Использование пенообразующих агентов в сухих смесях ПВХ – какой выбрать и почему?

Производители сухих смесей ПВХ часто получают конкретные запросы от клиентов относительно свойств материала. Одним из распространенных запросов является добавление вспенивающих агентов для уменьшения плотности ПВХ и снижения количества сырья, используемого в производстве труб.

Однако добавление правильного пенообразователя требует точного выбора, так как это влияет на обрабатываемость ПВХ, качество пенообразования и механические свойства. В этой статье обсуждаются лучшие доступные варианты на рынке и ключевые факторы при выборе правильного пенообразователя.

1️⃣ Почему добавляют пенообразователи в сухие смеси ПВХ?

Пенообразующие агенты являются химическими добавками, которые термически разлагаются в процессе обработки, высвобождая газы (такие как CO₂ или азот), что создает пористую структуру в полимере. Преимущества включают:

✔️ Низкая плотность материала – уменьшение количества сырья, необходимого для производства того же объема трубы.
✔️ Снижение потребления ПВХ – вспененный ПВХ экономит сырьё, не compromising структурную целостность.
✔️ Улучшенная тепловая изоляция – пористая структура улучшает изоляционные свойства.

Ключевая заметка: Пенообразующий ПВХ не изменяет объем трубы, поэтому он не влияет напрямую на транспортные расходы. Основные сбережения происходят от снижения потребления материалов, что делает производство более экономически эффективным.

2️⃣ Проблемы при использовании пенообразователей в сухих смесях ПВХ

Добавление пенообразователей в переработанные сухие смеси ПВХ связано с несколькими технологическими проблемами:

• Гомогенизация смеси – пенообразующие агенты должны быть равномерно распределены по всему материалу.
• Влияние на термическую стабильность ПВХ – некоторые вспенивающие агенты могут ускорять деградацию полимера.
• Оптимальная температура активации – каждый пенообразователь разлагается в своем диапазоне температур.

3️⃣ Типа пенообразователей для ПВХ – Какой выбрать?

На рынке доступны различные пенообразователи для сухих смесей ПВХ, которые делятся на химические и физические агенты.

Химические пенообразователи

🔹 Азодикарбонамид (ADC)

• Наиболее часто используемое пенообразующее средство для ПВХ.
• Разлагается при 190–210°C, выделяя азот и CO₂.
• Создает поры среднего размера – баланс между снижением веса и прочностью.
• Активацию можно регулировать с помощью активаторов (например, металлических оксидов).

🔹 Окобисбензеносульфонилгидразид (OBS)

• Активируется при более низких температурах (150–180°C), что делает его подходящим для ПВХ с низкой термостойкостью.
  
• Производит меньшие поры по сравнению с ADC, улучшая качество поверхности.
  
• Меньше термического разложения, чем у ADC.

🔹 Карбонаты и бикарбонаты (например, натрий бикарбонат, NaHCO₃)

• Разложите на CO₂ и воду для пенообразования.
• Менее агрессивен, чем ADC, но может требовать более высоких температур активации.
•  Подходит для менее требовательных приложений.

🔬 Физические пенообразователи

Меньше используется в ПВХ-сухих смесях, но применяется в экструзия.

🔹 Азот (N₂), углекислый газ (CO₂) – требуют систем высокого давления для инъекции газа в расплавленный ПВХ.
🔹 Фторированные углеводороды (например, пентан, изобутан) – в основном используются для вспенивания полиолефинов.

4️⃣ Как выбрать лучший пенообразователь?

Выбор правильного пенообразователя зависит от нескольких ключевых факторов:

Температура активации

✔️ Жесткий ПВХ (трубопроводы, профили): ADC (190–210°C) или OBS (150–180°C).
✔️ Пенопластовый ПВХ (например, панели, листы): OBS или бикарбонаты натрия.

Влияние на термическую стабильность ПВХ

✔️ Для переработанного ПВХ рекомендуется избегать высокого содержания АДК – OBS может быть лучшим выбором.

Размер и распределение пор

✔️ ADC – средние поры → хороший баланс между весом и прочностью.
✔️ OBS – меньшие поры → более гладкая поверхность, меньше механического ослабления.
✔️ Сода бикарбонат – большие поры → для менее требовательных приложений.

Легкость смешивания с Dryblend

✔️ ADC и OBS требуют интенсивного смешивания, предпочтительно в высокоскоростных смесителях (например, Henschel).

5️⃣ Как обеспечить эффективную гомогенизацию сухой смеси?

Чтобы избежать проблем с обработкой:

✔️ Используйте высокопроизводительные высокоскоростные миксеры (например, Henschel) для равномерного распределения пенообразователей.
✔️ Оптимизируйте время смешивания и температуру – чрезмерный нагрев может активировать пенообразователи слишком рано.
✔️ Применяйте совместимые термостабилизаторы, чтобы предотвратить деградацию ПВХ в процессе обработки.

Резюме – Какой пенообразователь выбрать для сухих смесей ПВХ?

✔️ ADC является наиболее часто используемым пенообразователем, но требует тщательного контроля термической стабильности.
✔️ OBS лучше подходит для переработанного ПВХ из-за более низкой температуры активации.
✔️ Сода бикарбонат является простым альтернативным решением для менее требовательных приложений.
✔️ Правильное смешивание и контроль температуры активации имеют решающее значение для эффективного пенообразования.

Если вы производите ПВХ-сухие смеси и рассматриваете вспениватели, выбор правильной добавки для процесса вашего клиента имеет ключевое значение

Температуры переработки и разложения ПВХ

Если говорить о температурах обработки, стоит учесть:

Температура обработки ПВХ:

• Жесткий ПВХ (НПВХ): 160–200°С
• Пластикованный ПВХ (мягкий ПВХ): 140–180°С

Температура разложения ПВХ:

• ПВХ начинает термически разлагаться при температуре около 200–220°C, но значительное разложение происходит выше 250°C.
• Во время разложения хлороводород (HCl) выделяется, что ускоряет деградацию и вызывает пожелтение материала.

Термостабилизаторы (например, кальций-цинковые, органотиновые соединения) позволяют обрабатывать ПВХ при более высоких температурах, задерживая деградацию.

В промышленных приложениях поддержание правильного окна обработки имеет решающее значение для предотвращения повреждения ПВХ во время экструзия или формования.