煅燒硬石膏粉體在PVC管材中的應(yīng)用研究

張彬

摘 要：當(dāng)前階段硬石膏在我國一般被用于調(diào)凝劑，在水泥制備上應(yīng)用較為廣泛，但是其在塑料領(lǐng)域的應(yīng)用目前仍然沒有涉及。硬石膏本身是石膏的一個類別，在分類上屬于2型無水石膏，石膏材料當(dāng)中主要的化學(xué)成分是硫酸鈣，表面無色或者白色。在當(dāng)前的石膏當(dāng)中，硬石膏占比較低，僅為10%，但是很多工廠都將硬石膏作為廢物加以拋棄，這不僅造成了環(huán)境的污染，還導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)，現(xiàn)階段采礦的深度還在不斷增加，同時社會的發(fā)展和建設(shè)也需要更多的石膏資源，如何對其進(jìn)行合理利用就顯得尤其重要，本文針對硬石膏在塑料管材當(dāng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡要分析。關(guān)鍵詞：硬石膏粉體；PVC管材；應(yīng)用現(xiàn)在我國的重鈣、高嶺土以及滑石粉等材料在塑料制備當(dāng)中的工藝是較為成熟的，但是現(xiàn)階段針對硬石膏粉體在PVC管材當(dāng)中的應(yīng)用則仍然還沒有人涉及。本文首先簡要分析了填料的作用和選擇，之后探討了其對于PVC線纜性能的影響進(jìn)行了簡要分析，進(jìn)而將其成品和高嶺土以及滑石粉進(jìn)行對比，進(jìn)而選擇其最佳填充量，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。1 關(guān)于填料種類和管材性能之間的關(guān)系在相同添加劑含量之下，無機(jī)粉體以及石膏和重鈣等材料對于材料整體性能的影響情況如表1所示。經(jīng)過表1的我們不難看出，和其余幾種材料相比，硬石膏的性能是非常出色的，無論是拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都非常優(yōu)秀，拉伸強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了21.8MPa，裂變情況下的伸長率可以達(dá)到原來的2.2倍，尤其是其體積電阻率的優(yōu)勢更為突出。其原因是石膏本身硬度較高，在混合的過程中，石膏可以保持原有的結(jié)構(gòu)，晶體和外部顆粒都不會發(fā)生變化，增強(qiáng)增韌作用非常明顯。除此之外，硬石膏粉體當(dāng)中的雜質(zhì)含量非常低，所以可以大幅提高其電阻。從理論上來看，我們完全可以使用硬石膏粉替代其他填料應(yīng)用到PVC管材當(dāng)中。

2 關(guān)于硬石膏添加量的影響在隨后的實(shí)驗(yàn)中我們針對石膏用量對電纜性能的影響進(jìn)行了一些分析，總體上來說，硬石膏粉的填料使用量會對其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率以及電阻都會產(chǎn)生影響，趨勢為先增加后減少，其各項指標(biāo)最大值大約出現(xiàn)在硬石膏粉體填量為50份時。此時拉伸強(qiáng)度為21.8MPa，斷裂伸長率已經(jīng)高達(dá)222%，氧指數(shù)達(dá)到里34%。其原因是如果填充量較低，粉體顆粒具有較好的分散性，和基體結(jié)合是非常緊密的，在受力的時候，硬石膏粒子增強(qiáng)增韌作用是非常明顯的。如果在材料當(dāng)中的硬石膏粉使用量還在繼續(xù)增加，在PVC材料當(dāng)中的團(tuán)聚越來越高，并直接將應(yīng)力集中起來，在這種情況下，就會降低拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，但是在整個體積當(dāng)中的電阻以及氧指數(shù)的下降則是較為平穩(wěn)的，因?yàn)榇藭r硬石膏粉體已經(jīng)將內(nèi)部熱流和電流通道加以阻隔所以體積電阻率以及氧指數(shù)這兩項內(nèi)容已經(jīng)達(dá)到了極限。表2中列出了硬石膏粉體用量為50份時PVC電纜料的各項性能，與GB/T8815-2002電線電纜用軟聚氯乙烯塑料中70℃絕緣級軟聚氯乙烯塑料（J-70）的力學(xué)性能進(jìn)行對比可知，添加了硬石膏的PVC電纜料完全可達(dá)國標(biāo)要求。 3 硬石膏對PVC電纜料流變性能的影響研究PVC電纜料的流變性能是為了更好的掌握PVC電纜料的加工工藝。在流變圖中，最大扭矩即塑化峰的最高點(diǎn)對應(yīng)的扭矩，又稱塑化扭矩。塑化扭矩的產(chǎn)生是由于高彈態(tài)及粘流態(tài)樹脂在剪切力的作用下，阻礙樹脂形變而產(chǎn)生的力矩，它的大小反映到可塑性樹脂形變的難易程度。扭矩越大，熱塑性樹脂混合后產(chǎn)生形變的難度就越大，加工就越差。生產(chǎn)中就需要較高溫度和負(fù)荷更大的轉(zhuǎn)動設(shè)備、消耗更多的機(jī)械能，使之變?yōu)槟苁箻渲a(chǎn)生形變的動能。塑化扭矩對應(yīng)的時間坐標(biāo)減去加料的時間即為塑化時間，塑化時間表征塑化的快慢。各流變曲線之間非常接近，為了比較不同組分硬石膏粉對電纜料的影響，可結(jié)合表3中列出的流變的各項參數(shù)進(jìn)行分析。從表3可以看出，硬石膏粉添加比例為50份時對應(yīng)的加料峰最大扭矩和塑化扭矩較小，分別為29.6Nom和16.7Nom，塑化時間為63s。 4 結(jié)論（1）超細(xì)硬石膏與其他填料同等份數(shù)添加，添加了超細(xì)硬石膏的復(fù)合材料各項性能優(yōu)于其他常用填料，可以將硬石膏作為PVC電纜料的填料使用。（2）根據(jù)硬石膏添加比例變化的系列數(shù)據(jù)表明：當(dāng)硬石膏粉的用量為50份時，PVC電纜料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到21.8MPa，斷裂伸長率達(dá)到222%，體積電阻率達(dá)到1.2×1013Ωom，氧指數(shù)達(dá)到34%；性能均能滿足甚至超過國標(biāo)GB/T8815-2002中J-70之要求。當(dāng)硬石膏填充量為50份時，PVC/硬石膏電纜料復(fù)合材料的加料峰最大扭矩和塑化扭矩較小，分別為29.6Nom和16.7Nom，塑化時間為63s，可滿足加工要求。參考文獻(xiàn)[1]楊森，周正發(fā)，李宏武，等.硬石膏表面改性及在PVC型材中的應(yīng)用[J].非金屬礦，2007，30（2）：34-36.[2]向前勇，楊步雷，楊永彬，等.一種以磷石膏為填料生產(chǎn)的PVC型材：，CN105331012A[P].2016.[3]李宏武，潘靜懿，盧尚琨，等.硬石膏的改性及其在塑料中的應(yīng)用[C]//2008國際粉體技術(shù)與應(yīng)用論壇暨全國粉體產(chǎn)品與設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流大會.2008.[4]盧尚琨，潘靜懿，黃河，等.煅燒硬石膏/PVC復(fù)合材料力學(xué)和流變性能研究[J].塑料制造，2011（6）：77-79.