鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑在壓延工藝中的應用

                          徐  軍^①   張  焱^②

         （①廣東森德利環(huán)保新材料科技有限公司 ②廣州宏信塑膠有限公司）

PVC（聚氯乙烯）是目前用量最大的通用塑料之一，在片材行業(yè)中，U-PVC材料因制造成本低、力學性能優(yōu)良、具有良好加工性能，耐腐蝕，絕緣等良好特點，長久以來U-PVC片材一直在建筑裝修業(yè)、藥品包裝、食品包裝業(yè)中得到廣泛使用。

PVC材料的穩(wěn)定性是影響PVC產(chǎn)品質(zhì)量的一個關鍵因素，因此通常會在PVC的加工制備過程中添加PVC穩(wěn)定劑使其穩(wěn)定性能得到提高，從而獲得高質(zhì)量、高性能的PVC產(chǎn)品。PVC穩(wěn)定劑主要有鉛鹽類、有機錫類、金屬皂類和稀土類等^[1]，其中鉛鹽是重金屬化合物，為有毒有害物質(zhì)，已逐漸退出穩(wěn)定劑市場；有機錫類穩(wěn)定劑其效果尚可，且可用于透明制品，但價格較高^[2]，生產(chǎn)過程對環(huán)境影響大；普通金屬皂類則熱穩(wěn)定性不佳^[3]；稀土類是一類較為新型的穩(wěn)定劑，但受到稀土資源短缺的影響，其價格在不斷上漲。隨著人們環(huán)保意識的增強，環(huán)保性能高的、以鎂鋁鋅等輕金屬化合物替代鉛、鎘等重金屬的PVC穩(wěn)定劑受到了青睞。

U-PVC壓延片材，指以聚氯乙烯(PVC)樹脂為主要原料以壓延工藝制成的硬片，這種片材加工溫度高，塑化要求高，穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性要求特別高，在提高穩(wěn)定性的同時要調(diào)整好內(nèi)外潤滑平衡，保證體系相容性好，保證加工過程中包輥良好，延長連續(xù)生產(chǎn)時間。U-PVC壓延片材所用的穩(wěn)定劑以有機錫為主，但是錫也是重金屬，而且有機錫氣味問題一直是行業(yè)內(nèi)的詬病，目前，以沃爾瑪為首，全球的超市包括我們中國，已經(jīng)禁止含有機錫的PVC制品進入超市。近年來，迅速發(fā)展起來的鈣鋅熱穩(wěn)定劑因其無毒、氣味少而被公認為環(huán)保熱穩(wěn)定劑。廣東森德利環(huán)保新材料科技有限公司開發(fā)的以鎂鋁鋅等輕金屬元素為主要材料形成的熱穩(wěn)定劑，無毒，無味，符合RoHS，REACH，PAHs，不含17P，通過1年多的努力，鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑從少量代替有機錫到目前能全量代替有機錫，產(chǎn)品的透明度與有機錫相當。

1、壓延工藝綜述

1.1 壓延工藝流程

1.2 操作要點

    （1）熱攪拌

按產(chǎn)品配方計量各種原料，按配方順序依次投入熱攪拌機，控制溫度、轉(zhuǎn)速，使物料混合均勻。當物料溫度達到標準后，自動放料至冷攪拌機中。

（2）冷攪拌

將熱攪拌結束所得的混合物轉(zhuǎn)移至冷攪拌機中，控制攪拌速度，使物料迅速冷卻并進一步混勻。

（3）擠出

經(jīng)冷攪拌混勻的物料進入螺桿押出機，控制螺桿溫度和轉(zhuǎn)速，使物料被加熱剪切塑化后押出。

（4）煉塑

混合料從押出機押出后立即進入扎輪機，控制開煉溫度、扎輪機轉(zhuǎn)速和輥距，對混合料進行進一步塑化。

（5）壓延

將上述經(jīng)塑化后的混合料投入延壓機，將混合料壓成初步定型規(guī)定厚度的薄片。薄片厚度可根據(jù)調(diào)整輥筒間隙和輥速拉伸進行引取和壓花調(diào)整。

（6）冷卻

將上步壓延得到的薄片持續(xù)進入冷卻機組進行冷卻再定型，然后壓平整。

（7）收卷

將已冷卻定塑的薄片進入卷取機組進行收卷，得到半成品。

（8）分裁

將已經(jīng)卷好的半成品轉(zhuǎn)入裁檢機，分裁成規(guī)定的寬度和支數(shù)重量的成品。

1.3 鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑粉料的相容性 

鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC制品加工過程中，不同于有機錫類穩(wěn)定劑為液體類與PVC粉混合時吸收性能較優(yōu)，所以必須注意穩(wěn)定劑與體系的相容性，只有相容性好，生產(chǎn)的PVC片材才不會產(chǎn)生細粒、透光晶點等異常。鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑CZX系列通過不斷的改進，目前能生產(chǎn)0.07mm以下的藥材包裝透明片，所以該穩(wěn)定劑能適合壓延片材的各種用途的片材生產(chǎn)。

2 有機錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑的應用差異

2.1 配方差別

   表1  PVC產(chǎn)品中有機錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑配方差異

  由表1在PVC產(chǎn)品中兩種穩(wěn)定劑的應用配方比較用量可以看出，環(huán)保配方中使用鎂鋁鋅穩(wěn)定劑比有機錫穩(wěn)定劑用量增加，同時增加了輔助穩(wěn)定劑用量，可不用滑劑，這主要是由于有機錫穩(wěn)定劑在PVC產(chǎn)品中初期白度較優(yōu)，而鎂鋁鋅穩(wěn)定劑稍遜，須提高用量和相應的一定量輔助穩(wěn)定劑（ESBO）協(xié)同作用下就可達生產(chǎn)需求，但鎂鋁鋅穩(wěn)定劑本身滑性很好，在生產(chǎn)中可降低滑劑用量或可不用。

2.2 工藝差別

表2  PVC產(chǎn)品中有機錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑生產(chǎn)工藝參數(shù)對比表

從表2可以看出，首先混合溫度相同條件下的混合時間，其鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑時間較長些，主要由于鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑屬粉體類，與PVC吸收分散性比有機錫穩(wěn)定劑的液體較差，只要低速混合時間適當延長就可以改善。

   其次主要在擠出機溫度高約10~20℃，膠布機輥輪加工溫度高2~7℃，主要鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑本身滑性好，適當提升料筒溫度出料塑化程度就可達熔融狀態(tài)。鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑料在膠布機輥輪上剝離性較好，拉伸適當降低，可降低產(chǎn)品收縮性能。另鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑在其它方面生產(chǎn)工藝很接近有機錫穩(wěn)定劑的加工。加工溫度，各機臺膠布機溫度變化不太相同，主要看前面膠化度，根據(jù)膠化度在做溫度調(diào)整，也有的機臺要比有機錫稍低一點。

2.3有機錫穩(wěn)定劑本身不具有潤滑作用，在PVC-有機錫穩(wěn)定體系中需加入內(nèi)外滑劑，生產(chǎn)不同厚度PVC制品，可以通過調(diào)整滑劑用量，達到正常生產(chǎn)的目的。鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑中自帶潤滑效果，全量使用時可不添加其他滑劑，生產(chǎn)時可以通過調(diào)整粉體穩(wěn)定劑用量，改善料與輥筒之間的剝離性，可以節(jié)約滑劑的使用。

3    鎂鋁鋅穩(wěn)定劑產(chǎn)品的優(yōu)缺點

3.1、鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種由鎂、鋁、鋅的籠式結構化合物、潤滑劑、抗氧劑等為主要組成，采用特殊反應工藝合成，在PVC樹脂產(chǎn)品中正在不斷廣泛應用。鎂鋁鋅穩(wěn)定劑的優(yōu)點有很多，以下說明幾點。

3.1.1 鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種高效、不含鉛、隔、鋇等重金屬的無毒穩(wěn)定劑。

3.1.2 具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和塑化性能性，生產(chǎn)膠布產(chǎn)品具優(yōu)異的耐候性。

3.1.3 具有優(yōu)良的初期著色性和色澤穩(wěn)定性，可提高制品的色澤鮮艷度，兼具優(yōu)異的電絕緣性。

3.1.4 環(huán)保鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC樹脂加工過程中揮發(fā)極少，幾乎不產(chǎn)生油煙，而有機錫穩(wěn)定劑加工時揮發(fā)多，氣味大，產(chǎn)生較多油煙，所以鎂鋁鋅穩(wěn)定劑對環(huán)境不會產(chǎn)生有害廢氣，有利于工人的身心健康和周邊環(huán)境的改善。

3.1.5 鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑CZX系列相容好，不容易出現(xiàn)輪面析出。

3.2 鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種環(huán)保型粉體穩(wěn)定劑，但是在加工過程中還有以下一些缺點。鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC粉料混合混料處理不當，容易會導致塑化不均勻，然后產(chǎn)生表面晶點。解決方案有：1.確保混合時低速達到一定的混料時間再轉(zhuǎn)高速和溫度再排料；2.生產(chǎn)過程中保證一定的塑化度，可適當增加ACR的用量；3.生產(chǎn)物料120目以上過篩等。

4、結論

鎂鋁鋅復合穩(wěn)定劑在PVC壓延片材的生產(chǎn)中，通過與環(huán)氧大豆油搭配使用不僅可提高穩(wěn)定性，而且還可增加塑化效果；通過調(diào)整滑劑和加工助劑用量以及提高壓延前段各設備溫度可以改善混合料膠化度，在試驗室模擬和現(xiàn)場試制中，加工過程均非常順利，得到的產(chǎn)品物性與有機錫配方產(chǎn)品相當，滿足客戶品質(zhì)要求，用鎂鋁鋅復合穩(wěn)定劑取代有機錫類穩(wěn)定劑，可以制得透明和不透明的PVC片材，拓寬了PVC片材的使用范圍在醫(yī)藥、食品包裝、玩具、室內(nèi)裝飾等環(huán)保要求很高的領域也得到了更好的應用。因為使用鎂鋁鋅穩(wěn)定劑，公司周邊的環(huán)境也得到改善，空氣質(zhì)量的到提升，鎂鋁鋅替代有機錫是關系國計民生的一項大事，我們公司也因此減輕了大量的環(huán)保費用支出。