而針對低壓 ( ≤0．6MPa ) 輸水灌溉用硬聚氯乙烯管材 (特別是滴灌系統、林帶灌水、農田節水灌溉用等 ) 生產加工方面的技術文獻很少 ，造成低壓輸水灌溉用PVC—U管材質量參差不齊，很大程度上影響了行業的良性的發展 ，鑒于此因，為了進一步降低生產成本和提高產品質量 ，

本文研究了以達到國家標準GB／T13664—2006依據 ，研究開發高填充 (納米級活性碳酸鈣 ) PVC—U管材 ，不僅可以提高產品質量 ，還可以節約原材料 ，降低生產成本 ，為企業創造經濟效益。因此 ，本文將各方面因素加以綜合考慮分析、客觀評價 ，然后進行優化 ，才能得到成本最低、性能最優的產品。我們選擇了在 D90mm ，L／D= 22 ：1平行雙螺桿擠出機上進行實驗 ，生產 中l60×3．2m m ，PN0.32Mpa規格的低壓輸水灌溉用PVC—U管材 ，取得了較好的結果。

　　 1、PVC -U 管材實驗部分

　　1.1 主要原輔料

　　PVC (SG一5型 ) 樹脂粉 ，新疆天業 (集團 ) 天能化工有限公司復合穩定劑(1904 7T)，大連開米森化工產品有限公司 ；外潤滑劑(PE蠟) 成都盛騰塑料助劑有限公司 ；半精煉石蠟遼寧撫順石化公司 ；抗 中加工改性劑CPE—l 35A山東日科橡塑科技有限公司 ，加工改性劑 ( HLn一401 ) 山東日科化學股份有限公司；納米級( 活性 ) CaCO 山西蘭花華明納米材料有限公司；著色劑炭黑N330新疆阜康市鴻泰化工有限公司等均為市購.

　　1.2 實驗設備

　　D90mm ，L／D= 22 ：1平行雙螺桿擠 出機、擠出模頭、定徑套、擴口模具等，杭州雙林擠出設備制造 有限公司：高低混合機組 ，張家港連冠股份有限公司。

　　1.3 實驗方法

　　將PVC ( SG～5型 ) 樹脂粉、復合穩定劑、外潤滑劑、抗 中加工改性劑、納米級 (活性 )碳酸鈣、炭黑N330等按一定的比例在高混機中混合 ，經冷混后在D90平行雙螺桿擠出機上擠出管材。適當調整工藝溫度、主機轉速、喂料轉速 、主機真空度、牽引速度、真空水箱真空度等工藝參數，生產出達到國家標準要求的低成本高填充低壓輸水灌溉用PVC—u管材。

　　2、 PV C -U 管材生產因素分析

　　2.1 設備與模具

　　擠出機螺桿的設計參數，直接影響物料塑化時的背壓和塑化程度。但對于已經大眾化使用的通用擠出機 ，最關心的應是螺桿與機筒的間隙，間隙過大 ，容易引起漏料回流，勢必也就影響了塑化。模具 (機頭 ) 設計 ，供料量數據和壓縮比數據十分關鍵。對于高填充PVC管材來說需要有更大的供料量和更大的壓縮比，這樣才有利于供料的穩定和管材密實度 ，保證塑化均勻，芯棒支架設計應盡可能小而光滑 ，模具表面要鍍硬鉻表面處理 ，使合縫線對管材性能的影響盡可能小阻 。針對高填充PVC- U管材生產來說必須使用專業廠家制作的機頭、口模、芯棒、定徑套和擴 口模具。

　　2.2 配料與混料

　　這是一個容易忽略的因素。一般談到混料工藝 ，認為在按配方精確計量的前提 下，控制混料溫度 即可。而實際上，配料與混料，最重要的應是物料分散均勻 ，以及易揮發物揮發徹底。物料分散不均勻 ，在擠出生產時就會 出現產品性能不穩定 ；易揮發物揮發不徹底 ，擠出高填充PVC- U管材更容 易產生氣泡和翻料 ，因而也就影響了產 品性能。一般建議混料溫度控制在 11 5 ～1 35度 ，新疆冬季高混溫度應略高 ，混料 時間在8 ～10min ，干混料的表觀密度控制在0．60 ～0．65g／ml，高攪鍋的加料量應控制在高混室空容積的50～70 ％ (例如高混室容積為800L的高攪鍋，則加料量應控制在200KG ～280KG之間建議在240KG上下 ) 為宜 。當未均勻分散的混合料進入到機筒螺桿時，經過剪切嚙合的物料在機頭里就會表現出不同的凝膠化狀態 ，形成疏密不均的彈性體。此外 ，經過低速混合機排放的混合料溫度也十分關鍵 ，一般在40 ～50度 為宜。這樣既可提高擠出速度又可保證高填充PVC—u管材壁厚不發生波動。另外，易揮發物揮發時易在高攪鍋頂蓋內側凝結 ，凝結量 多時 ，形成液滴與PVC樹脂粉、納米級(活性 )碳酸鈣、炭黑及其它物料凝聚成顆粒。這些顆粒在擠出生產時極易產生塑化不良的 “晶點 ”，影響了管材的性能 ，液壓試驗時容易產生變形沙眼刺水，因此在原輔料投入使用前應嚴格控制其揮發份含量并保證高攪鍋項蓋排氣裝置的暢通 ，預防 “晶點”的產生 ，并對高混后的物料進行冷混至50度以下放料，干混后的物料過旋振篩 (20 ～40目 ) ，是確保高填充PVC—U管材質量的一個十分必要的工序。

　　2.3 原輔材料及配方

　　由于原輔材料檢測只是抽樣檢測 ，而且根據檢測指標對原輔材料性能進行評價有一定的局限性，因此有經驗的配方人員，除了參考原輔材料檢測結果外 ，還進行一些額外的經驗檢驗 ，或上機試驗，根據試驗管材的檢驗結果 ，進一步確定原輔材料性能。對于低壓輸水灌溉用PVC- U管材的配方設計 ，除了像常規產品考慮加工性能外 ，還須特別重視管材耐壓性能。根據塑料管材在靜液壓P作用下的受力分析 ，可得到壁厚受到的環向應力 (拉伸強度 )與外徑、壁厚的關系式 

         在管材外徑與壁厚一定的情況下，瞬時破壞壓力與瞬時拉伸強度呈正比，即拉伸強度越高 ，耐水壓能力越強。拉伸強度除了與配方中的抗 中改性劑、加工改性劑等配方材料的種類和數量有關外 ，還與管材的主機負載 (機臺加工時主機電流值／主電機電流 ) 密切相關。因而設計一個合理的配方 ，并進行相應合理的配方工藝調整 ，使高填充PVC—u管材主機負載控制在60 ％～75 ％，才能獲得好的產品性能。同時管材的拉伸強度與環境和流體的溫度呈反比，所以在管材外徑和壁厚一定的情況下，瞬時破壞壓力也隨環境和流體溫度升高而降低。

　　當環境溫度和輸水溫度不同時，應按表2 (參見GB/T10002.1 ) 給出的不同溫度對壓力的折減系數 (ft ) 修正工作壓力。用折減系數乘以公稱壓力得到最大允許工作壓力。因此為防止瞬時壓力破壞管材 ，即要防止0度以下時的脆性破壞 ，也要考慮不能超過PVC-u管材的最高使用溫度為45度。

　　2.3.1 PVC樹脂粉

　　按GB／T5761 —2006國家標準對PVC樹脂粉進行檢測 ，高填充PVC-U管材的擠出速率與樹脂的性能有較大關系，外形規整、內部孔隙均勻、表觀密度高的樹

　　脂一般具有較好的加工流變行為，擠出速率也較高。樹脂的這些性能對管材加工企業提高擠出機的生產效率、降低制品的成本是十分有利的。因此 ，管用樹脂應具有形狀因數高(外形規整)、表觀密度高、孔隙率高(增塑劑吸收量高)等特點。

　　實踐證明采用表觀密度0.64 g/m ]的PVC(SG-5)樹脂，生產 PVC-U管材 ，可以提高擠出速率1 5～25％，且管材其它性能 良好。根據十多年從事給水管生產的經驗和管材的試驗結果來看如果PVC(SG一5型)樹脂技術指標的118ml/g≥粘數≥113mI/g ，表觀密度≥0．54g/ml，其余指標達到國家標準即可 ，這種樹脂用來生產PVC—u管材則液壓從源頭上有了保證 ，擠出速率穩定。

　　2.3.2 穩定劑、潤滑劑體系

　　這是一個要求最高、最難量化的因素。當然。生產的管材熱穩定性好 ，不粘料、不變色 ，內外壁平整光滑 ，無合流線是基本要求 ；塑化性能好 (二氯甲烷浸漬合格 ) ，加工穩定 ，是較高要求 ；流變性能好 ，工藝可調范圍廣 ，適合快速擠出，是更高要求。添加穩定劑是為了抑制PVC樹脂在加工過程中制品變色、分解、性能變差。目前國內大多數廠家使用的是鈣鋅復合穩定劑、有機錫穩定劑等 ，鈣鋅復合穩定劑和有機錫穩定劑主要用于給排水管材的生產。一般情況下納米級 (活性 ) 碳酸鈣份數在20份以內時，不使用內潤滑劑，而加工所必須的外潤滑劑用量最好比較小，建議在0.1份以內甚至可以不添加。

　　2.3.3 納米級 (活性 ) 碳酸鈣

　　納米級 (活性 ) 碳酸鈣 ，活性納米碳酸鈣表面經專用活化劑特殊處理 ，與樹脂相容性好 ，能夠有效地提高材料的流動性、光潔度以及彎曲強度 ；降低熔融指數和體系粘度，改善加工性能 ；改善制品的流變性能、尺寸穩定性能 、耐熱耐老化性能 ；在對材料增強的同時能保持其韌性 ，并部分替代價格昂貴 的鈦白粉 、熒光增白劑、氣象白炭黑等填充料和助劑 ，較大程度地減少PVC樹脂和pvc抗中加工改性劑的用量 ，降低生產成本 ，提高市場競爭 力。 (表面專用活化劑硬脂酸HST添加量3-5％) 。

　　2.3.4 抗 中加工改性體系

　　對于PVC—U管材生產 ，建議添加0．5～1份ACR加工改性劑，它促進PVC的塑化 ，提高熔體塑化的均勻性 ，降低塑化溫度 ，既可 以最大限度地減少熱穩定劑在加工中的損耗 ，提升后期耐老化能力又可以提高制品強度 ，是PVC—u管材配方中重要控制點。經過在生產機臺上前后20余次的試驗 ，前后歷時6個多月，優選出可批量生產定型的配方

　　2.4 擠出工藝

　　調整工藝其主要效 果表現為調整主機負載 。在配方合理 的情況下 ，調整工藝溫度 、螺桿轉速 、喂料轉速等工藝參數具體來講螺桿轉速控制在最高轉速的60～75％如最高轉速為40rpm 的則實際生產轉速在24 ～30rpm 左右 ，同時喂料轉速與之匹配保證主機扭矩 在40～60％左右 ，螺桿轉速和 喂料轉速的匹配 與配方的流變性能相對應 ，否則影響塑化。特別注意擠出機真空排氣裝置要正常工作 ，保證真空度≥0.05MPa，以防止混料中易揮發物引起的PVC- U管材制品截面出現氣 泡 ，進 而影響產品的物理力學性能。

　　2.5 其它

　　機頭出料均勻后 ，還要注意水箱托架、定徑套、牽引機履帶及管材表面是否處于同一平面 ，定徑套四周溫度是否一致等 ，如有問題及時調整 ，尤其開車前要做好充分準備，才能保質保量生產出合格產品。

　　3、結論

　　1)納米級 (活性 ) CaC03 ，可有效的改善PVC管材配方體系的相容性 ，能把無機材料與高分子材料的界面搭橋鏈接起來 ，形成互穿網狀結構 ，增加高分子材料和無機材料相互問的鍵合力 ，使得熔融后熔體界面粘結強度得到提高。生產出的納米級PVC管材性能得到改善。

　　2)納米級 (活性 ) CaC03對PVC管材起到了增韌增強的作用。

　　3 ) 與原生產配方相比 ，正常生產過程中納米級(活性 ) CaC03添加在PVC中配方體系中替代輕鈣后可使物料具有更強的塑化能力和優越的加工流動性能。同時物料成型加工穩定，擠出速度得到提高，提高了牽引速度，從而提高產量 ，降低生產成本。

　　4 ) 加強高填充PVC管材的工藝配方控制 ，不但可以提高產品質量，還可以節約原材料降低成本。以某PVC管材生產企業生產的D160 ×4.0mm管材為例 ，其每噸納米級PVC管材僅配方成本降低 200元／噸左右 ( 口徑不同有差異 ) ，如果一年生產上萬噸管材 ，就可為公司節約大量PVC樹脂 ，其經濟效益十分可觀 。

青島賽諾專注聚乙烯蠟等助劑的研發、生產、應用工作，為您提供抗析出、高潤滑、超分散的產品體系。公司擁有成熟的技術研發團隊，擁有先進的國際化實驗室對外開放，為有需求的客戶提供配方優化、降本增效等技術支持，同時為順應環保要求，我們還為企業提供助劑一包化、助劑無塵化服務。

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