高耐候抗冲击层压复合窗框生产工艺

　 作者：陈冀渝

　  为防紫外线引起的聚氯乙烯窗框老化，业内曾推出在型材外表面复合抗紫外线老化层的工艺。该工艺是在受阳光照射的型材部位共挤出丙烯酸树脂压层。与基材聚氯乙烯树脂在挤出成型时热熔合在一起。通常在生产型材时，要在聚氯乙烯树脂中添加抗冲击改性剂，使其具有抗冲击性。但丙烯酸树脂是抗冲击性低的树脂，一般通用丙烯酸树脂摆锤式冲击强度在２～５ＫＪ／ｍ２范围内，用这种冲击强度低，易脆的树脂与聚氯乙烯压层复合，在窗框某一部份应力集中时，因丙烯酸树脂对变形追随性低，极易产生裂纹。另外，丙烯酸树脂是在加热下与聚氯乙烯基材熔合，虽说聚氯乙烯基材中添加了冲击改性剂，对变形追随性高，但基材对两种树脂界面变形的追随性会因丙烯酸树脂受到阻碍，也会跟随丙烯酸树脂产生裂纹。而且，由于熔合度过低，丙烯酸树脂在基材上的复合压层会因热胀冷缩而剥离。为了解决上述技术问题，海外某塑料型材制造商发明了一种高耐候抗冲击的层压复合塑料窗框。
　　　　　　　　　　　　　　　　生产工艺
　　该塑料窗框也是采用的丙烯酸树脂与聚氯乙烯树脂基材压层复合工艺。其丙烯酸树脂层在２３℃时弯曲弹性模量在１４００～２１００范围内，压层复合框体的－１０℃摆锤冲击强度在２０ＫＪ／ｍ２以上。
　　原料
　　１、基材 基材使用聚氯乙烯树脂。其与氯乙烯共聚合的单体含量限定在２０％以下，超过２０％，聚氯乙烯树脂会失去固有的特性。其聚合度限定在４００～２５００范围内（最佳８００～１４００），低于４００时，耐候性差，大于２５００时树脂熔融粘度高，不便于成型加工。
　　２、丙烯酸树脂 为了使型材提高抗冲击性能和伸长率，与基材压层复合的丙烯酸树脂２３℃弯曲弹性模量应在１４００～２１００范围内。若弯曲弹性模量过小或过大，不是成型时熔融粘度与聚氯乙烯相差太大，金属模内树脂流动不规则，成型的框体型材出现斑痕，就是丙烯酸树脂自身对变形追随性降低，成型的框体型材冲击强度低。
　　３、其它助剂 按需要配合热稳定剂、助稳定剂、润滑剂、加工助剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、防氧化剂、增塑剂、颜料等。
　　４、填充料 品种范围大，包括硅藻土、氧化钛、氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、滑石、云田、陶土、膨润土、活性白土、粉煤炭等。只要不损害窗框抗冲击性，可任意选用。
　　成型条件
　　１、配料 采用热混合或冷混合制备混合料。混料设备使用带平板型、螺旋型等搅拌叶片的旋转搅拌器或球磨机，出自于对生产效率和操作性的考虑，最好使用带高速旋转搅拌叶片的流动混料磨。
　　２、挤出成型 采用常用的挤出工艺成型。为提高成品质量和成型效率，也可造粒后挤出成型。成型温度为（机筒温度）１６０ｏ～２００℃，金属模温为１８０ｏ～２００℃。
　　　　　　　　　　　　　挤出成型及框体试验
　　试验１
　　取１００份聚氯乙烯树脂、６份冲击改性剂、２份二盐基性亚磷酸铅、０．５份硬脂酸铅、０．３份润滑剂、３份氧化钛，置于高速混料磨中，边升温（至１００℃）边混料，制备混炼料。之后，用挤出成型机将混炼料与弯曲弹性模量为１５００ＭＰａ的丙烯酸树脂共挤成型（挤出条件：机筒温度１８０℃～１９５℃、金属模温１９５℃）。再将窗框型材四根为一组进行热熔接，组装成窗框体（热熔接条件：热熔接温度２２０ｏ～２３０℃、熔接时间６０～７０秒）。
　　为评定窗框体的性能，按有关标准将框体型材做成一定形状的试件，进行－１０℃温度下的摆锤式抗冲击试验。试验结果见表１。另外，依据型体外观评定共挤出性。察其表面是否有斑痕。试验和评定结果见下表。表中○表示完全无斑痕，外观良好，△表示稍有斑痕，但调整成型条件可改善，×表示斑痕多，调整成型条件也不能改善。
　　　　　　　　　　　　　　　


　　试验２
　　除丙烯酸使用弯曲弹性模量为１９６０ＭＰａ的树脂外，其它与试验１相同（结果见下表）。
　　对比试验１
　　除丙烯酸使用弯曲弹性模量为１３７２ＭＰａ的树脂外，其它及试验过程同（结果见下表）。
　　对比试验２
　　除丙烯酸使用弯曲弹性模量为２３５２ＭＰａ的树脂外，其它及试验过程同（结果见下表）。
　　从表中数据可以看出：试验１和２用弯曲弹性模量在本工艺规定范围内的丙烯酸树脂作压层，不会损害聚氯乙烯基材的抗冲击性，压层复合的框体抗冲击强度高。对比试验１，压层复合框体抗冲击性虽好，但由于丙烯酸树脂粘度较聚氯乙烯树脂更低，金属模内混料流动性存在差异，其成型的型材表面斑痕严重，共挤出性差。对比试验２，共挤出性虽好，但丙烯酸树脂抗冲击强度过低，对变形无追随性，易出现脆性开裂，聚氯乙烯树脂基材也会随之开裂。
　　综上所述，只要按上列配方和生产工艺共挤出成型的聚氯乙烯树脂与丙烯酸树脂压层复合窗框，不仅耐候性好，而且抗冲击强度高。
　　附图：

压层窗框型材复合体示意图
　　阴影部分为丙烯酸树脂压层部分即阳光直射，易老化部分，无阴线部分为无丙烯酸树脂压层复合部分。