣，且安全要求特别严格，强度大、韧性高、抗冲击、耐腐蚀和质量轻的PVC-O管道有明显的竞争优势。③非开挖铺设和修复用管道市场。④燃气管网，PVC-O管道可用于燃气管网的末端输配管网，其材料费、铺设费用和全寿命周期的维护费用较低。⑤排水主干管道。⑥其他有周期性压力波动以及较高安全等级的场合[3]。 PVC-O管材的质量由2方面决定：①PVC-U管坯的质量。用于生产PVC-O管材的PVC-U管坯须有良好的延展性、适宜的塑化度、无晶点和杂质、径向和轴向的壁厚均匀一致，这样才能尽量避免管坯在双向拉伸时产生壁厚不均、拉伸破裂等问题。为确保PVC-U管坯具有以上性能，必须确保PVC树脂具有良好的加工性能、较高的热拉伸伸长率以及较少的“鱼眼”和杂质。②拉伸取向设备及其工艺,包括管坯的加热温度、拉伸取向速度、拉伸取向倍率等。在拉伸取向设备及其工艺确定的情况下，由较高质量的PVC树脂所生产的PVC-U管坯能够生产出质量稳定的PVC-O管材，且在生产过程中拉伸破裂的概率较低，产品废品率低，能够确保PVC-O管材的大规模连续生产。
笔者主要研究了拉伸取向工艺条件和PVC树脂的性能对PVC材料性能的影响。
1.1 试验原材料
主要的试验原材料见表1。
1.2 试验设备
主要试验仪器及设备见表2。金钩月饼
1.3 测试方法与标准
(1)平均聚合度：按照GB/T 3401—2007《用毛细管黏度计测定聚氯乙烯树脂稀溶液的黏度》中方法A测试。
(2)杂质粒子数：按照GB/T 9348—2008《塑料 聚氯乙烯树脂 杂质与外来粒子数的测定》测试。
(3)混料工艺条件：试验配方为PVC树脂，100份；稳定剂，2.0份；硬脂酸钙，1.0份；石蜡，0.3份；PE蜡，0.2份；碳酸钙，10份。先在1 400 r/min的转速下高速搅拌至110 ℃，出料，于冷却搅拌机中降温至40 ℃，放料待用。
(4)拉伸取向试验方法：首先按照试验配方混料，挤出为DN110的管材，从管材上沿轴向或
径向截取一定长度的试样，将试样放入带有加热和恒温功能的拉力机中在一定的温度下加热15 min，然后按某一速率拉伸取向到一定倍率后拉力机自动停止，立即开启冷风机使试样快速冷却，冷却后的试样即为拉伸取向后的试样。
(5)拉伸强度：按照GB/T 1040.2—2006《塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》测试，1A型样条，拉伸速度为20 mm/min。
(6)冲击强度：按照GB/T 1043.1—2008《塑料 简支梁冲击性能的测定 第1部分:非仪器化冲击试验》测试，A型缺口。
(7)SEM观察：选用环氧树脂包埋体系，根据实验室环境湿度，按适当比例配成包埋液。包埋样品后将包埋液置于烘箱内，分别在35、45、60 ℃的条件下各恒温12 h。将包埋块用超薄切片机切出断面，喷涂金属薄膜，通过SEM观察。
2.1 拉伸取向工艺条件对PVC材料性能的影响
2.1.1 拉伸取向倍率
分别沿轴向和径向在DN110管材上取样，在加热温度100 ℃、拉伸速率150 mm/min的条件下进行1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍率的拉伸取向，将拉伸取向后的试样仿形，测试轴向取样样品的拉伸强度以及径向取样样品的冲击强度，结果如图1所示。
由图1可看出：随着拉伸取向倍率的增加，PVC材料的拉伸强度逐渐增大；冲击强度先增加后下降，在拉伸取向倍率为1.3倍时达到最大值。
2.1.2 拉伸取向速率
分别沿轴向和径向在DN110管材上取样，在加热温度100 ℃、拉伸取向倍率1.3倍的条件下进行拉伸取向速率20、50、100、150、200 mm/min的拉伸取向，将拉伸取向后的试样仿形，测试轴向取样样品的拉伸强度以及径向取样样品的冲击强度，结果如图2所示。
由图2可看出：当拉伸取向速率为150 mm/min时，拉伸取向后的PVC材料具有较高的拉伸强度和冲击强度。
2.1.3 加热温度
axara
分别沿轴向和径向在DN110管材上取样，分别在60、70、80、90、100、110、120、130 ℃的温度下加热20 min，在拉伸取向倍率1.3倍、拉伸取向速率150 mm/min的条件下拉伸取向，将拉伸取向后的试样仿形，测试轴向取样样品的拉伸强度以及径向取样样品的冲击强度。在试验过程中发现，加热温度低于90 ℃时试样不易被拉伸取向，因此未测试其力学性能，其他温度下的测试结果如图3所示。
由图3可看出：在加热温度为100 ℃时，PVC材料具有较高的拉伸强度和冲击强度。
文史哲2.1.4 小结
通过以上试验，获得了拉伸取向PVC材料的适宜工艺条件：烘箱加热温度为100 ℃，拉伸取向倍率为1.3倍，拉伸取向速率为150 mm/min。
2.2 取样方向对PVC材料性能的影响
在加热温度100 ℃、拉伸取向倍率1.3倍、拉伸取向速率150 mm/min的条件下，分别沿轴向和径向在DN110管材上取样并进行拉伸取向，将得到的试样仿形制样，测试其力学性能，并与未取向的试样进行对比，结果如表3所示。
由表3可看出：拉伸取向后，轴向和径向取样的PVC材料的拉伸强度、断裂拉伸应变及冲击强度均明显高于未拉伸取向的；同时，轴向取样PVC材料的拉伸强度较径向取样的高，而径向取样PVC材料的冲击强度较轴向取样的高。
2.3 SEM观察
拉伸取向前后的拉伸样品和冲击样品断面的SEM照片见图4～图7。由图4～图7可知：拉伸取向后的冲击样条断面呈细小片状分层结构，而未拉伸取向的冲击样条断面齐整；拉伸取向后的的拉伸样条断面为多细丝状，而未拉伸取向的拉伸样条断面齐整。
2.4 聚合度对PVC材料性能的影响
将PVC 树脂S-800、S-1000、S-1200、S-1300(平均聚合度分别为800 、1 000、1 200、1 300)按试验配方进行混料，将混合好的物料开炼出片后，于热模压机中压制成片材。从压制好的片材上裁样，在100 ℃、拉伸取向速率150 mm/min、拉伸取向倍率1.3倍的条件下拉伸取向，将得到的样条仿形，测试其拉伸性能和冲击性能，结果见图8、图9。
测试结果表明：未拉伸取向PVC材料的拉伸强度和冲击强度随着PVC树脂平均聚合度的增
加而呈增大的趋势；拉伸取向后PVC材料的拉伸强度和冲击强度大幅提升，且也随平均聚合度的增加而呈增大趋势。
随着平均聚合度的增大，PVC树脂的加工性能变差。S-1200和S-1300树脂的片材样品表面不光滑，边缘不平整，若进行PVC-O管材的加工产品质量很难达到要求。增加加工改性剂和润滑剂的用量可改善S-1200和S-1300树脂的加工性能，加工后产品表面变得平整、光滑，但其拉伸强度和冲击强度会大幅下降。S-1000树脂可兼顾较好的力学性能和加工性能，因此选择S-1000树脂作为PVC-O管材的基础树脂。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议