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1、会计学1钛白粉在钛白粉在PVC塑料中的应用塑料中的应用一一.PVC塑料简介塑料简介 1.概况：PVC是五大热塑性合成树脂之一，产量仅次于PE，居第二位。PVC约占世界合成树脂总消费量的30。2003年PVC全球总产量能达到3500万吨。总产量约为2800万吨。PVC塑料是以PVC树脂位基材，添加各种助剂的一类塑料，经过不同的成塑方法制成制品的泛称。第1页/共20页 PVC塑料按照成塑方法分为：压延制品；注射制品；挤出制品；中空成型制品；吹塑制品 按照制品硬度分类位：软制品；半硬制品；硬制品 按照产品形状可分为：板；片；膜；棒；管；线；异型材等等 产品的成型方法与产品的外观形态均取决于产品的性质
2、，用途及技术指标，第2页/共20页附1：到2003年，国内PVC异型材生产厂有600多家，型材生产线4000多条，2003年产能达300万吨，实现销售量为150万吨，按国内PVC异型材通用配方计算年消耗金红石TiO2 约11万吨18万吨（年产能计），即产品用途决定产品的生产工艺和技术。第3页/共20页2国内状况 2003年我国年用PVC树脂560万T年产量360万吨。氯碱行业已规划投入建设的新生产线约超过100万T。PVC塑料制品中70%上为硬制品，其中以PVC型塑料管材、管件等化学建材为主导产品，另外是PVC片材、薄膜、共混材料等工、农、民用途产品等等。（下接附1）第4页/共20页二、二、P
3、VC塑料性质及组分塑料性质及组分（一）性质（一）性质 1.PVC1.PVC树脂是非结晶型线性高分子聚合物，具有与低分子物明显不同的树脂是非结晶型线性高分子聚合物，具有与低分子物明显不同的表征：受热后形态变化为玻动态表征：受热后形态变化为玻动态高弹态高弹态粘流态这一形态变化反粘流态这一形态变化反复进行，而大分子中无本质的变化，所以是热塑性塑料。同时，这复进行，而大分子中无本质的变化，所以是热塑性塑料。同时，这种形态变化决定了种形态变化决定了PVCPVC塑料的成型加工特性。塑料的成型加工特性。2.2.PVCPVC是热敏性高聚物，对温升反应敏感，当受热到是热敏性高聚物，对温升反应敏感，当受热到130
4、130 时开始分解时开始分解放出放出HCLHCL，随着温度升高，放出，随着温度升高，放出HCLHCL加剧，分子断链，至完全碳化。加剧，分子断链，至完全碳化。3.3.PVCPVC树树脂脂的的熔熔融融温温度度高高于于其其分分解解温温度度，这这给给成成型型加加工工带带来来困困难难。为为使使成成型型加加工工顺顺利利进进行行，必必须须要要抑抑制制其其分分解解，这这就就是是PVCPVC树树脂脂在在成成型型加加工工中中必必须须加加入入稳稳定定剂剂的的原原因因。由由于于PVCPVC树树脂脂熔熔融融后后呈呈硬硬脆脆性性之之物物态态；所所以以在在软软PVCPVC制制品品中中必必须须加加入入增增塑塑剂剂使使其其变变
5、得得柔柔软软。当当需需要要硬硬PVCPVC制制品品硬硬且且韧韧时时，则则需需加加入入增增强强剂剂或或称称冲冲击击改改性性剂剂改改善善其其本本身身的的脆性。脆性。综上所述知：综上所述知：PVCPVC塑料是热塑性朔料，是热敏性塑料，是多组分塑料塑料是热塑性朔料，是热敏性塑料，是多组分塑料 第5页/共20页（一）（一）组分组分 PVCPVC分分子子本本身身为为硬硬脆脆性性，但但可可以以制制成成柔柔软软、半半硬硬或或硬硬而而韧韧的的制制品品，PVCPVC树树脂脂是是白白色色粉粉末末，熔熔融融后后为为呈呈一一定定黄黄色色指指数数的的透透明明物物质质，通通过过配配方方设设计计加加入入不不同同品品种种添添加
6、加剂剂制制成成或或无无色色透透明明或或五五彩彩缤缤纷纷或或洁洁白白如如玉玉的的各各种种制制品品这这完完全全取取决决于于PVCPVC与与不不同同品品种种、规规格格、数数量量的的助助剂剂的配伍，这就是的配伍，这就是PVCPVC助剂的功能。助剂的功能。PVCPVC塑塑料料的的助助剂剂按按作作用用分分为为稳稳定定剂剂（热热稳稳定定剂剂、光光稳稳定定剂剂）、增增塑塑剂剂、增增强强剂剂、加加工工改改良良剂剂、润润滑滑剂剂、着着色色剂剂、填填充充剂剂、阻阻燃燃剂剂、抗静电剂抗静电剂第6页/共20页三三TiO2在在PVC塑料中的应用塑料中的应用 TiO2 TiO2在在PVCPVC塑料中的应用目的是作为白色颜料
7、和光屏蔽剂塑料中的应用目的是作为白色颜料和光屏蔽剂 金金红红石石型型TiO2TiO2的的化化学学性性质质极极稳稳定定，常常温温下下几几乎乎不不与与其其它它元元素素和和化化合合物物作作用用，也也不不溶溶于于水水、稀稀酸酸和和弱弱无无机机酸酸，更更由由于于其其具具有有白白色色颜颜料料中中最最高高的的折折射射率率、最最大大比比表表面面积积以以及及最最低低的的密密度度，这这些些性性质质符符合合作作为为PVCPVC塑塑料料白白色色颜颜料料的的基基本本要求。要求。作作为为PVCPVC塑塑料料的的光光屏屏蔽蔽剂剂，主主要要是是用用于于户户外外制制品品如如用用作作PVCPVC门门窗窗的的硬硬PVCPVC异型材
8、，建筑用灌水管，管件，广告灯箱用的白色异型材，建筑用灌水管，管件，广告灯箱用的白色PVCPVC板片等等。板片等等。第7页/共20页 在在这这些些PVCPVC塑塑料料制制品品中中以以白白色色为为多多数数，所所用用白白色色颜颜料料均均为为金金红红石石型型TiO2TiO2，国国外外在在这这些些制制品品比比如如门门窗窗用用异异型型材材中中加加入入8 810phr 10phr TiO2TiO2，使使TiO2TiO2能能够够有有效效地地抵抵御御紫紫外外线线PVCPVC基基材材的的破破坏坏，PVCPVC商商品品寿寿命命已已达达4040余余年年且且还还在在继继续续正正常常使使用用，国国内内门门窗窗塑塑料料为为
9、成成本本价价格格所所限限，一一般般TiO2TiO2加加入入量量仅仅为为3 36 6份份，由由于于TiO2TiO2在在PVCPVC塑塑料料中中的的“浓浓度度”小小，不不能能有有效效地地屏屏蔽蔽紫紫外外线线，使使PVCPVC基基材材的的耐耐候候性性差差，使使用用寿寿命命大大大大缩缩短短，更更有有不不自自律律企企业业用用锐锐钛钛型型TiO2TiO2生生产产门门窗窗型型材材，这这种种型型材材制制成成门门窗窗安安装装？建建筑筑洞洞口口上上，即即使使在在北北京京地区，用不了地区，用不了1 12 2年，使用功能就会丧失殆尽。年，使用功能就会丧失殆尽。金金红红石石型型TiO2TiO2在在PVCPVC塑塑料料中
10、中的的应应用用，除除要要求求TiO2TiO2具具有有良良好好的的光光学学性性质质，适适中中的的粒粒径径外外，分分散散性性亦亦是是重重要要的的技技术术指指标标，当当然然这这些些性性质质？涂涂料料，造造纸纸，纤纤维维等等产产品品对对TiO2TiO2的的总总要要求求却却是是相相适的。适的。对对硬硬PVCPVC塑塑料料用用TiO2TiO2，以以户户外外用用硬硬PVCPVC门门窗窗异异型型材材所所用用金金红红石石型型TiO2TiO2为为例例，还还要要考考虑虑TiO2TiO2对对加加工工性性能能，热热性性能能，耐耐候候性性等等的的影响。影响。第8页/共20页 1.TiO2 1.TiO2对对PVCPVC塑料
11、加工性能的影响塑料加工性能的影响 因因为为TiOTiO2 2生生产产时时的的工工艺艺条条件件，包包覆覆物物品品种种用用量量不不同同，所所以以TiO2TiO2原原生生粒粒子子的的粒粒径径及及其其分分布布亦亦不不尽尽相相同同，同同时时也也决决定定了了TiOTiO2 2的的着着色色力力，色色相相，遮遮盖盖力力，分分散散性性的的差差异异，更更重重要要的的是是这这种种差差异异还还会会影影响响到到PVCPVC塑塑料料的的成成型型过过程程，特特别别是是挤挤出出硬硬PVCPVC型型材材的的工工艺艺过过程程，由由于于TiTiOO2 2的的包包覆覆不不同同，是是不不同同牌牌号号的的TiTi在在挤挤出出成成型型时时
12、影影响响到到挤挤出出时时的的主主机机电电流流，机机头头压压力力等等重重要要工工艺艺参参数数的的变变化化，进进而而影影响响产品的外形尺寸与内在质量。情况如下列所示：产品的外形尺寸与内在质量。情况如下列所示：第9页/共20页 PVC PVC异型材配方：异型材配方：PVCSG-5 100 备注 有机SN稳定剂硫醇 SN1.0CaSt2工业品 0.8增强剂 丙烯酸酯型7.0 加工改良剂 201 1.5滑剂总量 1.6CaCO3轻质 8.0TiO2各号金红石型 5.0A,B,C 均为进口不同牌号TiO2第10页/共20页 挤出工艺参数：挤出工艺参数：挤出工艺参数：挤出工艺参数：以以以以 A,B,CA,B
13、,CA,B,CA,B,C三种不同的物料作为下述配方编号三种不同的物料作为下述配方编号三种不同的物料作为下述配方编号三种不同的物料作为下述配方编号 C1-4 AD D1-5 180-182 178 190 螺杆温度100 主机转数 R/min 主机电流A机 头 压力 M/Pa备注 A基本元1的变化 11716.153.630.5B基本元1的变化 11716.153.931.0C基本元1的变化 11816.151.529.5第11页/共20页 在在挤挤出出成成型型过过程程中中，造造成成主主机机电电流流波波动动的的原原因因是是物物料料熔熔融融塑塑化化后后的的粘粘度度的的变变化化及及加加料料量量的的脉
14、脉动动等等；当当加加料料的的供供料料器器转转动动平平稳稳给给料料均均匀匀时时，主主机机电电流流的的变变化化基基本本是是物物料料状状态态引引起起的的。在在配配方方不不变变只只变变换换了了TiO2TiO2的的品品牌牌时时，主主机机电电流流的的变变化化无无疑疑是是由由于于TiO2TiO2引引起起的的，这这三三种种进进口口的的TiO2TiO2是是国国外外三三个个厂厂家家生生产产的的，据据其其产产品品说说明明介介绍绍，这这三三种种TiO2TiO2均均有有有有机机物物包包覆覆，但但包包覆覆物物种种类类不不同同，TiO2TiO2粒粒径径也也不不同同。在在PVCPVC混混合合料料熔熔融融过过程程中中的的表表现
15、现行行为为不不尽尽相相同同，所所以以表表现现出出来来的的直直接接后后果果就就是是挤挤出出时的主机电源和机头压力的变化。时的主机电源和机头压力的变化。第12页/共20页2.TiO2对对PVC塑料物理力学性能的影响塑料物理力学性能的影响 对焊接强度的影响对焊接强度的影响8585推拉推拉柜柜柜柜 （三位焊机同一工位焊角测试平均结果）（三位焊机同一工位焊角测试平均结果）A A7541 7541 N N B B7056N 7056N C C5694N5694N 说说 明明：取取 上上 述述 ABCABC三三 种种TiO2TiO2的的塑塑料料，分分别别制制成成规规格格一一致致的的焊焊角角各各5 5个个，在
16、本厂测试后取其算术平均值如左。在本厂测试后取其算术平均值如左。第13页/共20页 对对对对物物物物理理理理力力力力学学学学性性性性能能能能的的的的影影影影响响响响。将将将将其其其其中中中中的的的的BCBC配配配配方方方方之之之之型型型型材材材材送送送送国国国国家家家家化化化化学学学学建建建建材材材材测测测测试试试试中中中中心心心心测试，结果如下，（按测试，结果如下，（按测试，结果如下，（按测试，结果如下，（按GB/T 8814-1998GB/T 8814-1998测试）测试）测试）测试）测试项目测试项目 技术指标技术指标 实测结果实测结果 B C B C 1.1.洛氏硬度（洛氏硬度（R R标尺
17、）标尺）85 98.6 98.285 98.6 98.22.2.拉伸屈服强度拉伸屈服强度 MPa 37.0 42.6 42.1MPa 37.0 42.6 42.13.3.拉伸断裂伸长率拉伸断裂伸长率%100 139 133%100 139 1334.4.弯曲弹性模量弯曲弹性模量MPa 1960 2410 2345MPa 1960 2410 23455.5.简支梁缺口冲击强度简支梁缺口冲击强度 KJ/(23KJ/(232)40 65.5 67.22)40 65.5 67.2 (-10 (-101)15 77.5 83.51)15 77.5 83.56.6.维卡软化点维卡软化点 83 90.4 8
18、9.683 90.4 89.6第14页/共20页7.7.氧指数氧指数%38 45.5 45.0%38 45.5 45.08.8.低温落锤冲击（低温落锤冲击（10 10 次）破坏次）破坏 1 0/10 0/101 0/10 0/109.9.加热后的状态加热后的状态 无气泡，裂痕，麻点无气泡，裂痕，麻点 无无 无无10.10.加热后尺寸变化率加热后尺寸变化率%2.5 -2.0 -2.1%2.5 -2.0 -2.111.11.高低温反复尺寸变化率高低温反复尺寸变化率 0.2 0.11 0.100.2 0.11 0.1012.12.焊角强度焊角强度 N 3000 8026 5393N 3000 802
19、6 5393 从从上上表表可可知知：不不同同的的TiTi在在同同一一配配方方体体系系，同同一一挤挤出出生生产产线线上上挤挤出出成成型型的的硬硬PVCPVC异异型型材材的的物物理理力力学学性性能能的的差差异异。C C配配方方的的测测试试结结果果除除5 5，比比B B高高，8 8，9 9，二二者者相相同同外外，其其余余均均比比B B配配方方测测试试结结果果低低，特特别别是是焊焊角角强强度度低低2633N2633N。即即，C C配配方方焊焊角角强强度度是是B B配配方方的的67.2%67.2%。这这个个差差距距表表明明：如如果果用用C C种种TiTi生生产产异异型型材材需需对对生生产产配配方作较大的
20、调整。方作较大的调整。第15页/共20页4.4.对初期着色的影响对初期着色的影响 不不同同生生产产单单位位，不不同同生生产产工工艺艺的的TiO2,TiO2,在在硬硬pvcpvc型型材材成成塑塑过过程程中中表表现现了了明明显显不不同同的的颜颜色色色色相相。由由于于一一般般硬硬pvcpvc塑塑料料厂厂不不具具备备TiO2,TiO2,粒粒径径以以及及其其分分布布的的检检测测手手段段，对对不不同同厂厂家家的的TiO2,“-TiO2,“-”pvc-”pvc塑塑料料的的色色相相，一一般般是是用用pvcpvc塑塑料料的的生生产产的的配配方方在在实实验验室室成成塑塑试试样样去去比比较较祥祥定定（如如实实验验报
21、报告告-）。根根据据试试样样颜颜色色调调整整配配方方直直至至型型材颜色符合标准要求。材颜色符合标准要求。第16页/共20页四四.pvc塑料塑料-评价评价TiO2,的方法的方法 1.1.测试项目测试项目 热热老老化化性性能能：不不同同生生产产方方法法生生产产TiO2,TiO2,在在PVCPVC混混合合料料变变成成PVCPVC塑塑料料的的常常温温常常压压的的成成塑塑过过程程中中是是否否不不影影响响其其它它组组成成或或不不被被其其它它组组成成影影响响，是是否否不不与与其其它它组组分分发发生生化化学学反反应应？其其初初期期着着色色如如何？动态何？动态老老化及静态热化及静态热过程颜色变化，如热过程颜色变
22、化，如热-化不合格，以下的项目均无实验的必要化不合格，以下的项目均无实验的必要 加工性能：加工性能：TiO2TiO2在在PVCPVC材料挤出成塑过程中对工艺参数的一向材料挤出成塑过程中对工艺参数的一向 物理力学性能及焊接性确认物理力学性能及焊接性确认TiO2,TiO2,对对PVCPVC塑料物理力学性能，焊接性能的影响塑料物理力学性能，焊接性能的影响 耐耐候候性性：是是TiO2TiO2关关键键的的特特性性，须须在在上上述述各各种种性性能能符符合合使使用用条条件件后后，测测试试此此项项。如如此此项项不不合合格，其余项目均合格也不能使用。格，其余项目均合格也不能使用。第17页/共20页2.2.实验：
23、实验：（1 1）热热老老化化：实实验验室室辊辊压压成成型型试试样样作作动动态态热热老老化和静态热老化。化和静态热老化。（2 2）加加工工性性能能：选选择择PVCPVC型型材材厂厂在在挤挤出出生生产产线线上上同同一一配配方方作作PVCPVC型型材材挤挤出出成成型型观观察察比比较较不不同同TiO2TiO2对挤出工艺参数的影响，同时取样。对挤出工艺参数的影响，同时取样。（3 3）物物理理力力学学性性能能及及焊焊接接性性：按按国国家家标标准准取取样样（即即上上3 3项项）送送权权威威机机构构测测试试。焊焊接接性性能能：在在门门窗组装厂按国家标准作焊角，然后测试。窗组装厂按国家标准作焊角，然后测试。（4
24、 4）耐候性：同（耐候性：同（3 3）。）。3.3.评价评价第18页/共20页3 3，对耐候性的影响对耐候性的影响 金金红红石石型型TiO2TiO2具具有有化化学学惰惰性性，不不可可溶溶性性和和热热稳稳定定性性，但但却却具具有有光光化化学学活活性性，对对暴暴露露在在大大气气中中的的高高聚聚物物有有催催化化氧氧化化作作用用，作作用用的的结结果果导导致致高高聚聚物物逐逐渐渐降降解解。从从表表面面光光泽泽降降低低开开始始，随随着着颜颜料料一一层层的的暴暴露露逐逐步步发发生生粉粉化化，在在高高聚聚物物表表面面形形成成“粉粉积积层层”，这这层层“粉粉积积层层”由由于于松松散散的的TiO2TiO2和和逐逐
25、渐渐降降解解的的高高聚聚物物组组成成，如如果果使使用用稳稳定定性性较较差差的的TiO2TiO2颜颜料料时时，出出现现“粉粉化化”的的时时间间会会大大大大缩缩短短，因因此此对对于于户户外外用用PVCPVC塑塑料料制制品品特特别别是是象象门门窗窗类类建建筑筑构构件件，务务必必选选用用光光化化学学活活性性低低的的TiO2TiO2颜颜料料，即即包包覆覆性性好好的的产产品品，因因为为包包覆覆层层不不仅仅可可以以降降低低TiO2TiO2的的光光化化学学活活性性，在在将将TiO2TiO2掺掺混混到到PVCPVC配配料料的的体体 系系中中，还还作作为为与与TiO2TiO2粒粒子子和和PVCPVC粒粒子子间间的的隔隔离离层层，保保护护PVCPVC分分子子免免受受紫紫外外线线的的伤伤害害，当当然然，即即便便是是很很稳稳定定下下的的TiO2TiO2颜颜料料也也不不能能无无限限阻阻止止白白色色PVCPVC异异型型材材表表面面的的光光化化学学降降解解，因因为为颜颜料料不不可可能能永永远远保保护护与与环环境境接接触触的的的的边边界界层层中中的的PVCPVC分分子子，所所以以异异型型材材行行业业可可以以把把PVCPVC型型材材门门窗窗开开始始暴暴露露到到出出现现粉粉化化的的时时间作为间作为TiO2TiO2颜料稳定性的质量评价。颜料稳定性的质量评价。第19页/共20页