PVC的性能及其包装制品配方

PVC的性能及其包装制品配方聚氯乙烯是应用广泛的通用型热塑性塑料。它具有如下一些特性：是一种热敏性、热塑性、无定形聚合物。纯PVC树脂粉在温度超过100℃时就开始分解，150~170℃时大量快速分解，在还未达到PVC的熔融温度213.5℃之前就全部分解了。为此，PVC不能在没有稳定剂的条件下进行热熔融加工成型.PVC树脂很容易通过增添各种助剂来达到改性的目的。改性的范围广，因而应用广泛。从软质到硬质，从建材、农业到包装电器等，几乎涉及所有国民经济和生活的各个领域；PVC具有良好的透明性、电绝缘性及阻燃性；PVC树脂本身无毒，但其单体氯乙烯是强致癌性物质；PVC可以挤出、压缩、压延、注射，其乳液型树脂可以浸渍、搪塑、喷塑等成型加工。PVC树脂按其聚合方法可以分成四种类型：乳液树脂、悬浮树脂、本体树脂及溶液树脂。我国市场上，85%是悬浮树脂，其余则是乳液树脂。悬浮树脂添加各种助剂后，可以进行各种热熔融成型加工，乳液树脂添加各种溶剂后可以成为乳胶液，进行涂塑、浸渍加工。悬浮树脂按分子量的大小分类，可以分成以下7类：第1类分子量最大，用作高级的电缆料，第2类用作一般性电缆料，第3类为软质PVC制品，第4类为硬质制品，第5类为唱片料，第6类为生产过氯乙烯树脂的原料，第7类分子量最小，常用作胶粘剂、涂料等。PVC配方的原则是：根据制品的使用场合和使用要求；根据原辅材料的来源和价格；根据现有的生产设备和生产条件。同一种产品可以使用不同的多个配方并以不同的生产工艺进行生产。因此，配方的重点是要在全面满足产品使用要求的前提下，选择价格最低廉、最容易成型的工艺来生产。因此，要求技术人员对PVC生产工艺和配方中的原辅材料必须有非常深刻的了解，否则是很难做得到的。塑料包装用PVC配方应注意以下几点：PVC制品有软质和硬质之别，一般把增塑剂用量≤10PHR的制品称为硬质PVC制品。PHR是配方的一种表示方法，即：每100份重量的树脂粉，所需添加的其它材料的重量份数；配方的另一种表示方法是重量%表示。增塑剂含量在10-40PHR的PVC制品为半硬质制品。增塑剂含量≥40PHR的为软质制品。由此可以得知，增塑剂是调节PVC硬度的重要措施。此外，它还有降低PVC的加工温度，提高PVC熔融下的流动性的作用。如前所述，PVC是一种热敏性塑料，遇热极易分解、氧化、老化。因此，PVC配方中需添加热稳定剂，提高其熔融加工时的耐热性，防止热分解后才能进行熔融加工。一般PVC配方中，热稳定剂的含量应在5-8PHR之间。少了，不足以稳定PVC受热分解；多了，则会提高PVC的熔融加工温度，使PVC的流动性变坏，不利于熔融流动加工性。为了提高PVC的可熔融加工性，PVC配方中应添加加工助剂。实践证明，对于硬质PVC制品来说，不添加加工助剂是无法进行挤出成型等加工的。而对于软质PVC制品来说，无加工助剂时，成型也是比较困难的。因此，加工助剂也是PVC配方中必须添加的重要成份。PVC加工助剂是一些同PVC有良好相容性的丙烯酸树脂以及氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、甲基苯乙烯聚合物等。添加的量，一般为3-5PHR配方中，ACR和CPE添加太多，超过12PHR时，由于其具有减小内摩擦力的作用，会发生挤不出去的问题，产生断料而停机。PVC加工助剂加入PVC制品配方中，除了可以提高PVC熔融状态下的流动性，有利于成型外，还具有提高PVC韧性的作用。一般PVC制品比较脆，容易因冲击过大而断裂。因此，添加加工助剂，还具有提高PVC制品韧性、提高PVC部冲击强度，特别是低温冲击强度的作用。聚氯乙烯树脂本身并无毒，但是单体氯乙烯却是一种强致癌性物质。用于食品及药品包装的PVC树脂应是无毒的。因此，世界各国规定，树脂粉中单体含量应在1PPM以下，配方中所有添加剂均应是无毒的。PVC本身是无定形聚合物，因而透明性较好。如果是透明配方，则应选择透明性好的添加剂，尽量减少不透明的固体无机物质的添加。为了改善PVC的冲击韧性和热敏性，提高可成型性，还使用氯乙烯同其它单体的共聚合方法，例如：聚乙烯同醋酸乙烯酯的共聚物—氯醋树脂；氯乙烯同丙烯酸酯的共聚物；氯乙烯、乙烯、醋酸乙烯酯的三元共聚物等，它们都具有良好的内增塑现象，可减少增塑剂的用量，并有高度的柔软性、增塑韧性、冲击性。PVC包装薄膜的配方PVC包装薄膜包括食品和药品用的无毒的PVC吹胀薄膜、PVC挤出流涎膜、PVC压延薄膜，除了用于食品和药品的单层包装外，还可用于PVC/LDPE医药安瓿用复合基膜。PVC包装膜亦可用于集装袋、箱的包装、工业品包装等。PVC热收缩薄膜热收缩薄膜是目前世界上使用相当广泛的包装制品，PVC热收缩薄膜的生产工艺：粉状PVC树脂→配方→混合→挤出造粒→挤出吹膜(厚膜)→冷却→沸水加热到高弹态→纵向或横向拉伸→冷却辊冷却→收卷。由于PVC是一种非结晶型，即典型的无定形聚合物，因此，PVC热收缩薄膜也可以直接由挤出机挤出厚膜后，稍加冷却到115-145℃(未增塑的PVC)的高弹态直接单向或双向拉伸后成为收缩膜，只需在口模处稍加改动即能实施。无毒PVC透明食品包装用热收缩薄膜配方PVC树脂粉100份重DOP增塑剂5PHRACR3.5PHRCPE3PHR无毒有机锡稳定剂2.5PHR环氧大豆油4PHR硬脂酸丁脂0.4-1PHR半透明PVC热收缩薄膜配方(无毒)PVC100份重DOP5~10PHRABS3~5PHRCPE3PHR环氧大豆油1~3PHR无毒液体钙锌复合稳定剂3PHR无毒有机锡稳定剂0.5~1PHR硬脂酸0.5PHR石蜡0.5PHR无毒着色PVC热收缩薄膜配方PVC100份重DOP5PHRABS3~5PHRCPE3~5PHR浓缩PVC色母料4PHR环氧大豆油3~5PHR液体钡锌稳定剂4PHR硬脂酸锌1.5PHR硬脂酸丁酯3PHR石蜡0.5PHRPVC热收缩薄膜在混炼时，可采用高速搅拌机混合，高速搅拌时最高温度不要超过100℃，然后冷却下搅拌，混合后的粉末进行挤出造粒，挤出造粒温度分布如下：120℃/135℃/175℃/185℃/185℃.口模处180℃挤出切粒。挤出吹膜温度分布同造粒：120~135℃/165~175℃/185~187℃，口模挤出厚膜185℃，冷却到115~120℃下直接横向吹胀和/或纵向快速牵引，冷却到室温成产品。PVC缠绕膜配方缠绕膜又叫自粘膜、拉伸膜，其性能要求是有良好的粘弹性、良好的缠绕拉伸性，表面要有一定的发粘性，这样才能使拉伸的力变成粘弹力紧紧地包裹住商品。使PVC塑料具有良好粘弹性的方法是在PVC树脂中添加氯丁橡胶、丁腈橡胶以及VA含量大于40%的EVA等富于弹性的材料，以提高PVC的粘弹性的同时提高PVC薄膜的拉伸强度、冲击强度。在PVC树脂添加适量的增塑剂也可提高PVC粘弹性。为了使PVC缠绕膜表面具有粘涩性，可以添加与PVC相容性并不好的增量增塑剂或副增塑剂、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪醇类等润滑剂。在加工温度和剪切力下，这些与PVC树脂相容性有限的材料会迁移到薄膜表面，使薄膜表面发粘，产生缠绕薄膜所需要的表面粘滞力量。PVC缠绕膜配方如下：PVC树脂100份重DOP增塑剂15PHRDBP增塑剂5PHRACR3PHR丁腈橡胶P83粉末7PHRCPE3PHR油酸酰胺1.2PHR无毒有机锡稳定剂2.5PHR环氧大豆油5PHR硬脂醇1PHR挤出法或压延法生产PVC薄膜温度的设定，同配方增塑剂的含量有很大关系，增塑剂提高，成型温度可降低，例如：配方中增塑剂量10PHR以下时，硬质PVC薄膜成型温度最高为170~185℃左右；增塑剂在20~30PHR时，成型温度可降低为160~175℃左右。应注意PVC是热敏性塑料，在机筒内不能停留时间过长。塑料配方设计十大要点配方设计的关键为选材、搭配、用量、混合四大要素，表面看起来很简单，但其实包含了很多内在联系，要想设计出一个高性能、易加工、低价格的配方也并非易事，需要考虑的因素很多1树脂的选择1.1树脂品种的选择树脂要选择与改性目的性能最接近的品种，以节省加入助剂的使用量。如耐磨改性，树脂要首先考虑选择三大耐磨树脂PA、POM、UHMWPE。如透明改性，树脂要首先考虑选择三大透明树脂PS、PMMA、PC。1.2树脂牌号的选择同一种树脂的牌号不同，其性能差别也很大，应该选择与改性目的性能最接近的牌号。如耐热改性PP，可在热变形温度100~140℃牌号范围内选择，我们要选用本身耐热140℃牌号，具体如大韩油化的PP4012。1.3树脂流动性的选择配方中各种塑化材料的粘度要接近，以保证加工流动性。对于粘度相差悬殊的材料，要加过渡料，以减小粘度梯度。如PA66增韧、阻燃配方中常加入PA6作为过渡料，PA6增韧、阻燃配方中常加入HDPE作为过渡料。不同加工方法要求流动性不同不同品种的塑料具有不同的流动性，按此将塑料分成高流动性塑料、低流动性塑料和不流动性塑料，具体如下：高流动性塑料-PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等。低流动性塑料-PC、PPS、MPPO等。不流动性塑料-F、PPO等。同一品种塑料也具有不同的流动性，主要原因为分子量、分子链分布的不同，所以同一种原料分为不同的牌号。不同的加工方法所需用的流动性不同，所以牌号分为注塑级、挤出级、吹塑级、压延级等1.4树脂对助剂的选择性PPS不能加入含铅和含铜助剂。PC不能用三氧化锑，可导致解聚。助剂的酸碱性，应与树脂的酸碱性一致，否则会引起两者的反应2助剂的选择2.1按要达到的目的选用助剂按要达到的目的选择合适的助剂品种，所加入助剂应能充分发挥其预计功效，并达到规定指标。规定指标一般为产品的国家标准、国际标准，或客户提出的性能要求。助剂的具体选择范围如下：增韧—选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料。增强—选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维。阻燃—溴类（普通溴系和环保溴系）、磷类、氮类、氮磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物。抗静电—各类抗静电剂。导电—碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和粉，金属氧化物。磁性—铁氧体磁粉，稀土磁粉包括钐钴类、钕铁硼类、钐铁氮类，铝镍钴类磁粉三大类。导热—金属纤维和粉末，金属氧化物、氮化物和碳化物，碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和炭纳米管，半导体材料如硅、硼。耐热—玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和B晶型成核剂。透明—成核剂，对PP而言a晶型成核剂的山犁醇系列效果最好。耐磨—石墨、二硫化钼、铜粉等。绝缘—煅烧高岭土。阻隔—云母、蒙脱土、石英等。2.2助剂对树脂具有选择性红磷阻燃剂对PA、PBT、PET有效。氮系阻燃剂对含氧类有效，如PA、PET、PBT等。成核剂对共聚聚丙效果好。玻璃纤维耐热改性对结晶性塑料效果好，对非晶型塑料效果差。炭黑填充导电塑料，在结晶性树脂中效果好。3助剂的形态同一种成分的助剂，其形态不同，对改性作用的发挥影响很大。3.1助剂的形状纤维状助剂的增强效果好。助剂的纤维化程度可用长径比表示，L/D越大、增强效果越好。这就是为什么我们加玻璃纤维要从排气孔加入，熔融状态比粉末状有利于保持长径比，减小断纤几率。圆球状助剂的增韧效果好、光亮度高。硫酸钡为典型的圆球状助剂，因此高光泽PP的填充选用硫酸钡，小幅度刚性增韧也可用硫酸钡。3.2助剂的粒度粒度越小，对填充材料的拉伸强度和冲击强度有益。阻燃剂的粒度越小，阻燃效果就越好。例如水合金属氧化物和三氧化二锑的粒度越小，达到同等阻燃效果的加入量就越少。助剂粒度对配色的影响着色剂的粒度越小，着色力越高、遮盖力越强、色泽越均匀。但着色剂的粒度不是越小越好，存在一个极限值，而且对不同性能的极限值不同。对着色力而言，偶氮类着色剂的极限粒度为0.1um，酞箐类着色剂的极限粒度为0.05um。对遮盖力而言，着色剂的极限粒度为0.05um左右。助剂粒度对导电性能的影响以炭黑为例，其粒度越小，越易形成网状导电通路，达到同样的导电效果加入炭黑的量降低。但同着色剂一样，粒度也有一个极限值，粒度太小易于聚集而难于分散，效果