塑料管材生产培训教材

1、生产部员工培训稿第一部分:设备的结构常识第二部分:设备的操作要领第三部分：原材料的基本认识第四部分：与各种管材有关的标准第六部分：产品工艺控制与质量要求第六部分：安全生产基本常识第七部分：员工素质教育优秀员工的基本素质第八部分：员工理论试题第一部分设备的结构常识一、挤出机挤出机挤出原理是利用带有斜面螺纹的螺杆在加热的料筒中旋转，将料斗中送来的塑料向前挤压，使塑料逐渐受热，均匀塑化将塑料挤出，通过机头和模具成型。挤出机由挤 出系统、加热冷却系统、传动系统和控制系统组成。挤出机按螺杆的数目可分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。双螺杆挤出机又可分为锥形双螺杆挤出机和平形双螺杆挤出机。锥形双

2、螺杆挤出机主要是用来加工粉沫料如PVC料。按螺杆的旋转方向又可以分为异外和异内型。平形双螺杆 挤出机一般是用在大型的造粒机中。1. 挤出系统挤出系统包括螺杆、机筒和加料装置。螺杆素有挤出机的心脏之称，螺杆的质量直接 决定着挤出机的挤塑产量与质量。螺杆的技术参数：螺杆的技术参数包括：a 外径D：也是螺杆的直径，单位 mm螺杆直径的大小决定了挤出机的挤出量。常 用的规格有55、60、65、75、90、120、150、200等。作为PVC粉料的挤出螺杆有 65/132、 80/155、92/188 等等。b长径比L/D:就是螺杆的有效长度与直径之比。长径比的大小决定了塑化的质量。不同 塑料对螺杆长径

3、比的要求不尽相同， 对聚烯烃而言常用的有20: 1、25: 1、30: 1、32: 1、 33： 1、 34: 1。c 转速n： 一般有最高转速和转速范围。r/min PE挤出机的螺杆转速一般是0-100、 0-120、0-150，PVC的螺杆转速一般在 35以内。d驱动功率N:指的是电动机需要提供给它的功率。KW 有30、37、45、55、75、90、110、132、160、200、220 等。e生产能力Q单位时间内的最大挤出量 Kg/h。f几何压缩比CR下料段第一个螺槽的容积与计量段最后一个螺槽容积之比。实际生产过程中的物理压缩比是物料在加料段时松散固态与挤出过程中完全熔融时的比值。螺杆设

4、计时，几何压缩比应大于物料的压缩比。加工PE的螺杆的几何压缩比一般为3-4。g螺旋升角？：螺旋升角达到30。时，挤出量最大，但是在实际加工中往往不能达到30。，目前通用的螺杆的螺旋升角为 17。39'。h 螺槽深度h： 螺槽深度的设计与物料的热稳定性、压缩比有关。其中均化段（计 量段）的螺槽深度很重要，它直接影响到物料的剪切量，深度越小，剪切越强烈。剪切过 大会导致物料热降解，因此均化段螺槽深度要适中。加料段的螺槽越深，输送能力越强，在保证螺杆强度的前提下，应选择使用加料段螺槽较 深的螺杆。2. 螺杆的分段 输送段，又称加料段。作用是接受由料斗送来的物料，并将其推送到压缩段。 熔融段，

5、又称压缩段。接受加料段送来的松散物料，在外部加热和剪切热的用下将 物料熔融塑化，并将包在物料内部的空气排出后将物料压实。 均化段，又称计量段。其作用是接受压缩段推送过来的熔体物料，将其充分熔融， 然后将物料定量、定压地挤出。3. 机筒 机筒一般采用纵向开槽型机筒。这种机筒的输送能力强，排气性好。 对机筒的材质要求：耐高温、耐磨损、强度高、加工性好、耐腐蚀性好、综合成本 低。 机筒与螺杆的配合间隙直接影响挤出机的挤出量，机器的使用寿命。间隙的大小决 定着漏流量的大小，而漏流量又影响挤出量。漏流量的大小与间隙的三次方成正比。聚乙 挤出机的配合间隙在0.25-0.32mm之间。4. 机筒的加热方式

6、电加热：电加热可以分为电阻加热和感应加热两种方式。感应加热一般是在机筒外 壁缠绕线圈实现电磁感应加热。这种加热方式的优点是能量损失小、效率高、精度高、加 热时间短。但是成本较高，目前很少采用了。电阻加热是一种较常用的加热方式。常用的加热器有铸铝加热器、陶瓷加热器、不锈钢加 热器等。这种加热方式总体成本低，温度便于控制，但是能耗高，效率低，且体积大。 流体加热：就是在机筒的外壁缠绕铜管，然后在铜管内部通加热载体（如导热油） 而实现加热的一种方式。这种加热装置需要配备一台辅助加热设备，成本相对较高，很少 采取用。5. 机筒的冷却方式 水冷：机筒的加料口段必须采取水冷的方式，这样可以提高螺杆的输送能

7、力。 风冷：风冷是一种比较柔和的冷却方式。温度波动相对较稳定，但是这种冷却方式 冷却速度慢，体积大，噪音大。6. 机头组件：机头的作用有：使熔融物料由旋转运动变为直线运动; 产生必要的成型压力，保证制品的密实； 使物料通过机头时进一步得到塑化； 通过机头断面得到所需要断面形状和尺寸的料坯。机头的分类：支架式机头，这种机头一般用于 PVC的挤出中，其缺点是制品有熔 流痕，制品质量差，但是由于它没有死角，适应于高黏度塑料的加工。是结构简单，成本 低，广泛用于PVC制品的生产中。螺旋式机头，其优点是a.圆周上熔体分布均匀；b. 产品表面无流痕；c. 壁厚偏差小；d. 压力消耗小；e. 可实现低温挤出

8、并提高产量。蓝式机头，蓝式机头是由国外引进的一种先进的机头。其优点是：适宜建立较高 在压力，保证制品的密实，提高制品的质量。但是其结构复杂，成本高。7. 挤出机的控制系统：挤出机的控制系统主要由检测元件（例如热电偶、压力传感器） 仪表（例如电压表、电流表、温度表、速度显示器）和其他机电元件构成。其作用是保证 挤出机在给定的工艺条件（温度、螺杆转速、熔体压力、电流）下运转，确保制品的质量。 比较重要控制参数有： 挤出压力。挤出压力一般应控制在 30Mpa以内，压力过大降低生产效率，增加能耗 比；压力过小则制品不利于成型。 螺杆转速：螺杆转速很大程度上决定了挤出机的挤出量，但过快的转速会致机筒部产

9、生大量的剪切热能，在相同的温度下对物料性能的折损较大。长时间的高速运转也会使 螺杆的寿命提前结束。螺杆转速一般控制在最高转速的75%-85%为宜。在正常生产过程中，应尽可能使用较低的螺杆转速来达到最高的固体输送能力，这样一方面可以防止物料 在较大的剪切力作用下发生热降解，另一方面也可以提高制品的质量和挤出的效率。控制的方法第一是在机筒内表面纵向上开槽，提高物料与机筒的摩擦力，从而达到提 挤出量的目的。第二是控制好下料段的温度，以便使物料有相对大的推动力，因此下料段 的温度一般应控制在140C以下。 熔体温度：聚乙烯的熔体温度不能超过 230E，超过此极取限，材料的热降解严重 影响管材的质量。

10、机筒轴线方向上各点温度的分布：典型的聚烯烃的挤出温度的设置如下:机筒第一段：80-100 C第二段一第六段：175 200 E机头：190220 C 功率消耗：一般显示电流。8. 挤出机性能指标：评价一台挤出机综合性能的指标如下： 生产能力Q:单位时间内最大挤出量。单位为 Kg/h 名义比功率，又称为单耗 N/Q:单位产量所消耗的功率。KW/Kg9. 减速箱减速箱作用是将由电机输出端的高转速通过小齿轮带动大齿轮减速的原理将转速成 倍降低，从而达到减小驱动扭矩的目的。减速箱的减速比一般有14: 1、16： 1等。由于各齿轮间的摩擦力比较大，长时间高速运转会产生很高的热量，会使润滑油的润滑效果下

11、降，因此，润滑油要通过强制循环的方式经冷却介质（水）进行冷却。另外，因为齿轮间的摩擦会产生大量的铁屑，堵住冷却油路，使减速箱的温度升高， 因此，要定期更换润滑油和清理循环油路。二、真空定型箱和冷却水箱真空定型箱由箱体、喷头、水泵、真空泵、定径套等组成。真空定型的原理是利用真空泵的作用将箱体内的空气抽走，使箱体内形成负压，由管 材内和芯模内进入的大气压作用的料坯的内壁的四周上，使料坯紧贴定径套，通过冷却水 迅速冷却，从而达到定径的效果。如下图所示：三、牵引机牵引机的原理是由气缸将橡胶履带压紧在管材的表面，增大摩擦力，通传动系统将管 材均速的从真空箱中牵出。牵引机有2抓、3抓、6抓之分。所生产的管

12、材越大，需要的抓数越多。四、切割机切割机一般为行星切割机，按切割的方式不同，有有屑切割机和无屑切割机之分。按 进刀的方式可分为液压进刀式和电动进刀式。无屑切割机：端面切割平整，但是无法切割大管材和厚壁管材有屑切割机：浪费原材料，端口需要修整，但可切割大口径的管材电动进刀式：结构简单，无法切断椭圆的管材液压进刀式：进刀有弹性，但漏油时造成材料的污染五、辅机（上料机）上料机有真空上料机（又称真空吸料机），弹簧上料机和螺杆上料机之分。真空吸料 机一般作为粒料（如PEPP-R）的上料，弹簧上料机和螺杆上料机一般用来粉料的传送（如 PVC粉沫料）。弹簧上料机和螺杆上料机结构简单，上料能力强。真空上料机结

13、构复杂，故障率高。其原理是：循环气泵将小料内的空气抽掉，形成负 压，从而靠大气压将吸料管周围的料粒通过吸料管压入小料斗，当小料斗内被物料填满， 循环气泵停止工作，小料斗内的物料靠重力自由落入大料斗内，开始第二次吸料。第二部分：设备的操作要领一、上料机注意事项：1吸料时间不能过长2 经常清理过滤网3 监视微动开关是否正常二、烘干机注意事项：1先开风机再开加热2 满桶状态才能达到最佳烘干效果3 PE 料烘干温度为80° C左右4 温控表显示的是设置温度下实际温度的差值，当显示温度为零实际温度与设置温 度一致5 双金属温度表工作原理：利用两种不同膨胀系数的材料，根据变形的程度大小来 测定温

14、度6 控制风气的运行方向7 进风口严禁关闭三、挤出机注意事项：1启动时要待加热温度到达设定的工艺温度并保温一定时间后才能启动。 以防电机、螺杆等部件损坏。2. 加热时间视机头的大小，63机的机头不少于3小时,250机头不小于6小时,450机头 不小于8小时.3. 主机启动时必须先低速运行数分钟，将机筒内上次余留的熔料排尽，待熔体压力和 主机电流稳定后方能提速，以免喷料伤及人员。4. 设备运行中要随时观察温度、电流、熔体压力等参数。并观察电机、减速箱的发热 情况,有异常时要及时查明原因并加以排除.5. 开机前要检查好加热圈是否完好，热电偶是否插好，测温是否准确.6. 模具的选择：要根据产品规格选

15、择相应模具，如果模具选择不当会给生产带来困难.7. 模具的保护：模具的好坏决定了产品的质量，模具的材料一般为模具钢，表面作镀铬 处理，硬度差。因此在拆装和搬运过程中一定要保护好，不能有划伤和碰撞等。模具一般不 能直接放置在地面上，应放于橡胶或木板上为宜。更换模具时不能用坚硬的利器敲打。8. 加热圈的保护：一般来说，加热圈的使用命很长，往往是在拆卸的过程中损坏的,因此，加热圈在拆卸过程中要格外小心。9. 口芯模的同心度的调整：实壁管生产线的口芯模的调节遵循“松薄顶厚”原则。就 是把间隔小的方向的螺丝松开，拧紧间隙大的方向的螺丝。如下图所示：表示顶的方向当口模与芯模的间隙由a向b转变后，表示口芯模

16、已经同心了，然把四周的螺丝拧紧 即可。10. 压力传感器的拆装：压力传感器是易损高精度元件，要遵循“热拆热装”或“热拆 空装”的原则。11. 主机不能突然停止，应当缓缓减速。同样升速时也应缓慢进行。12. 每次对主机进行检修后，必须检查好螺杆的转向，正常后才能开机。四、下游设备1每次开机前要检查好每一个喷头是否通畅，喷头不通畅会给生产带来困难，严重时 会影响产品的质量甚至无法生产。2定径套为铜质材料，强度不高，不能用坚硬的如螺丝刀等与其接触。第三部分：原材料的基本认识一、高分子材料简介1. 高分子化合物是分子量很大的化合物。其分子由几万、几十万个原子由共价健结合 而成，高分子材料分子量很大，但

17、它的化学组成比较简单，多数天然的和合成的高分子化 合物都是由相同的结构单位重复联结而成。如：聚乙烯结构式聚氯乙烯结构式CH 一 2ch nCHI CH_ nCl链节：高分子化合物的结构单元。如聚乙烯链节“一 CHCH”聚合度：高分子中的链节数。如聚乙烯中的“ n”。高分子分子量=链节X聚合度2. 高分子化合物分子结构可分为线型结构、网状结构和体型结构。线型结构不成直线 而是卷曲为不规则的线团。聚乙烯、聚氯乙烯都是线性结构材料。一般来说，凡是线型结 构的塑料都是可塑的，加热时熔化，冷却时硬化，再受热再熔化，这种受热熔化的塑料称 之为热塑性塑料。3. 线型高聚物三种物理状态a. 玻璃态：温度较低时

18、，分子与分子之间作用力较大，分子热运动能力低，整个高分 子链及链段不能离开原来的位置，此时高聚物表现为玻璃态。b. 高弹态：温度增高，分子热运动能量增加，与此同时分子与分子之间作用力逐步减 小，达到某一温度后虽然整个高分子链不能运动，但分子中小链段发生位移，分子形状发 生拉直或卷曲。这时成为柔软而富有弹性的高弹态。c. 粘流态:温度继续上升，分子热运动能量不断增加，整个分子链能够移动，开始塑 性流动，成为粘流态。如下图：4. 塑料的分类：塑料按加热所呈现的状态可以分为热塑料性塑料和热固性塑料两大类。所谓热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等；而热

19、固性塑料是在特定温度范围内只能一次加热熔融软化冷却硬化的塑料。如三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料。二、聚乙烯PE1. 聚乙烯结构特点：聚乙烯是含碳、氢两种元素的高分子化合物，结构式"CH 2 CHn 其中n为聚合度。聚乙烯随分子量的提高，它的融熔粘度增大，断裂强度、硬度、扭度、耐龟裂性、耐 老化性能均有提高，但其伸长率下降。一般用熔融指数来表示平均分子量的大小。2. 聚乙烯基本性能：1）聚乙烯是乳白色、半透明的热塑性高聚合物，其物理机械性能主要表现为：a.比重3小，高压聚乙烯（低密度聚乙烯）尤为突出，其比重为 0.92-0.93g/cm ，低压聚乙烯（高3密度聚乙烯）密度

20、较大，约 0.95 g/cmb. 吸水性小c. 透气性好。聚乙烯结构对称，是非极性材料，因而其透气性好。比重越大透气性越小、反之透气性越大。低密度聚乙烯透气性为聚氯乙烯的30-50倍。d. 机械性能。聚乙烯机械性能与结晶度有密切关系。同类聚乙烯结晶度越高，其软化 点、刚性、抗拉伸强度越高，伸率越小。因此高压聚乙烯比低压聚乙烯柔软。2）化学稳定性：聚乙烯化学稳定性与结晶度有关，结晶度越高，耐化学稳定性越好。a. 耐酸性好。b. 耐碱性好。c有机溶剂。聚乙烯在室温或温度不超过 60C环境下不溶于一般有机溶剂。3）电性能a. 小而稳定的介电系数。b. 低的介质损耗角正切。4）耐寒性5）耐环境应力龟裂

21、性6）良好的加工工艺性能7）耐老化性能好3. 聚乙烯的缺陷:.聚乙烯耐光热老化、氧老化性能低。2.聚乙烯分子之间引力小，因而熔点低、机械强度不高、蠕变大.容易产生环境应力开裂。容易形成气隙、延燃等缺陷。4. 聚乙烯粘度与熔融指数通常以熔体指数来表征聚乙烯平均分子量。由线型高分子化合物的粘度可知，聚乙烯 粘度同聚乙烯分子量有密切关系，分子量越大粘度越大。粘度直接反映其流动性程度。熔 体指数是塑料成型加工过程中一个重要参数。熔体指数：用一标准的塑性仪，把熔融态聚乙烯保持在190C下承受一定的负荷（一般为5Kg），在10分钟内，从直径为2mm的孔中挤压出的聚乙烯克数称为熔体指数。管材用高密度聚乙烯熔

22、体指数一般在 0.3-1.0g/10min左右。5. 聚乙烯的分类3按密度的大小，聚乙烯可以分为高密度聚乙烯（HDPE、0.941-0.965g/cm ；中密度聚33乙烯（MDP） 0.926-0.940g/cm ；低密度聚乙烯（LDPE）、0.910-0.925g/cm。三、色母粒色母粒品种主要有给水用聚乙烯管材色母粒（黑色和蓝色）；PPR管材用色母粒（灰 色、绿色、白色、结红色等）；燃气管用色条料色母粒。其中给水用聚乙烯管材色母粒和 PPR管材用色母粒应该有卫生检验检疫部门出具的 证明材料，符合 GB/T172191998生活饮用水输配水设备及防护涂料的安全性评价标 准的要求。碳黑的主要作

23、用是屏蔽波长为290-400nm的紫外线光，防止紫外光穿透管材，致管材 老化。一般碳黑母料中还含有抗氧化剂，同时还能起到防止过早氧化的作用。三、聚丙烯PP1. 概述由一种分子单体聚合而成的大分子称为均聚物；由二种或二种以上的分子单体聚合 而成的大分子称为共聚物。均聚聚丙烯（PP-H）就是由丙烯一种分子单体聚合而成的均聚 物。而PP-B和PP-R则是由丙烯单体和乙烯单体聚合而成的共聚物。聚丙烯具有无毒、无味、耐高温的特性，是很好的供水管材原料。但在低温条件下聚 丙烯具有脆性易碎的缺点，因此国际上通过不同的方法改变其低温脆性的缺点，研制出三 代三种类型的聚丙烯产品。六十年代初，科学家在聚丙烯中加入

24、抗冲剂，改良出第一代产品一一均聚聚丙烯，又名一型聚丙烯，代号：PP-H。（优点：刚性优良；但低温脆性差）七十年代，科学家在丙烯内加入定量的PE原料，合成第二代产品一一嵌段共聚聚丙烯，又名二型聚丙烯，代号：PP-B。（优点：韧性好。有较好的低温硬性）九十年代，科学家通过先进工艺研制出第三代产品 一一无规共聚聚丙烯，又名三型聚 丙烯，代号：PP-R。（优点：有较好的耐温性，和长期的耐蠕变性能）用PP-R原料生产的管材耐热性、抗衰老性均强于 PP-H、PP-B管材。PP-B管材一般 在水温50C条件下使用。而PP-R管材可在连续通水水温95C的情况下长期使用。但PP-R 原料目前国内很少生产，国际上

25、也仅有少数几家，都集中在北欧诸国。PP-R管材与管件是欧洲上世纪80年代末，90年代初推广应用的新型塑料管道产品，近年 来得到了较快的发展，使用量较多的国家有意大利，德国、丹麦、土耳其等。其中意大利使用 PP-R管材达3000万米，约占欧洲总量的22%，占国内给水管使用量的2/3;在德国，铜管，镀 锌管年使用量逐年下降，塑料管材在建筑内饮用水系统中呈较快速度增长，尤其是在室内排水 管应用方面，由于PP-R具有良好的耐热性和燃烧时不产生有害物，在新建筑中全部采用PP-R管材。各种管材各有优缺点，各有使用场合。根据文献报道，坚硬性结垢是给水管网金属管所独 有的二次污染因素，因而塑料管及复合管在水质

26、要求较高场合优势更明显。在国外，使用PP R，交联聚乙烯（PEX），铝塑复合管相对来讲更广泛，它们均具有重量轻、耐锈蚀、不结垢、不滋 生细菌、使用寿命长等优点。在德国，各种塑料管材所占市场份额为前三名的是：PEX管占36%, PP R管占28%，铝塑复合管占14%。2. PP R的结构和性能PP- R:无规共聚聚丙烯的结构式：CH3CH3CH2 CH2CH2)Z(CH2CH2 )y(CH2 CH2)二!P R是采用先进的气相共聚法使乙烯单体在丙烯的分子链中随机地均匀聚合（乙烯单体约占3%），因此既具有较好的低温抗冲击性能，又具有长期耐热和耐压性。PP- R的性能指标：（见下表）项目试验参数值熔

27、体指数 MFR/g/min2.16Kg、200E0.35密度m g/cm320 CO.91屈服应力M Pa20 E21拉伸强度M Pa20 C4(弹性模量M Pa20 C00断裂伸长率%20C、5mm/min800抗冲击性能oC不断线性膨胀系数K-1-41.5X 10导热系数W/（m ?k）20 C0l233. PP-R管的特点PP-R管除具有塑料给水管的通用优点外，还具有以下特点： 无毒、卫生。它的原料是丙烯和乙烯单体共聚物， 其分子式中只有碳和氢两种 元素，也没有加入其他有毒的改性剂，卫生无毒。 PP-R管在生产、使用、废弃全过 程中均不会对环境及人体产生不利影响，是真正的绿色管材。耐高温

28、、高压、保温性能好。PP-R管的最高耐热可达131. 3C,最高使用 温度为95C,长期使用温度可达70C,完全可以满足常用的工业和民用生活热水和空 调供回水系统。同时，PP-R管的导热系数只有钢管的1/200,具有良好的保温和节 能性能，还可节省保温材料的厚度。在规定的长期连续工作压力下，管道输送水温可 达 95C。 安装方便且是永久性的连接。同一牌号的PP-R给水管经热熔连接后，连接处分子与分子完全熔合在一起，无明显界面，整个管道连为一体，在无外力破坏及在 正常的工作范围条件下真正实现 50年内不渗漏。）原料可回收。与其他的塑料给水管不一样，PP R的废料经清洁、破碎后可直接作为生产的原料

29、，不会造成环境的污染。 耐腐蚀、不结垢：可避免因管道锈蚀引起的水盆、浴缸黄斑锈迹之忧，可免除管道腐蚀结垢所引起的堵塞。 质量轻：比重仅为金属管道的七分之一。 外形美观：产品内外壁光滑，流体阻力小，色泽柔和，造型美观。4. PP R管的应用领域 建筑物内的冷热水管道系统； 食品、药物生产输送系统： 饮用水、纯净水供水系统； 中央空调供回水系统； 工业用水及化学物质输送、排放。 压缩空气用管：5. 聚丙烯PP按分子结构的不同可分为：均聚聚丙烯（PP-H）嵌段聚丙烯（PP-B）无规共聚聚丙烯（PP-R）四、PVC材料及加工改性助剂1. PVC材料生产PVC塑料管材的基础树脂是聚氯乙烯树脂（PVC），

30、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。按合成方式的不同，PVC树脂分为以下类型： 悬浮法树脂：a、紧密型悬浮法树脂 b、疏松型悬浮法树脂悬浮法PVC分为PVC-SGI到PVC-SG8J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。（SG1聚合度最高，SG8聚合度最小）。加工硬制品时，一般不加或很少量加入增塑剂，所以做硬制品时用PVC-SG4PVC-SG5PVC-SG6 PVC-SG7 PVC-SG8型的树脂。 本体法树脂 乳液法树脂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（幻）两种。疏松型粒 径为

31、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。聚氯乙烯树脂粉料粒子实际上是许多 PVC微细粒子以物理方式粘结在一起的聚集体， 这种粒子通常以聚合初期形成的尺寸仅为0.1 0.8卩m的原生初级粒子为基础，含有若干由初级粒子聚合后尺寸为2-10卩m的聚集粒子所组成.PVC的性能：PVC树脂为一种白色粉末，密度在 1.35 1.45g/cm3之间，表观密度在30. 4-0 . 5g/cm。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 般须在160 210

32、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 120C时，纯PVC即开始出现脱HCI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。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RPVC、UPVC5-25份为半硬制品，大于25份为软制品SPVC2. 加工改性助剂（1）增塑剂：增塑剂是PVC软制品最重要的添加剂，软质 PVC的性能很大程度上 取决于增塑剂的品种和用量。如在高温下使用的电线电缆，通常选用耐热增塑剂，在低温 下使用的制品使用耐寒增塑

33、剂。软质 PVC的耐候性、耐油性、耐溶剂性、迁移性、电绝 缘性等与增塑剂有密切的关系。增塑剂的性能要求:0与PVC的相容性:作为PVC的增塑剂，必须与PVC有良好的相容性。相容性不好的增塑剂，易于发生迁移现象而从制品表面析出，不仅失去增塑作用，而且影响制品的 外观。 塑化温度：软质PVC的塑化是指与PVC经熔融形成均匀的材料的过程，塑化温 度与PVC树脂的型号、增塑剂的种类和用量，以及配方中其它助剂都有关系。一般来说， 相容性好、溶化能力强的增塑剂，塑化温度较低。 增塑效率:不同种类的增塑剂，为使PVC材料达到同一硬度所需的用量是不同的， 以DOP的用量为基准，其它种类的增塑剂达到同一硬度所需

34、的相对用量，就称为该增塑 剂的增塑效率。 耐久性：增塑剂的耐久性包括耐挥发性、耐迁移性、耐抽出性。一般来说，增塑剂的挥发主要决定于分子量大小，迁移性则与增塑剂和PVC和相容性有关。 其它性能：增塑剂的性能，还包括耐寒性、电绝缘性、阻燃性、耐霉菌性等。（2）热稳定剂纯的PVC树脂对热极为敏感，当加热温度达到 90C以上时，就会发生轻微的热分解 反应，当温度升到120 C后分解反应加剧，在150 C，几分钟内，PVC树脂就由原来的白 色逐步变为黄色 一红色一 棕色 一黑色。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

35、来实现的。 通过捕捉PVC热分解产生的HCI，防止HCI的催化降解作用。（铅盐类、金属皂 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）。 与自由基反应，终止自由基的反应。（有机锡类和亚磷酸脂）。 与共扼双键加成作用，抑制共扼链的增长。 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HCI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。2.1、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，其用量曾占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

36、。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：a. 三盐基硫酸铅（简称三盐），是最常用的稳定剂品种，主要用于PVC硬质不透明制品 中，用量一般27份。b. 二盐基亚磷酸铅（简称二盐），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。c. 二盐基硬脂酸铅（不常用，具有润滑性）。用于软质PVC中。2.2金属盐类稳定剂a. 硬脂酸锌b. 硬脂酸镉，为一重要的透明稳定剂品种，毒性较大。c. 硬脂酸铅，热稳定性好，可兼做润滑剂。d. 硬脂酸钙，加工性能好、热稳定能力较低，无硫化

37、污染，无毒，常与Zn皂并用。e硬脂酸钡，无毒，长期热稳定性好，抗硫化污染，透明。2.3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。有气味。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 定剂主要包括脂肪酸有机锡、马来酸有机锡和硫醇有机锡三类。2.4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qi u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su o醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯

38、锑类等。2.5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、错、钕等轻 稀土元素的单一体或混合体。2.6复合铅盐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。2.7复合稳定剂复合稳定剂通常是将具有良好协同作用的两种或多种稳定剂相配合而得到的液体或固体状混合物。有 钡-镉-锌稳定剂,钡-镉稳定剂,钡-锌稳定剂，钙-锌稳定剂，其中钙- 锌稳定剂主要用于软质和无毒制品。复合稳定剂体系都包含有机辅助稳定剂、

39、抗氧剂和润 滑剂，但各自的品种和数量都不同。（3）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。润滑剂的分类：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PV

40、C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，贝U转起内润滑剂作用。 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，用量大会严重影响上色。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

41、，用量太大会影响透明度。 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。 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。 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，用量在 0.2-1.0份。0. 5 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，用量份以下为宜 单硬脂酸甘油酯，外观为白色蜡状固体，为 PVC优良内润滑剂，对透明性影响

42、小，加入量低于1. 5份，可与硬脂酸并用。（4）加工助剂和改性剂为了改善硬PVC塑料的加工性能，提高加工过程中的塑化质量，以及进一步改善硬 PVC制品的冲击性能强度，需要加入适当的加工助剂，改性剂或其它添加剂。4.1加工助剂的作用：加工助剂是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。a. 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，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。b. 改善熔体流变性能：增加 PVC熔体的粘弹性，

43、从而改善离模膨胀和提高熔体强度 等。c. 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。4.2常用加工改性剂-ACRACR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。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， 降低塑化温度。在PVC硬制品中一般使用ACR的用量为1. 5-3份。4.3抗冲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

44、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，可以很大程度上提高 PVC的抗冲击能力。常用的品种有CPE （氯化聚乙烯）、EVA （乙烯和醋酸乙烯的共聚物）、ACR （甲基丙 烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物）。4.4光稳定剂光稳定剂的作用是防止和延缓其塑料的分解和老化，延长塑料制品使用寿命。 光屏蔽剂：如钛白和碳黑，可阻挡紫外线进入材料内部，以阻止聚合物的光降解。淬灭剂：品种有光稳定剂2002、光稳定剂1084等。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

45、种主要有：光稳定剂 GW-540、GW544、 CW-310、BW 10LD、光稳定剂744、光稳定剂622、光稳定剂944等。4.5填料填料的主要作用是提高某种性能和合理降低成本。 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塑料使用的 是活性轻质碳酸钙，粒径为 300目一700目。 其他类：金属氧化物、金属粉 、含硅化合物、纤维类、硫酸盐类（硫酸钡、硫酸钙、锌钡白等）第四部分：与各种管材有关的标准各标准内容另附（包括）GB/T13663-2000GB15558.1-2003GB/T18742.2-2002GB/T5836.1-2006第五部分：产品工艺控制与质量要求一、

46、工艺流程1. PVC的工艺流程PVC的工艺流程如下图所示:表示关键工序配料工序是决定产品质量和生产成本的重要工序，不仅关系到生产能否正常进行，而 且威胁设备的安全。配料的准确程度是产品质量的决定性因素，因此配比必须准确。塑化熔融工序是整个工艺流程中控制的关键工序，主要控制熔体温度，熔体压力和主 机电流三个重要参数。是决定产品质量和设备安全的重要控制环节。2. PE、PP-R的工艺流程血表示关键工序二、工艺的控制1温度的控制1.1塑料熔融过程中能量的获得塑料熔融过程中能量的获得方式有两个途径，在启动螺杆的之前，设备从冷态经加热装置进行加热，使机筒、螺杆和模腔及螺槽内的料的温度逐渐上升到工艺温度，

47、达到工艺 要求，这一时段的热能量主要由加热装置提供； 在刚刚启动主机的时候，螺杆的转速较低, 机筒内的物料相互剪切产生的应力小，由剪切产生的热能仍不足以提供物料熔融所需要的全部能量，仍然需要外部加热装置提供部分能量；当螺杆的旋转达到一定的速度后，机筒 内物料与物料之间产生高速摩擦运动、物料与螺杆之和物料与机筒之间也产生高速的剪切 运动，由剪切产生大量的热能。这时外部的加热装置只需要克服环境中的热量损失，必要 时还要把剪切产生的大量热能向环境中排放，主要通过冷却风机来实现。1.2 PVC加工温度的分布及曲线PVC对温度极其敏感，而且分解温度在黏流态温度附近， 因此对加工温度的控制增加 了难度。对

48、温度的设置更要适当，否则很难保证产品的质量。在螺杆的输送段，需要较高 的温度，保证物料在抽真空之前成块状，否则粉沫料将被吸入真空系统并将对真空系统的 管路造成堵塞，无法正常生产。通过输送段吸收了大量的热量之后，加之剪切应力产生的 热量，在螺杆的压缩段所需要的温度有所减少。 当物料被推送到均化段后，已经基本塑化, 大部分物料成黏流态，这时只需要提供保证物流动的温度即可。自合流芯至口模方向的温 度可适当提升，以保证物良好的延展性。基本温度设置如下：机筒一 机筒四区：185土 5C 170 ± 5C合流芯：165土 5C机头一区机头五区：170± 5C 190± 10C

49、可用下图表示：注：以上温度的设置，根据不同的设备和不同配方不能一概而论，仅参考1.3 PE、PP-R加工温度分布及曲线PE和PP-R的加工温度的范围比较宽，视设备和模具的不同，其温度的控制不尽相同， 即使是用同一种原材料，国外的先进的设备通常在180 190C就能达到质量要求，而国内 的设备一般都要将温度高得高一些，否则制品的表面表现得很粗糙。即便如此也要遵循以 下原则：PE的加工温度不能超过220C, PP-R的加工温度不能超过230C,否则将导致 材料的分子链断裂，材料的性能下降。下料口（输送段）的温度是否合理，决定了产品的质量和设备的使用寿命。如果该段 的温度过低，将增加主电机的负荷。如

50、果设置过高则物料过早软化，没有推动力，螺杆处 于供料不足状态，会导致生产不正常。常规表现为挤出量下降或不稳定。所生产的制品也 不密实。视设备的不同，一般控制在 110-120 C之间为宜。如上图所示，从机筒一区开始，温度一般从170C左右开始逐渐往上加，至口模段一般为215C左右。2主机电流的控制主机电流反映的是螺杆里物料的多少的情况，一般来说，电流大的时候螺杆的螺槽内 被物料所填满，这时的塑化效果最佳，产品的质量好，产量大。电流小的时则相反。对于 PVC粉末料，主机电流达到额定电流的 7075%时，产量最高，塑化效果最好。因此，在 生产过程中应当将电流控制在此范围内。实践和经验证明，除了螺槽

51、内的物料的多少外，熔体的压力也对主机电流有影响，但 不是很明显。另外，螺杆的装配质量也会使主机电流受影响。根据实际情况，比如PVC破碎料的比例、粒径等因素，可用以下方法控制主机的电 流：PE可以通过调整下料口的温度实现电流的控制，也可以通过调节下料口的大小来控 制。PVC可以通过下料电机的速度、温度、合流芯的大小来控制主机的电流。3熔体压力的控制熔体压力反映的是机头的模腔内的物料对螺杆的反作用力。熔体压力越大，则证明机 头的模腔内的物料对对螺杆的反作用力越大。相反，当压力小于正常值时，证明机筒内的 物料对模腔内的物料的推力不足，或是模腔内的阻力减小了，例如：温度过高、机头损坏 后漏料等。熔体压

52、力的控制一般可通调节主机的速度和整机的温度来实现。也可以通过配 方的调整来实现。4影响挤出的因素和控制4.1熔体流动理论熔体的几种流态： 正流，熔体沿螺槽向机头方向向前流动。它是熔体的主要流动 方式，是决定挤出量大小的主要因素，是由于螺棱与机筒相对运动而形成的。 逆流，熔体的流动方向与正流相反的流动叫逆流。是由于机头多孔板等组件的阻 力造成的，逆流一定程度上减少了挤出量，它随机头的压力的变化而变化。 横流，又称为环流。是熔体垂直于螺槽的流动。生产中，这种流动对挤出量的影 响并不大，在工艺控制中一般不予考虑。 漏流，漏流也是由于机头内的压力引起的流动。正常情况下，挤出机机筒与螺杆的间隙很小，对挤

53、出量的影响不大，但当机筒磨损后，漏流量Ql与机筒和螺杆间隙S的三次方成正比。层流，层流主要出现于高黏度材料的挤出过程中。它是物料塑化不好的一种表现， 体现螺槽的底部流动速度慢，而螺槽的表面流动速度快，形成速度差，从而导致层流的出 现。层流在聚烯烃材料的挤出中很少出现。以上五种流态如下图所示：漏流层流方向表示流向挤出过程中塑料的流动机理塑料沿螺槽向前移动，经历着温度、压力、状态的变化。这种变化在螺杆各段是不一 样的。根据塑料的变化情况，通常把螺杆工作部分分为三段：加料段、压缩段、均化段。 加料段（输送段）：塑料在加料段还是固体状态，这一段的作用主要是接受来自料 斗的塑料并将其送到压缩段，因此螺槽

54、容积可维持不变，一般是等深等距。通常加料段的 螺槽不会被塑料全部填满，其填充程度与塑料的形状，干湿程度，加料装置有关。加料段 第一个作用就是为塑料（粒状固体）提供软化温度，其次是以螺杆的旋转与固定的料筒之 间产生的剪切力，实行对软化塑料的破碎，而最主要的是以螺杆的旋转产生足够大的连续 而稳定的推力和反向磨擦力，以形成连续而稳定的挤出压力，进而实现对破碎的塑料的搅 拌与混合，并初步实行热交换。因此，塑料在此阶段虽只发生破碎和软化，并未发生物态 的转变，但在挤出过程中这段却是重要的，它产生的推力是否连续均匀稳定，剪切应变率 的高低，破碎与搅拌是否均匀都直接影响着挤出的质量和产量。 压缩段（熔融段）

55、：压缩段接受由加料段输送过来的松散料。在此，塑料受到了较 高温度的热作用，这时的热源，除外加热外，螺杆旋转的摩擦热也在起作用，由于螺纹深 度相对减小，使得热作用更为显著，而来自加料段的推力和来自均压段的反作用力也在此 区域对塑料同时产生作用。这个作用的结果是在塑料的前进中形成为与主流反向的回流，这回流产生在螺槽内以及螺杆与套筒的间隙之间，这一回流的产生不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加入，达到表里热平衡，由于在此阶段的作用温度已超过塑 料的流变温度，加之作用时间已长，致使塑料发生了物态的转变，即由固态转为粘流态（可 塑态），此时塑料分子发生了根本的改变，分子间张力极度松弛，若为结

56、晶性高聚物，则 其晶区开始减少，无定形区增多。除组成中的特高分子量而外，主体完成了塑化，即所谓 的“初步塑化”。同时在压力作用下，排除了固态物料中所含的气体，实现初步压实。 均化段（计量段）：均化段把压缩段送来的熔融塑料进一步塑化均匀，最后使料流 定量定压由机头模口均匀挤出。因而均化段也常称为计量段。来自螺杆的推力和来自机头 处的反作用力使塑料在此阶段所受的径向压力和轴向压力最大，这种高压作用，能使含于 塑料内约占其总体积50%勺气体排出，并使胶层压实致密。在此段，由于高温、高压的作用，使得经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，从而最后消除“颗粒”，而使塑料塑化充分均匀。塑料熔融理论由料斗进入螺槽的颗粒状固体塑料，经过固体输送区被压紧成因体床，固体床在螺槽 内向前推进过程中，与机筒表面接触的塑料由于机筒子的热传导和摩擦热的作用，首先开始熔化，形成一层熔体膜。当熔体膜的厚度超过机