比較硬質(zhì)PVC管材塑化度與力學(xué)性能的關(guān)系，得出硬質(zhì)PVC管材塑化度的最佳范圍為60%~70%。分析配方、混料、工藝條件對(duì)塑化度的影響，以指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程，并將塑化度調(diào)整到最佳塑化范圍。

在加工過(guò)程中，硬質(zhì)PVC的粒子結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大變化，在較低加工溫度下，由于熱和剪切力的作用，顆粒分解成初級(jí)粒子；隨著溫度的升高，初級(jí)粒子部分被粉碎；當(dāng)加工更高時(shí)，初級(jí)粒子可全部粉碎，晶體熔化，邊界消失，形成二維網(wǎng)絡(luò)，這一過(guò)程稱為熔融或凝膠化，一般成為塑化。塑化度正是制品結(jié)晶程度與PVC初級(jí)粒子熔化程度的反映，塑化度可用流變法測(cè)量。

PVC塑化后在制品中形成了貫穿的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)的變化，必然引起力學(xué)性能的改變，進(jìn)而影響制品的性能。因此，在硬質(zhì)PVC加工過(guò)程中，控制好塑化度，使制品各部分塑化均一，對(duì)保證硬質(zhì)PVC管材質(zhì)量非常重要。國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的GB/T10002.1-1996中，用增加二氯甲烷浸漬試驗(yàn)來(lái)反映管材塑化的情況。

1、硬質(zhì)PVC管材的最佳塑化度

硬質(zhì)PVC未塑化或塑化度低時(shí)，PVC初級(jí)粒子未解體或解體很少，粒子間還未融合；塑化度100%時(shí)，所有初級(jí)粒子融合，制品冷卻后，可形成均勻分布，貫穿整個(gè)制品的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)，晶網(wǎng)會(huì)限制分子鏈的運(yùn)動(dòng)。這兩種結(jié)構(gòu)的管材沖擊強(qiáng)度較低，與管材韌性有關(guān)的指標(biāo)（如落錘沖擊性能）不易達(dá)標(biāo)，這兩種塑化度的管材都不是我們希望的。

大量研究和測(cè)試結(jié)果表明：硬質(zhì)PVC管材的綜合性能最佳值是在塑化度為60%~70%時(shí)得到的。因此，我們應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臈l件，使塑化度均勻并控制在此范圍內(nèi)。

2、塑化度的調(diào)整

塑化度的調(diào)整應(yīng)從配方、混料、加工條件等方面綜合考慮。

（1）PVC樹(shù)脂

用懸浮法生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂有疏松型和緊密型。疏松型樹(shù)脂表皮較薄、內(nèi)部疏松、亞粉粒體積較大且大小均勻，易于破碎，釋放初級(jí)粒子。這樣的樹(shù)脂經(jīng)混合，可使助劑分布均勻，經(jīng)過(guò)擠出加工后，易獲得塑化均一的管材。

除PVC樹(shù)脂的形態(tài)外，樹(shù)脂的相對(duì)分子量也影響塑化，相同配方和加工條件下，分子量越大，雖然管材韌性好，但塑化度降低。

（2）穩(wěn)定劑

目前，國(guó)內(nèi)采用的主要熱穩(wěn)定劑為鉛系穩(wěn)定劑（主要為三堿式硫酸鉛，硬脂酸鉛等）。固體鉛鹽穩(wěn)定劑分散性差，難塑化易造成大的應(yīng)力集中，要求所用鉛鹽越細(xì)越好，最好經(jīng)過(guò)研磨。另外，鉛鹽對(duì)人體健康有害，這些穩(wěn)定劑在給水管配方中用量有限制，如含鉛穩(wěn)定劑用量不能超過(guò)3份。

（3）潤(rùn)滑劑

外潤(rùn)滑性強(qiáng)的配方使PVC受到較小的剪切力，低的剪切力水平可提高初級(jí)粒子“存活”的溫度或延長(zhǎng)其“壽命”，所以在相同的加工條件下，潤(rùn)滑性強(qiáng)的配方，可使管材塑化度降低。為了使管材塑化度保持一定，就要增加加工設(shè)備的剪切能力（如提高螺桿轉(zhuǎn)速）或提高加工溫度，或延長(zhǎng)物料在設(shè)備中停留的時(shí)間（提高機(jī)臺(tái)阻力既可延長(zhǎng)“停留時(shí)間”，又可增加剪切強(qiáng)度）。

（4）改性劑對(duì)塑化的影響

使用抗沖擊改性劑時(shí)，物料粘附金屬傾向增強(qiáng)，剪切摩擦熱增加，往往會(huì)促進(jìn)塑化，故應(yīng)適當(dāng)增加潤(rùn)滑劑用量，以適當(dāng)推遲塑化，獲得最佳塑化度。

但選擇CPE作改性劑時(shí)，相對(duì)分子量低的外潤(rùn)滑劑如石蠟易溶于CPE中，降低潤(rùn)滑效果，還會(huì)影響增韌效果，應(yīng)選用與改性劑相容性差，相對(duì)分子量或熔點(diǎn)較高的潤(rùn)滑劑，如聚乙烯蠟、高級(jí)脂肪酸及其它皂類潤(rùn)滑劑。具有核——?dú)そY(jié)構(gòu)的改性劑，其極性很強(qiáng)的殼會(huì)阻礙潤(rùn)滑劑進(jìn)入軟芯，因此對(duì)潤(rùn)滑劑的選擇不很嚴(yán)格。

3、混合的調(diào)整

混合是指降低組分料非均勻性的過(guò)程。因此，混料質(zhì)量好壞將影響塑化是否均一。實(shí)際加工中遇到的許多問(wèn)題，如擠出過(guò)程中混料脈動(dòng)，塑化不均等均與混料有關(guān)。

硬質(zhì)PVC管材混料多采用高速混合機(jī)進(jìn)行，冷混機(jī)冷卻。

混料中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）混合機(jī)加料量選擇

物料體積為高速混合機(jī)空容積50%以下時(shí)，摩擦熱小，達(dá)到混合溫度（120℃）需15min以上；加料量50%~70%，達(dá)到混料溫度僅為8min~10min；加料量在70%以上混合效果變差，物料的物性不均一，導(dǎo)致管材塑化不均。因此，我們應(yīng)將加料量控制在混合室空容積的50%~70%。

（2）高速混合溫度的選擇

料溫在50℃以下時(shí)，PVC樹(shù)脂顆粒在強(qiáng)力攪拌下，其粉粒和亞粉粒被擊碎，干粉料的表觀密度變化不大。

料溫在80℃以上到120℃左右時(shí)，樹(shù)脂顆粒脹大，顆粒尺寸趨于均勻，顆粒的平均尺寸與原始狀態(tài)相近，同時(shí)，干混料密度迅速增加。料溫在120℃以上，樹(shù)脂顆粒尺寸減少而干混料表觀密度仍在提高。

樹(shù)脂顆粒變大并均勻地在干粉料中流動(dòng)，使輸送量均勻，再考慮到100℃以上時(shí)對(duì)排出干燥物料中的水汽有益處，所以一般高速混合溫度在100℃~120℃。

對(duì)于普通單螺桿擠出機(jī)，直接用粉料生產(chǎn)時(shí)，為了使管材有高的塑化度，往往將熱混溫度提高到140℃以上，但是不宜超過(guò)150℃。這是因?yàn)楣腆w穩(wěn)定劑僅粘附于樹(shù)脂顆粒表面，對(duì)內(nèi)部的PVC起不到穩(wěn)定作用，熱混溫度太高會(huì)使樹(shù)脂分解變色。而冷混溫度在40℃左右即可。

（3）高速混合時(shí)的加料順序

硬質(zhì)PVC配方的加料順序應(yīng)有利于助劑作用的發(fā)揮，避免助劑的不良協(xié)同效應(yīng)，并有利于提高分散程度和速度。

穩(wěn)定劑與樹(shù)脂同時(shí)加入到熱混機(jī)中，以便及早發(fā)揮穩(wěn)定作用。

皂類和內(nèi)潤(rùn)滑劑隨后加入，以便充分滲入樹(shù)脂內(nèi)部。蠟類外潤(rùn)滑劑宜在料溫接近出料溫度時(shí)再加，以免蠟類干擾其它助劑的分散。

填料對(duì)助劑有吸收作用，宜最后加入。以便助劑先在樹(shù)脂中得以分散。

加工改性劑宜在蠟類加入之前，穩(wěn)定劑加入之后加入，對(duì)于具有防止熱分解傾向的改性劑，如CPE，可與樹(shù)脂一并加入。如果考慮沖擊改性劑吸收潤(rùn)滑劑的傾向強(qiáng)于PVC樹(shù)脂，為避免潤(rùn)滑劑被吸收后物料加工性的明顯變化，及吸收潤(rùn)滑劑后改性效果的降低，也可在最后加入。易結(jié)團(tuán)的沖擊改性劑，為了使其分散良好，宜最后加入。

總之，助劑的加料順序應(yīng)避免助劑間的相克相消，提高相輔相成的效果，使助劑在PVC樹(shù)脂中得以充分分散。

典型的加料順序如下：

①低速下，將PVC樹(shù)脂加到混合室中；

②在60℃于高轉(zhuǎn)速下，將穩(wěn)定劑及皂類加入到樹(shù)脂中；

③在80℃左右，于高轉(zhuǎn)速下，將加工改性劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑、顏料及抗沖擊改性劑加到料中；

④100℃左右，高轉(zhuǎn)速下，加入蠟類；

⑤110℃高轉(zhuǎn)速下加填料；

⑥在110℃~120℃低轉(zhuǎn)速下排出物料，送入轉(zhuǎn)動(dòng)著的冷混機(jī)中；

⑦冷混到40℃排出，過(guò)篩使用。