聚氯乙烯人造革压延发泡工艺探讨.pdf

聚氯乙烯人造革压延发泡工艺探讨 周 琼1 王 慧1 曹有华1 李 胜2 11 青岛科技大学高分子科学与工程学院 山东 青岛 266042 21 青岛丹德林科技有限公司 山东 青岛 266032 摘 要 分析了纯放热性发泡剂 AC 与吸 放热复合发泡剂 DDL 105 DDL 107 的分解特性和发泡特性 通过改变 工艺条件和基础配方 探讨 PVC相对分子质量 发泡剂分解特性 DOP 用量 CaCO3用量对人造革发泡倍率 泡孔结 构的影响 发现 DDL 105 DDL 107 AC 三种发泡剂的发泡特性与其分解特性对应 选择 PVC S 700 为基料 及适量 DOP 和 CaCO3 发泡倍率与泡孔结构较理想 关 键 词 聚氯乙烯 人造革 发泡剂 中图分类号 TQ325 3 文献标识码 B 文章编号 1001 O9278 2003 04O0068O 04 Study on Foaming Conditions for Foamed PVC Artificial Leather ZHOU Qiong1 WANG Hui1 CAO You hua1 LI Sheng2 1 College of Polymer Science and Engineering Qingdao University of Science and Technology Qingdao 266042 China 2 Qingdao Dandelion T echnological Limited Joint Stock Company Qingdao 266032 China Abstract Decomposition and blowing characteristic of the exothermic blowing agent AC and endo exothermic compound blowing agents DDL 105 and DDL 107 were analyzed Influences of molecular weight of PVC contents of DOP and CaCO3on expansion factor and cell structure of the leather were in vestigated It is noted that the foaming capacity of the three foaming agents DDL 105 DDL 107 and AC corresponds to their decomposition feature respectively The expansion factor and cell structure be come ideal when the leather is made of PVC S 700 and right contents of DOP and CaCO3 Key words poly vinyl chloride artificial leather blowing agent 发泡剂是影响人造革制品性能最重要的因素 其 分散性 分解温度 分解速率 发气量及分解时的热效 应都对制品的质量与产量产生很大影响 1 为适应不 同产品要求 需对配方进行调整 由此会引起塑化和发 泡温度的相应变化 如要得到较硬的发泡人造革 需减 少增塑剂用量 此时发泡剂的起始分解温度应同步提 高 以适应加工的需要 2 另外 产品的厚度 发泡倍 率及生产效率都与发泡时间有关 发泡时间主要由发 泡剂的分解特性决定 发泡剂分解温度过低 即在混 炼时分解 发泡分解的气体外逸 分解温度过高 发泡 剂在烘箱内不分解或分解不充分 使发泡剂利用率低 造成发泡倍率不足 若继续升高烘箱温度或延长发泡时 间 容易造成熔体强度过低 出现并泡或串泡现象 3 4 PVC 泡沫人造革越来越大的市场需求 对生产工 收稿日期 2002O09O27 艺 配方设计以及新型助剂的研制开发等方面提出了 更高的要求 探讨 PVC 相对分子质量 发泡剂分解特 性 DOP 用量 CaCO3用量对人造革发泡影响的规律 对提高人造革质量与稳定性有实际意义 1 实验原料 PVC 工业级 齐鲁石化公司 偶氮二甲酰胺 AC 工业级 南京铜山化工厂 CaCO3 工业级 天津化工原料厂 发泡剂 DDL 105 DDL 107 工业级 济南奥科化 工有限公司 DOP 等其它助剂 工业级 2 结果与讨论 211 发泡剂 AC DDL 105 DDL 107 的分解特性 发泡剂应能满足动态发泡工艺的要求 首先 发 第 17 卷 第 4 期中 国 塑 料Vol 17 No 4 2003 年 4 月CHINA PLASTICSApr 2003 泡剂热分解温度能与树脂加工温度相适应 其次发泡 剂应能满足动态发泡工艺的要求 即能在短时间内实 现可控性 发泡剂发气过程应既无突发性 发气量和发 气速率又不能太小 再次 为了保证制品性能稳定 动 态成型过程熔体粘度不宜波动太大 因此发泡剂最好 吸放热平衡 或接近平衡 因此有必要对现有发泡剂 进行研究 从动力学和热力学等角度进行表征 5 由发泡剂 DDL 105 107 和AC 在 180 e 时分解曲 线 图 1 可以看出 DDL 105 的发气量为 187 mL g DDL 107 的发气量为 196 mL g AC 的理论平衡发气 量为 220 mL g 但 DDL 105 107 分解过程平稳 无突 发特性 在人造革加工中可平稳分解 1 DDL 105 2 DDL 107 3 AC 图 1 发泡剂热分解曲线 Fig 1 Thermal decomposition curves of the three blowing agents DSC 曲线可以反映出发泡剂的吸 放热分解反应 的峰温和相应的热焓值 由三种发泡剂分解的 DSC 曲 线 图 2 可见 DDL 107 在 16417 e 出现吸热峰 焓为 31212 J g 在 21514e 产 生 一 放 热 反 应 焓 为 24213 J g 发泡剂整体反应焓为 6919 J g 即该发泡 剂为吸 放热发泡剂 总体为吸热 分解过程比 DDL 105 缓慢 但最终发气量比 DDL 105 大 1 DDL 105 2 DDL 107 3 AC 图 2 发泡剂分解 DSC 曲线 Fig 2 DSC curves of decomposition of the blowing agents 发泡剂分解动力学与热力学特性见表 1 表 1 三种发泡剂的分解热力学及动力学特性 Tab 1 Comparison of decomposion thermodynamic and dynamic characteristics of the three kinds of foaming agents 发泡剂ACDDL 105DDL 107 吸热峰温度 e251151821816417 放热峰温度 e22612176 021514 分解总焓 J g 1 56417 61136919 平衡发气量 mL g 1 220187196 212 PVC相对分子质量对发泡特性的影响 PVC 的加工温度与相对分子质量 增塑剂用量 填 充剂用量等有关 使用三种不同聚合度 PVC PVC S 700 PVC S 1 000 和 PVC S 1 300 悬浮法 制备发 泡人造革 PVC 在 130 140 e 为皮革状 呈可塑性 发现相对分子质量越高 塑化温度越高 不同聚合度 PVC 发泡倍率见图 3 1 PVC S 700 2 PVC S 1 000 3 PVC S 1 300 图 3 不同聚合度 PVC 发泡倍率比较 Fig 3 Effect of foaming time on the expansion factor of different kinds of PVC 由图 3可以看出 随着时间的增加 发泡倍率逐渐 变大 并且从总体上看 PVC S 700 的发泡倍率较高 这是由于在同一熔融温度下 聚合度低的熔体粘度小 张力小 泡孔增大容易 聚合度高的熔体粘度大 张力 大 要使其发泡 发泡剂发气量要大 发泡倍率相应低 图 4 表明 PVC 相对分子质量对泡孔结构的影响 较大 随相对分子质量增大 泡孔平均直径增大 独立 性下降 这是因为随 PVC 相对分子质量增加 熔体粘 度增大 泡孔的成核与增长困难 而且聚合物的分子增 大 发泡剂在其中的分散性较差 最终造成泡孔结构随 PVC 相对分子质量的增大而下降 但选择相对分子质 量大的 PVC 制备的人造革其强度 耐磨性等有所提 高 213 发泡剂种类的影响 AC 为高效发泡剂 发气量大 其分解物无毒 无 臭 不 污 染 是 制作 发 泡 人 造革 的 常 用 发 泡 剂 DDL 105和 DDL 107 是吸 放热型发泡剂 对温度的 2003 年 4 月中 国 塑 料 69 a PVC S 700 b PVC S 1 000 c PVC S 1 300 图 4 不同聚合度 PVC 制备发泡人造革样品的泡孔结构 发泡条件 225 e 60 s Fig 4 Effect of polymerization degree of PVC on cell structures Foaming condition 225 e 60 s 依赖性小和分解突发性低 发泡过程平稳可控 图 5 为不同发泡剂的发泡倍率 1 AC 2 DDL 105 3 DDL 107 图 5 不同种类发泡剂的发泡倍率 Fig 5 Effect of foaming time on expansion factor with different blowing agents 由图 5 可以看出 DDL 105 和 DDL 107 作为发泡 剂时 整个发泡过程中的发泡倍率随发泡时间的延长 而逐步增大 泡孔随发泡倍率增加而逐渐增大 无明显 的突变 相对地 DDL 107 发泡过程更平缓 而用AC 作 发泡剂则存在突发性 前期发泡倍率较小 而后发泡倍 率迅速增加 且发泡倍率超过 415 倍时 样品外表粗 糙 即使目测也能发现严重并泡 串泡现象 这与它们 的分解特性相吻合 214 DOP 用量的影响 PVC 受热时 分子链热运动变得激烈 使分子链间 的作用削弱 间隔也增大 此时增塑剂分子插入 PVC 分子链中 即使在冷却时增塑剂仍然留在原来位置上 从而阻碍了PVC 分子链的接近 使 PVC 分子链的微小 热运动变得容易 PVC 也就成为了柔软的塑料 增塑剂 含量越大 PVC 的塑化温度越低 制品越柔软 从图 6 可以看出 当体系中发泡剂含量不变时 随 发泡时间 s 1 50 2 60 3 70 4 80 图 6 不同发泡时间下 DOP 含量对发泡倍率的影响 Fig 6 Expansion factor as a function of contents of DOP at different foaming time 着 DOP 含量的增大 同一发泡时间 样品发泡倍率越 大 这是因为体系的粘度随 DOP 含量的增加而变小 使得发泡倍率随之增大 泡孔是衡量发泡人造革质量的重要方面 泡孔孔 径越小 越均匀 说明泡孔的质量越好 泡孔质量好的 人造革弹性好 手感好 不容易有疲劳痕和死纹 还可 以减少原料损耗 降低成本 图 7 给出了不同 DOP 含 量对泡孔的影响 从图 7 可知 刚开始时 体系中 DOP 含量不大 熔 体强度大 熔融粘度高 发泡困难 所以泡孔很大 随着 DOP 量的增大 体系的粘度降低 发泡变得容易 泡孔 变小 到了后期 DOP 含量过大 体系粘度过低 就容易 出现并泡现象 所以 DOP 的含量应适中 215 CaCO3用量的影响 加填料的目的是为改变泡沫塑料的性能和降低成 本 CaCO3是常用的填充材料 其特点是来源广泛 价 格便宜 吸油性低 不会损耗 PVC 中的油性增塑剂 由图 8可以看出 随着 CaCO3含量的增大 体系的 70 聚氯乙烯人造革压延发泡工艺探讨 DOP 含量 份 a 30 b 40 c 50 d 60 e 70 f 80 图 7 DOP 含量对泡孔结构的影响 发泡条件 225 e 60 s Fig 7 Effect of contents of DOP on cell structures Foaming condition 225 e 60 s 发泡时间 s 1 50 2 60 3 70 4 80 图 8 CaCO3含量对发泡倍率的影响 Fig 8 Expansion factor as a function of contents of CaCO3at different foaming time CaCO3用量 份 a 30 b 40 c 50 d 60 图 9 CaCO3含量对泡孔结构的影响 Fig 9 Effect of contents of CaCO3on cell structure 发泡倍率变化并不大 但 CaCO3含量对泡孔质量有较 大影响