Explicación detallada de materias primas y auxiliares para la formulación de PVC.

La resina de cloruro de polivinilo (PVC) pura pertenece a una clase de polímeros altamente polares, con fuerzas intermoleculares elevadas, lo que da como resultado altas temperaturas de ablandamiento y fusión del PVC.Generalmente, se necesitan entre 160 y 210 ℃ para procesarse.Además, los grupos de cloro sustituidos contenidos en las moléculas de PVC pueden provocar fácilmente la reacción de deshidrocloración (HCl) de la resina de PVC, provocando así la reacción de degradación del PVC.Por lo tanto, el PVC es extremadamente inestable al calor y un aumento de temperatura promoverá en gran medida la reacción de eliminación de HCl del PVC.El PVC puro inicia la reacción de eliminación de HCl a 120 ℃, lo que lleva a la degradación del PVC.

En vista de las deficiencias en los dos aspectos anteriores, el PVC necesita agregar aditivos en el procesamiento para producir diversos productos que satisfagan las necesidades de las personas, como blandos, duros, transparentes, buen aislamiento eléctrico, espumantes, etc. Al seleccionar la variedad y Para la dosificación de aditivos, es necesario considerar exhaustivamente varios factores, como las propiedades físicas y químicas, la fluidez y la formabilidad, para finalmente establecer una fórmula ideal.

Además, según los diferentes usos y métodos de procesamiento, también es necesario elegir el tipo de resina.La combinación de diferentes tipos de resina de PVC y diversos aditivos se conoce comúnmente como diseño de fórmula de PVC.A continuación se muestra una explicación detallada de cada materia prima en la fórmula de PVC como referencia.

01 Selección de resina

En la industria, la viscosidad o el valor K se usa comúnmente para representar el peso molecular promedio (o el grado promedio de polimerización).El peso molecular de la resina está relacionado con las propiedades físicas y mecánicas del producto.Cuanto mayor es el peso molecular, mayor es la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto y el módulo elástico del producto, pero la fluidez y plasticidad de la resina fundida disminuyen.

Al mismo tiempo, los diferentes procesos de síntesis dan lugar a diferencias en la morfología de la resina.La más común es la resina suelta producida mediante el método de suspensión, comúnmente conocida como resina SG.Su estructura es suelta, la forma de la superficie es irregular y la sección transversal es suelta y porosa, formando una red.Por lo tanto, la resina tipo SG absorbe los plastificantes rápidamente y tiene una velocidad de plastificación rápida.La resina en loción debe usarse como pasta de PVC para producir cuero artificial.

02 Plastificante

La adición de plastificantes puede reducir la fuerza de interacción entre las cadenas moleculares de PVC, lo que resulta en una disminución de la temperatura de transición vítrea, la temperatura de flujo y el punto de fusión de los microcristales contenidos en el plástico de PVC.Los plastificantes pueden mejorar la plasticidad de la resina, haciendo que el producto sea suave y resistente a las bajas temperaturas.

El efecto de los plastificantes sobre la resistencia mecánica no es significativo cuando la dosis es inferior a 10 partes.Cuando se añaden aproximadamente 5 partes de plastificante, la resistencia mecánica es en realidad la más alta, lo que se denomina fenómeno de plastificante inverso.Generalmente se cree que el fenómeno de la antiplastificación es el efecto de agregar una pequeña cantidad de plastificante, lo que aumenta la actividad de grandes cadenas moleculares y provoca el ordenamiento molecular para producir microcristales.La resistencia al impacto de los productos duros con una pequeña cantidad de plastificante agregado es en realidad menor que sin tiempo adicional, pero cuando se aumenta a una cierta dosis, su resistencia al impacto aumenta con el aumento de la dosis, cumpliendo con la ley universal.

Además, la adición de plastificantes reduce la resistencia al calor y a la corrosión del producto.Por cada parte adicional de plastificante, la resistencia al calor de Martin disminuye en 2-3.Por lo tanto, generalmente los productos duros no añaden plastificantes o añaden menos plastificantes.A veces se añaden algunos plastificantes para mejorar la fluidez del procesamiento.Los productos blandos, por otro lado, requieren la adición de una gran cantidad de plastificante y cuanto mayor sea la dosis de plastificante, más blando será el producto.

Existen varios tipos de plastificantes, incluidos ftalatos, ésteres de cadena lineal, epóxidos, ésteres de fosfato, etc. En términos de su desempeño integral, DOP es una buena variedad que se puede usar en diversas formulaciones de productos de PVC.Los ésteres de cadena lineal como el DOS pertenecen a plastificantes resistentes al frío y se utilizan comúnmente en películas agrícolas.Tienen poca compatibilidad con el PVC y generalmente no tienen más de 8 partes.Además de una buena resistencia al frío, los plastificantes epoxi también tienen resistencia al calor y a la luz, especialmente cuando se usan en combinación con estabilizadores de jabón metálico.La dosis general de plastificantes epoxi es de 3 a 5 partes.

Los productos de alambres y cables deben tener retardo de llama y se deben seleccionar plastificantes con un rendimiento eléctrico relativamente bueno.El PVC en sí tiene retardo de llama, pero la mayoría de los productos blandos plastificados son inflamables.Para que los productos de PVC blando sean retardantes de llama, se deben agregar plastificantes retardantes de llama como ésteres de fosfato y parafina clorada.Estos dos tipos de plastificantes también tienen mejores propiedades eléctricas que otros plastificantes.Sin embargo, con el aumento de la dosis de plastificante, el rendimiento eléctrico general muestra una tendencia a la baja.

Para productos de PVC utilizados con fines no tóxicos, se deben utilizar plastificantes no tóxicos como el aceite de soja epoxi.En cuanto a la cantidad total de plastificantes, debe variar según los requisitos de suavidad del producto, así como los diferentes usos, procesos y entornos de uso.El proceso general de laminación para producir películas de PVC requiere una cantidad total de plastificante de aproximadamente 50 partes.La película moldeada por soplado es ligeramente menor, generalmente entre 45 y 50 partes.

03 Estabilizador

El PVC se procesa a altas temperaturas y libera fácilmente HCl, formando una estructura de polieno inestable.Mientras tanto, el HCl tiene un efecto autocatalítico que puede degradar aún más el PVC.Además, si hay oxígeno o plasma de hierro, aluminio, zinc, estaño, cobre y cadmio, catalizarán la degradación del PVC y acelerarán su envejecimiento.Por lo tanto, el plástico presentará diversos fenómenos adversos, como decoloración, deformación, agrietamiento, disminución de la resistencia mecánica, disminución del rendimiento del aislamiento eléctrico y fragilidad.Para solucionar estos problemas se deben añadir estabilizantes a la fórmula, especialmente los estabilizadores térmicos son fundamentales.Los estabilizadores utilizados para el PVC incluyen estabilizadores térmicos, antioxidantes, absorbentes de rayos UV y agentes quelantes.Al diseñar la fórmula, se seleccionan diferentes variedades y cantidades de estabilizantes en función de los requisitos de uso del producto y la tecnología de procesamiento.

(1) Estabilizador de calor

El estabilizador térmico debe poder capturar el HCl autocatalítico liberado por la resina de PVC o reaccionar con la estructura de polieno inestable producida por la resina de PVC para prevenir o reducir la descomposición de la resina de PVC.

Los estabilizadores de sal de plomo se utilizan principalmente en productos duros.Los estabilizadores de sal de plomo tienen las características de buenos estabilizadores térmicos, excelente rendimiento eléctrico y bajo costo.Sin embargo, tiene una alta toxicidad y es propenso a contaminar productos, por lo que sólo puede producir productos opacos.En los últimos años, ha surgido un gran número de estabilizadores compuestos y los estabilizadores de un solo componente han mostrado una tendencia a ser reemplazados.Las características de los estabilizadores compuestos son una fuerte especificidad, baja contaminación e ingredientes simples para las empresas de procesamiento.Sin embargo, debido a la falta de estándares unificados, existen diferencias significativas en los estabilizadores compuestos utilizados por diferentes empresas.

Los estabilizadores de bario y cadmio son un tipo de estabilizador térmico con buen rendimiento y se utilizan ampliamente en películas agrícolas de PVC.Por lo general, es una combinación de bario, cadmio, zinc, fosfitos orgánicos y antioxidantes.

Los estabilizadores de calcio y zinc se pueden utilizar como estabilizadores no tóxicos en envases de alimentos, dispositivos médicos, envases farmacéuticos y otros campos, pero su estabilidad es relativamente baja.Cuando los estabilizadores de calcio se utilizan en grandes cantidades, su transparencia es pobre y son propensos a la formación de escarcha.Los estabilizadores de calcio y zinc generalmente utilizan polioles y antioxidantes para mejorar su rendimiento.

Los estabilizadores térmicos orgánicos a base de estaño tienen un buen rendimiento y son una buena variedad para productos duros y transparentes de PVC.

Los estabilizadores epoxi se utilizan normalmente como estabilizadores auxiliares.Cuando se usa en combinación con estabilizadores de bario, cadmio, calcio y zinc, este tipo de estabilizador puede mejorar la estabilidad de la luz y el calor, pero su desventaja es que es propenso a la exudación.Otros estabilizadores auxiliares incluyen polioles y fosfitos orgánicos.

En los últimos años también han surgido estabilizadores de tierras raras y estabilizadores de hidrotalcita.Los estabilizadores de tierras raras se caracterizan principalmente por un excelente rendimiento de procesamiento, mientras que la hidrotalcita es un estabilizador no tóxico.

(2) Antioxidantes

Durante el procesamiento y uso de los productos de PVC se produce oxidación por efectos del calor y la radiación ultravioleta, y su degradación oxidativa está relacionada con la generación de radicales libres.El principal antioxidante es un terminador de ruptura de cadenas o eliminador de radicales libres.Su función principal es unirse a los radicales libres, formar compuestos estables y terminar la reacción en cadena.El principal antioxidante utilizado en el PVC es generalmente el bisfenol A. También existen antioxidantes auxiliares o agentes de descomposición del peróxido de hidrógeno, y los antioxidantes auxiliares del PVC son el fosfito de trifenilo y el fosfito de diisooctilo.La combinación de antioxidantes principales y auxiliares puede ejercer un efecto sinérgico.

(3) absorbente de rayos UV

Los productos de PVC utilizados al aire libre, debido a la exposición a la radiación ultravioleta en un rango de longitud de onda sensible, las moléculas de PVC se excitan o sus enlaces químicos se rompen, provocando reacciones en cadena de radicales libres, lo que promueve la degradación y el envejecimiento del PVC.Para mejorar la capacidad de resistir los rayos ultravioleta, a menudo se añaden absorbentes de ultravioleta.Los absorbentes de UV comúnmente utilizados para PVC incluyen triazina-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD y OBS.Triazine 5 tiene el mejor efecto, pero debido a su color amarillo, la película es ligeramente amarillenta.Agregar una pequeña cantidad de azul de ftalocianina puede mejorarlo.

El UV-9 se utiliza habitualmente en películas agrícolas de PVC, con una dosis general de 0,2-0,5 partes.TBS, BAD y OBS, que pertenecen a la clase del ácido salicílico, tienen efectos suaves y pueden lograr una buena resistencia al envejecimiento cuando se usan en combinación con antioxidantes.Para productos no transparentes, la resistencia a la intemperie generalmente se mejora añadiendo dióxido de titanio rutilo opaco.En este caso, añadir absorbentes ultravioleta requiere una gran cantidad y no es muy rentable.

(4) Agente quelante

En el sistema estable de los plásticos de PVC, los ésteres de fosfito comúnmente añadidos no sólo sirven como antioxidantes auxiliares sino que también actúan como agentes quelantes.Puede formar complejos metálicos con iones metálicos nocivos que favorecen la eliminación del HCl del PVC.Los ésteres de fosfito comúnmente utilizados incluyen fosfito de trifenilo, fosfito de diisooctilo y fosfito de difeniloctilo.En películas agrícolas de PVC, la dosis general es de 0,5 a 1 partes.Cuando se usa solo, es fácil de colorear en la etapa inicial y tiene poca estabilidad térmica.Generalmente se utiliza en combinación con jabón para metales.

04 Lubricantes

La función de los lubricantes es reducir la fricción entre los polímeros y los equipos, así como la fricción interna entre las cadenas moleculares de los polímeros.La primera se llama lubricación externa, mientras que la segunda se llama lubricación interna.Productos con efectos de lubricación externa como aceite de silicona y parafina, y productos con efectos de lubricación interna como monoglicéridos, alcoholes esteáricos y ésteres.En cuanto a los jabones metálicos, tienen ambos.

Además, cabe señalar que el término 'lubricación interna y externa' es sólo un término común sin límites claros.Algunos lubricantes, como el ácido esteárico, desempeñan funciones diferentes en diferentes condiciones.Pueden proporcionar lubricación interna a bajas temperaturas o en pequeñas cantidades, pero su lubricación externa se vuelve gradualmente más ventajosa a medida que aumenta la temperatura o la dosis.Otro ejemplo especial es el estearato de calcio, que se utiliza como lubricante externo cuando se usa solo, pero se convierte en un lubricante interno que promueve la plastificación cuando se usa en combinación con plomo duro y parafina.

En los plásticos de PVC duro, el exceso de lubricante puede provocar una disminución de la resistencia y también afectar las operaciones del proceso.En el caso de los productos inyectables, puede producirse descamación, especialmente cerca de la puerta.Para productos inyectables, la cantidad total de ácido esteárico y parafina es generalmente de 0,5 a 1 partes;Los productos extruidos generalmente no exceden una porción.

En la fórmula de productos blandos, demasiado lubricante puede provocar escarcha y afectar la resistencia, la soldadura de alta frecuencia y la capacidad de impresión del producto, mientras que muy poco lubricante se adherirá a los rodillos.En el caso de las películas moldeadas por soplado, muy poco lubricante se adherirá al molde, lo que facilitará que el plástico se coque dentro del molde.Mientras tanto, para mejorar el fenómeno de adherencia de la película soplada, es aconsejable añadir una pequeña cantidad de monoglicérido lubricante interno.Cuando se producen productos blandos de PVC, la cantidad de lubricante añadido es generalmente inferior a 1 parte.

05 relleno

Agregar ciertos rellenos inorgánicos como agentes incrementales al PVC para reducir costos, al tiempo que se mejoran ciertas propiedades físicas y mecánicas (como dureza, temperatura de deformación térmica, estabilidad dimensional y reducción de la contracción), y se aumenta el aislamiento eléctrico y la resistencia a las llamas.En los últimos años, la nanomaterialización de cargas inorgánicas y su aplicación como modificadores en plásticos ha sido un foco de investigación, y se han logrado algunos logros en investigación, como el endurecimiento y fortalecimiento del PVC con nanocarbonato de calcio.El problema importante que hay que resolver es cómo dispersar uniformemente los nanoproductos en los plásticos.

En el proceso de moldeo por extrusión dura, los rellenos generales para productos de PVC son el carbonato de calcio y el sulfato de bario.Para productos moldeados por inyección, se requiere buena fluidez y tenacidad, y generalmente se recomiendan dióxido de titanio y carbonato de calcio.El contenido de carga de los productos duros dentro de 10 partes tiene poco efecto sobre el rendimiento de los productos.

En términos de productos blandos, agregar una cantidad adecuada de relleno puede hacer que la película tenga buena elasticidad y una superficie lisa y seca sin que parezca brillante.También tiene ventajas como alta resistencia al calor y baja deformación permanente.En las formulaciones de productos blandos, se utilizan comúnmente cargas como talco en polvo, sulfato de bario, carbonato de calcio, dióxido de titanio y arcilla.El polvo de talco tiene un impacto relativamente pequeño sobre la transparencia.

Al producir películas delgadas, la cantidad de relleno puede alcanzar las 3 partes, lo que afecta el rendimiento.Agregar carbonato de calcio principalmente a cables comunes;Agregar arcilla calcinada a la capa aislante de los cables puede mejorar la resistencia al calor y el aislamiento eléctrico de los plásticos.Además, también se puede añadir trióxido de antimonio como relleno a productos blandos para mejorar su resistencia al fuego.

06 colorantes

Los colorantes utilizados para los plásticos de PVC son principalmente pigmentos orgánicos y pigmentos inorgánicos.Los plásticos de PVC tienen altos requisitos de pigmentos, como resistencia a altas temperaturas durante el procesamiento, no verse afectados por el HCl, no migración durante el procesamiento y resistencia a la luz.Los más utilizados incluyen:

(1) El rojo incluye principalmente pigmentos azoicos solubles, pigmentos inorgánicos de rojo cadmio, pigmentos rojos de óxido de hierro, rojo de ftalocianina, etc.

(2) El amarillo incluye principalmente amarillo cromo, amarillo cadmio y amarillo fluorescente, etc.

(3) El azul incluye principalmente azul de ftalocianina

(4) El color verde es principalmente verde ftalocianina;

(5) El blanco utiliza principalmente polvo de dióxido de titanio;

(6) El morado es principalmente plástico morado RL;

(7) El negro es principalmente negro de humo.

Además, los agentes blanqueadores fluorescentes se utilizan para blanquear, los polvos de oro y plata se utilizan para la impresión en color y el polvo de perlas le da a los plásticos un astigmatismo similar al de una perla.

07 Agentes espumantes y retardantes de llama.

Los agentes espumantes utilizados para el PVC son principalmente agentes espumantes ADC, azodiisobutironitrilo y agentes espumantes inorgánicos.Además, las sales de plomo y cadmio también contribuyen a la formación de espuma, lo que puede reducir la temperatura de descomposición del agente espumante AC a 150-180 ℃.La cantidad de agente espumante se determina en función de la tasa de formación de espuma.

Debido a su alto contenido de cloro, el plástico rígido de PVC tiene un retardo de llama.Agregar retardantes de llama a cables de PVC, paredes decorativas y cortinas de plástico puede aumentar su resistencia a las llamas.Los retardantes de llama comúnmente utilizados incluyen parafina clorada, trióxido de antimonio (2 a 5 partes) y ésteres de fosfato.Los fosfatos y los plastificantes clorados también tienen propiedades retardantes de llama.

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