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研究碳酸钙的影响 解决聚磷酸铵产业问题

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2014-4-19 20:03:39
 

  PVC增塑糊是PVC树脂在增塑剂中形成的糊状分散体系。为降低PVC增塑糊的成本,人们通常在其中添加大量碳酸钙。研究发现,加入碳酸钙可以增加增塑糊的黏度,并且随其含量的增加,增塑糊的黏度增大,同时发现,碳酸钙的颗粒形貌对增塑糊黏度影响较大,但对碳酸钙增加增塑糊黏度及稳定性的机理还缺少系统阐述,因此,系统研究碳酸钙对增塑糊黏度的影响及原理将有助于更加深入地了解填料对PVC增塑糊性能的影响,同时,可为配制廉价稳定的PVC增塑糊提供参考。本文系统研究了碳酸钙粒径、用量及形貌对环保PVC增塑糊黏度及稳定性的影响,并探讨其作用原理。

  性能测试与结构表征
  PVC增塑糊黏度稳定性的测定:将增塑糊分别存放数天,每天测定各增塑糊的黏度,测量条件为(25±0.5)℃的水浴锅中恒温1 h;
PVC增塑糊初始黏度的测定:将配制好的PVC增塑糊存放一定时间后,利用正弦波振动式黏度计在(25±0.5)℃的水浴锅中恒温1 h,测定其黏度;碳酸钙形貌结构的表征:用干净的毛笔将不同样品分别蘸洒在贴有双面胶带的样品台上,用吸耳球轻轻吹掉浮粒,然后于离子溅射仪中镀金200 s;然后用SEM对其进行不同视场、不同放大倍数的观察分析。

  碳酸钙粒径对PVC增塑糊黏度及稳定性的影响
  1.由可知,用38μm碳酸钙配制的增塑糊初始黏度(放置时间为0时的黏度)最低,用4.5μm碳酸钙配制的增塑糊初始黏度最高,且随放置时间的延长,尤其是放置时间大于4 d以后,增塑糊的黏度迅速上升,说明其黏度稳定性差。这是因为碳酸钙的粒径越小,颗粒的比表面积越大,与增塑剂的接触面积越多,吸收增塑剂的量也越多,使体系中可自由流动的增塑剂的含量相对减少,故增塑糊的初始黏度也越大[3-5]。因此,碳酸钙粒径对增塑糊黏度的影响很大,可根据实际需要通过选择合适粒径的碳酸钙来调控增塑糊的黏度。

  2.碳酸钙含量对增塑糊黏度的影响
  为系统研究碳酸钙含量对增塑糊黏度及稳定性的影响,首先固定PVC树脂的含量为100份,研究碳酸钙1含量对增塑糊黏度及稳定性的影响,,随着碳酸钙含量的增加,增塑糊的初始黏度逐渐增大,并且随着放置时间的延长,增塑糊的黏度迅速增加,说明其黏度稳定性越差,这与前人的研究结果相同[1,4]。此外,存放时间小于3 d时,增塑糊黏度增加迅速,存放4 d以后,黏度变化趋于平缓,这是由于刚配制的增塑糊中的PVC树脂还要不断吸入增塑剂,放置3 d以后,PVC树脂吸入增塑剂的速度趋于平衡,所以曲线也趋于平缓。
其次,固定PVC和碳酸钙粉体的总量为120份,调整碳酸钙和PVC树脂的比例,进一步深入研究碳酸钙含量对增塑糊初始黏度及稳定性的影响,结果如图3所示。由图3可知,随着碳酸钙含量的增加,增塑糊的初始黏度逐渐减小,并且黏度稳定性越好,该结果与上述研究结论完全相反。这是因为在增塑糊体系中,增塑剂可以分为3个部分:第一部分为糊树脂颗粒表面湿润一定厚度的固定层;第二部分为填充颗粒孔隙吸收的部分;第三部分为颗粒间可以自由流动的增塑剂[5],增塑糊的黏度主要受第三部分增塑剂含量的影响。可自由流动的
增塑剂越多,黏度越小。固定PVC树脂的含量时,随碳酸钙含量的增加,粉体的总量也随之增加,故吸收增塑剂的组分增加,即增塑糊体系中第二部分增塑剂增多,第三部分增塑剂相应地减少,所以增塑糊的初始黏度增大。另外,由于碳酸钙对增塑剂的吸收能力远远小于PVC糊树脂,所以当固定PVC和碳酸钙粉体的总量时,随着碳酸钙含量的增加,PVC糊树脂的量相应地减少。增加碳酸钙的含量时,体系中第二部分增塑剂增加得不多,但第一部分增塑剂大大减少,相应的第三部分增塑剂增多,所以体系的初始黏度减小。由此可知,碳酸钙对增塑糊初始黏度及稳定性的影响规律并不是单一的,通过调整基础配方,可以调控碳酸钙对增塑糊初始黏度及稳定性的影响。

  3.碳酸钙颗粒形貌对增塑糊黏度及稳定性的影响
  碳酸钙1的颗粒呈规则菱形,颗粒界面清晰;碳酸钙2颗粒呈针状;碳酸钙3颗粒呈棉絮状,颗粒界面不清晰,有团聚现象。  由图5可知,3种碳酸钙配制的增塑糊的初始黏度及稳定性随时间变化的曲线有显着差异,用碳酸钙1配制的增塑糊初始黏度最小,用碳酸钙3配制的增塑糊初始黏度最大,且黏度稳定性最差,说明用形状规则的菱形碳酸钙配制的增塑糊黏度最低,棉絮状碳酸钙配制的增塑糊黏度最大,且黏度稳定性最差。由此可知,碳酸钙颗粒形貌对增塑糊黏度的影响非常显着,可以通过不同形貌碳酸钙的复配来实现PVC增塑糊黏度的调控。

  针对国内阻燃剂的生产与市场需求情况,我国应紧跟国际发展潮流,加快我国阻燃剂研究、开发和生产,调整产品生产与消费结构,向环保化、高分子量化、复合化方向发展。

  一是要加快立法步伐,加大执法力度。2006年国家技术监督局颁布了强制性国家标准GB20286—2006《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》、为了配合这项强制性国家标准的实施,公安部消防局又制定了于2007年5月1日正式实施的《阻燃制品标识管理办法》,2009年5月,新《消防法》正式实施。这些法律法规的颁布有利于我国阻燃剂市场的规范运行,但这些法律法规也存在着规定不细、处罚不严的漏洞,同时在执行这些法律法规的过程中也存在执法不严的问题,因此国家应加快立法步伐,尽早完善有关消防阻燃法律 体系,同时加大执法力度,从而使我国阻燃剂市健康发展,保障人民人身财产安全;

  二是国家在财税政策上应加大对优势企业的扶持力度,着力培育一批有实力、有社会责任感的企业作为阻燃剂生产的主体,以充足的高质量的环保的阻燃剂产品投放市场,从而保障阻燃剂产品能真正起到保障人民人身财产安全作用;

  三是加强新型、环保阻燃剂的研发和工业化,国内科研院所、大专院校应承担起对新型环保阻燃剂研发的社会责任,加大科研力度,以缩小在阻燃剂生产技术上与国外先进水平的差距;

  四是厂家要加强科研院所、大专院校与企业的联合,将业已成熟的科研成果尽快转化为实际产品。

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