[Miếng dán thông dụng] Phân tích nguyên nhân gây giòn ống nhựa PVC-U (I)

Độ giòn của nhựa luôn là yếu tố cản trở hoạt động bình thường của một số công ty. Độ giòn của đường ống ít nhiều ảnh hưởng đến thị phần và uy tín người sử dụng của các công ty sản xuất ống này, cả về hình thức mặt cắt cũng như phê duyệt lắp đặt. Nó được phản ánh đầy đủ trong các tính chất vật lý và cơ học của sản phẩm.
Trong bài báo này, nguyên nhân gây giòn của ống nhựa PVC-U sẽ được thảo luận và phân tích từ công thức, quá trình trộn, quá trình ép đùn, nấm mốc và các yếu tố bên ngoài khác.
Đặc điểm chính của độ giòn của ống PVC là: xẹp khi cắt, đứt nguội.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tính chất cơ lý kém của sản phẩm ống, chủ yếu như sau:

Công thức và quy trình pha chế chưa hợp lý

(1) Quá nhiều chất độn. Trước tình hình giá cả thấp hiện nay trên thị trường và giá nguyên liệu thô tăng cao, các nhà sản xuất ống đang nỗ lực giảm chi phí. Các nhà sản xuất ống thông thường thông qua sự kết hợp tối ưu của các công thức, với tiền đề là không làm giảm chất lượng, giảm giá thành; Các nhà sản xuất đang giảm chi phí trong khi giảm chất lượng sản phẩm. Do có thành phần công thức nên cách trực tiếp và hiệu quả nhất là tăng cường chất độn. Chất độn thường được sử dụng trong ống nhựa PVC-U là canxi cacbonat.

Trong hệ thống công thức trước đây, hầu hết canxi được thêm vào, mục đích là tăng độ cứng và giảm giá thành, nhưng canxi nặng rất khác do hình dạng hạt không đều và kích thước hạt tương đối lớn cũng như khả năng tương thích kém của thân nhựa PVC. Thấp và số lượng các bộ phận làm tăng màu sắc và hình thức của đường ống.

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, hầu hết canxi cacbonat hoạt tính siêu mịn và nhẹ, thậm chí cả canxi cacbonat ở quy mô nano, không chỉ đóng vai trò tăng độ cứng và làm đầy mà còn có chức năng biến đổi, nhưng lượng làm đầy không phải là Không có giới hạn, tỷ lệ phải được kiểm soát. Một số nhà sản xuất hiện bổ sung canxi cacbonat vào 20-50 phần theo khối lượng để giảm giá thành, điều này làm giảm đáng kể các tính chất cơ lý của mặt cắt, dẫn đến độ giòn của ống.

(2) Loại và số lượng chất điều chỉnh tác động được thêm vào. Chất điều chỉnh tác động là một loại polymer phân tử cao có khả năng làm tăng tổng năng lượng của quá trình nứt polyvinyl clorua dưới tác dụng của ứng suất.

Hiện nay, các loại chất điều chỉnh tác động chính cho polyvinyl clorua cứng là CPE, ACR, MBS, ABS, EVA, v.v. Trong số đó, cấu trúc phân tử của chất điều biến CPE, EVA và ACR không chứa liên kết đôi và khả năng chống chịu thời tiết tốt. Là vật liệu xây dựng ngoài trời, chúng được pha trộn với PVC để cải thiện hiệu quả khả năng chống va đập, khả năng xử lý và khả năng chống chịu thời tiết của PVC cứng.

Trong hệ thống pha trộn PVC/CPE, cường độ va đập tăng khi lượng CPE tăng, biểu thị đường cong hình chữ S. Khi lượng bổ sung nhỏ hơn 8 phần khối lượng thì cường độ va đập của hệ tăng rất ít; lượng bổ sung tăng nhiều nhất khi nó có khối lượng 8-15 phần; thì tốc độ tăng trưởng có xu hướng nhẹ nhàng.

Khi lượng CPE nhỏ hơn 8 phần khối lượng thì không đủ để hình thành cấu trúc mạng; khi lượng CPE là 8-15 phần khối lượng, nó được phân tán liên tục và đồng đều trong hệ thống trộn để tạo thành cấu trúc mạng trong đó quá trình tách pha không bị tách rời, do đó quá trình trộn được thực hiện. Cường độ tác động của hệ thống tăng nhiều nhất; khi lượng CPE vượt quá 15 phần khối lượng thì không thể tạo thành sự phân tán đồng đều và liên tục, nhưng một số CPE tạo thành gel, do đó không có hạt CPE phân tán phù hợp ở bề mặt tiếp xúc của hai pha. Để hấp thụ năng lượng va chạm, cường độ va đập có xu hướng tăng chậm.

Trong hỗn hợp PVC/ACR, ACR có thể cải thiện đáng kể khả năng chống va đập của hỗn hợp. Đồng thời, các hạt "vỏ hạt nhân" có thể được phân tán đồng đều trong nền PVC. PVC là pha liên tục, ACR là pha phân tán và nó được phân tán trong pha liên tục PVC để tương tác với PVC, hoạt động như một chất hỗ trợ xử lý để thúc đẩy quá trình dẻo hóa PVC. Tạo gel, thời gian dẻo hóa ngắn và đặc tính xử lý tốt. Nhiệt độ tạo hình và thời gian hóa dẻo ít ảnh hưởng đến cường độ va đập và mô đun đàn hồi uốn giảm ít.

Nói chung, lượng sản phẩm PVC cứng được ACR biến đổi là 5-7 phần theo khối lượng và có độ bền va đập ở nhiệt độ phòng tuyệt vời hoặc độ bền va đập ở nhiệt độ thấp. Bằng chứng thực nghiệm cho thấy ACR có cường độ va đập cao hơn 30% so với CPE. Do đó, hệ thống pha trộn PVC/ACR được sử dụng càng nhiều càng tốt trong công thức, và việc sửa đổi CPE và số lượng dưới 8 phần khối lượng có xu hướng gây ra độ giòn của ống.

(3) Quá nhiều hoặc quá ít chất ổn định. Vai trò của chất ổn định là ngăn chặn sự phân hủy hoặc phản ứng với hydro clorua được giải phóng và ngăn ngừa sự đổi màu trong quá trình xử lý polyvinyl clorua.

Các chất ổn định khác nhau tùy thuộc vào loại, nhưng nhìn chung, việc sử dụng quá nhiều sẽ làm trì hoãn thời gian hóa dẻo của vật liệu, dẫn đến vật liệu ít dẻo hơn tại thời điểm thoát khỏi khuôn và không có sự kết hợp hoàn toàn giữa các phân tử trong hệ thống công thức. Làm cho cấu trúc liên phân tử của nó yếu đi.

Khi số lượng quá nhỏ, các chất có phân tử tương đối thấp trong hệ thống công thức có thể bị phân hủy hoặc phân hủy (còn được gọi là quá dẻo) và tính ổn định của cấu trúc liên phân tử của từng thành phần có thể bị phá hủy. Vì vậy, lượng chất ổn định cũng sẽ ảnh hưởng đến độ bền va đập của đường ống. Quá nhiều hoặc quá ít sẽ làm cho độ bền của ống giảm và khiến ống trở nên giòn.

(4) Lượng chất bôi trơn bên ngoài quá nhiều. Chất bôi trơn bên ngoài ít hòa tan trong nhựa và có thể thúc đẩy sự trượt giữa các hạt nhựa, do đó làm giảm nhiệt ma sát và trì hoãn quá trình nóng chảy. Hoạt động này của chất bôi trơn diễn ra sớm trong quá trình xử lý (nghĩa là nhiệt bên ngoài và nhiệt ma sát được tạo ra bên trong). Nó là lớn nhất trước khi nhựa tan chảy hoàn toàn và nhựa trong quá trình tan chảy mất đi đặc tính nhận dạng.

Chất bôi trơn bên ngoài được chia thành bôi trơn trước và bôi trơn sau, và vật liệu được bôi trơn quá mức có hình dạng kém trong các điều kiện khác nhau. Nếu chất bôi trơn không được sử dụng đúng cách, nó có thể gây ra vết chảy, hiệu suất thấp, độ đục, tác động kém và bề mặt gồ ghề. , độ bám dính, độ dẻo kém, v.v. Đặc biệt, khi số lượng quá lớn, độ nén của mặt cắt kém, độ dẻo kém và đặc tính va đập kém khiến ống trở nên giòn.

(5) Trình tự trộn nóng, cài đặt nhiệt độ và thời gian đóng rắn cũng là những yếu tố quyết định tính chất của profile. Có nhiều thành phần trong công thức PVC-U. Thứ tự bổ sung sẽ có lợi cho vai trò của từng chất phụ gia, đồng thời có lợi cho việc tăng tốc độ phân tán và tránh tác dụng hiệp đồng bất lợi. Thứ tự bổ sung các chất phụ gia sẽ giúp hoàn thiện chất phụ trợ. Tác dụng hiệp đồng của tác nhân khắc phục tác dụng loại bỏ gram pha, do đó các trợ chất cần được phân tán trong nhựa PVC sẽ đi vào hoàn toàn bên trong nhựa PVC.

Trình tự bổ sung công thức hệ thống ổn định điển hình như sau:
a Khi vận hành ở tốc độ thấp, thêm nhựa PVC vào nồi trộn nóng;
b Thêm chất ổn định và xà phòng ở 60°C khi vận hành ở tốc độ cao;
c Thêm chất bôi trơn bên trong, chất màu, chất điều chỉnh tác động và chất hỗ trợ xử lý ở tốc độ cao khoảng 80°C;
d Thêm sáp hoặc chất bôi trơn bên ngoài khác ở tốc độ cao khoảng 100 ° C;
e Thêm chất độn ở 110 ° C khi vận hành tốc độ cao;
f xả nguyên liệu vào thùng trộn nguội ở tốc độ thấp 110°C - 120°C để làm mát;
g Khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 40°C, vật liệu sẽ bị thải ra ngoài. Thứ tự cho ăn ở trên là hợp lý, nhưng trong thực tế sản xuất, theo thiết bị riêng và các điều kiện khác nhau, hầu hết các nhà sản xuất đều bổ sung thêm các chất phụ gia khác ngoài nhựa. Ngoài ra còn có canxi cacbonat hoạt tính nhẹ được thêm vào cùng với thành phần chính và những thứ tương tự.

Điều này đòi hỏi nhân viên kỹ thuật của công ty phải phát triển công nghệ chế biến và trình tự cho ăn riêng phù hợp với đặc điểm của công ty.

Thông thường, nhiệt độ trộn nóng là khoảng 120 ° C. Khi nhiệt độ quá thấp, vật liệu không đạt được độ gel hóa và hỗn hợp đồng nhất. Trên nhiệt độ này, một số vật liệu có thể bị phân hủy và bay hơi, bột hỗn hợp khô có màu vàng. Thời gian trộn thường là 7-10 phút để đạt được độ nén, đồng nhất và tạo gel một phần. Hỗn hợp lạnh thường dưới 40 ° C và thời gian làm mát cần ngắn. Nếu nhiệt độ cao hơn 40°C và tốc độ làm nguội chậm thì hỗn hợp khô đã chuẩn bị sẽ kém hơn so với độ nén thông thường.

Thời gian lưu hóa của hỗn hợp khô thường là 24 giờ. Trên thời gian này, vật liệu dễ dàng hấp thụ nước hoặc kết tụ. Dưới thời gian này, cấu trúc giữa các phân tử của vật liệu không ổn định, dẫn đến sự dao động lớn về kích thước bên ngoài và độ dày thành ống trong quá trình ép đùn. . Nếu các liên kết trên không được tăng cường thì chất lượng của sản phẩm ống sẽ bị ảnh hưởng. Trong một số trường hợp, đường ống sẽ trở nên giòn.