在PVC干混料中使用发泡剂 – 选择哪一种以及为什么？

PVC 干混合料制造商经常收到关于材料性能的特定客户请求。一个常见的请求是添加发泡剂以降低 PVC 的密度并且减少管道生产中使用的原材料数量。

然而，添加合适的发泡剂需要精确选择，因为它会影响PVC的加工性、发泡质量和机械性能。本文讨论了市场上最佳可用选项和选择合适发泡剂的关键因素。

1️⃣ 为什么在PVC干混料中添加发泡剂？

发泡剂是化学添加剂，在加工过程中热分解，释放气体（如二氧化碳或氮气），从而在聚合物中形成多孔结构。其好处包括：

✔️ 较低的材料密度 – 减少生产相同体积管道所需的原材料数量。
✔️ 降低PVC消耗 – 发泡PVC在不影响结构完整性的情况下节省原材料。
✔️ 改善的热绝缘 – 多孔结构增强了绝缘性能。

关键点： 发泡PVC 不会改变管道的体积，因此 不会直接影响运输成本。主要的节省来自于 减少材料消耗，使生产更具成本效益。

2️⃣ 在PVC干混料中使用发泡剂的挑战

向回收PVC干混合物中添加发泡剂涉及几个技术挑战：

• 混合物的均匀化 – 发泡剂必须均匀分布在材料中。
• 对PVC热稳定性的影响 – 一些发泡剂可能加速聚合物降解.
• 最佳激活温度 – 每种发泡剂在不同的温度范围内分解。

3️⃣ 种 PVC 发泡剂 – 选择哪一种？

市场上有多种发泡剂可用于PVC 干混料，分为化学和物理剂。

化学发泡剂

🔹 偶氮二甲酰胺 (ADC)

• 用于PVC的最常用发泡剂。
• 在190–210°C分解，释放氮和二氧化碳。
• 创建中等大小的孔 – 在减轻重量和强度之间取得平衡。
• 激活可以通过激活剂（例如，金属氧化物）进行调整。

🔹 氧双苯磺酰肼 (OBS)

• 在较低温度（150–180°C）下激活，使其适合于具有较低热阻的PVC。
  
• 产生更小的孔，改善表面质量。
  
• 比ADC的热降解更少。

🔹 碳酸盐和碳酸氢盐（例如，碳酸氢钠，NaHCO₃）

• 分解为CO₂ 和水以进行发泡。
• 比ADC不那么激进，但可能需要更高的激活温度
•  适合要求较低的应用。

🔬 物理发泡剂

在PVC干混料中使用较少，但应用于挤出工艺。

🔹 氮气 (N₂)，二氧化碳 (CO₂) – 需要高压系统将气体注入熔融 PVC。
🔹 氟化烃（例如，戊烷、异丁烷） – 主要用于发泡聚烯烃。

4️⃣ 如何选择最佳泡沫剂？

选择合适的发泡剂取决于几个关键因素：

激活温度

✔️ 刚性PVC（管道，型材）： ADC （190–210°C） 或 OBS （150–180°C）.
✔️ 发泡PVC（例如，面板、薄板）：OBS或碳酸氢钠。

PVC热稳定性的影响

✔️ 对于回收PVC，建议避免高ADC含量 – OBS可能是更好的选择。

孔径和分布

✔️ ADC – 中等孔隙 → 在重量和强度之间取得良好平衡。
✔️ OBS – 更小的毛孔 → 更光滑的表面，减少机械弱化。
✔️ 碳酸氢钠 – 较大的孔隙 → 用于要求较低的应用。

与Dryblend混合的便利性

✔️ ADC 和 OBS 需要强烈混合，最好在 高速混合机（例如，Henschel）中进行。

5️⃣ 如何确保干混合物的有效均匀化？

为避免处理问题：

✔️ 使用高性能高速搅拌机（例如，Henschel）以均匀分配发泡剂。
✔️ 优化混合时间和温度 – 过度加热可能会过早激活起泡剂。
✔️ 应用兼容的热稳定剂 以防止在加工过程中PVC降解。

摘要 – 选择哪种发泡剂用于PVC干混料？

✔️ ADC 是最常用的发泡剂，但需要仔细控制热稳定性。
✔️ OBS 更适合回收PVC，因为它的激活温度较低。
✔️ 碳酸氢钠 是一种简单的替代品，适用于要求较低的应用。
✔️ 适当的混合和激活温度控制对有效发泡至关重要。

如果您生产PVC干混料并考虑使用发泡剂，为客户的工艺选择合适的添加剂是关键

PVC的加工和分解温度

如果我们谈论处理温度，值得考虑的是：

PVC加工温度：

• 硬质聚氯乙烯（uPVC）： 160–200℃
• 增塑聚氯乙烯（软PVC）： 140–180℃

PVC分解温度：

• PVC在约200–220°C时开始热降解，但在250°C以上会发生显著的分解。
• 在分解过程中，氯化氢 (HCl) 被释放，这加速了降解并导致材料发黄。

热稳定剂（例如，钙锌、有机锡化合物）允许PVC在更高温度下加工，从而延缓降解。

在工业应用中，保持适当的加工窗口对于防止在挤出或成型过程中损坏PVC至关重要。