CN106564172B - 一种锥形双螺杆pvc结皮发泡板挤出机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机，包括：支架、减速箱、蛇簧联轴器、电机、喂料部分、后支撑、前支撑、内六角螺栓、加热圈、防护罩和风机。所述减速箱中进一步包括减速机和减速机监测系统。所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的使用方法，包括：螺杆螺筒用自身带的加热圈加热到155～180摄氏度，然后由电机带动减速箱转动，减速箱减速带动螺杆螺筒转动，喂料部分把PVC原料均匀的输送到螺杆螺筒内，由螺杆输送出来。本发明锥型双螺杆压力大，做出来的制品板面相当的好，无泡孔；本发明发泡板挤出机生产的PVC塑料制品属于环保产品，此产品能代替木材，并且防潮、放水、防虫、无毒、阻燃等特点。

Description

一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机
技术领域
本发明涉及PVC结皮发泡板技术领域，特别涉及一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机。
背景技术
近年来，在PVC发泡板挤出行业快速发展的同时，PVC发泡板供不应求，应用非常之广泛，可用于广告板、橱柜版、浴柜板、建筑模版、地板基材等。
聚氯乙烯(PVC)于1835年被Regnault首次合成,1912年针对氯乙烯单体聚合反应生成聚氯乙烯的工艺被申请专利。然而用于商业的PVC必须具有稳定性和易塑化或共混的能力,因此,在经过了研究者们15年的潜也研发和改性优化后,聚氯乙烯才正式被商品化。由于PVC具有不易燃烧、耐腐蚀、绝缘、耐磨损等优点,并且制备工艺简单、原材料丰富、价格低廉,PVC也因此而深受商家和消费者的追捧。
我国五大通用树脂分别为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)。PVC作为五大通用树脂中产量第二的塑料，由于其优良的性价比，广泛应用于各大领域。PVC具体可分为两个部分。一部分是软质PVC材料，主要应用于电缆线、人造革、各类软管、塑料鞋等；另一部分是硬质PVC材料，主要指应用于建筑等行业的各类板材型材等。其中，我国在硬质品消费比例不断提高，现在已接近60％，与全球PVC硬质品消费比例大致相当。
但PVC热稳定性和抗冲击性能较差。一般市场上及本发明所指的PVC树脂实际上是指在纯PVC树脂中添加各类助剂的共混物。
PVC壁纸其表面主要采用聚氯乙烯树脂，主要有以下三种：
A、普通型------以80g/平米的纸为纸基，表面涂敷100g/平米PVC树脂。其表面装饰方法通常为印花、压花或印花与压花的组合。
B、发泡型-------以100g/平米的纸为纸基，表面涂敷300-400g/平米的PVC树脂。按发泡倍率的大小，又有低发泡和高发泡的分别。其中高发泡壁纸表面富有弹性的凹凸花纹，具有一定的吸声效果。
C、功能型------其中耐水壁纸是用玻璃纤维布作基材，可用于装饰卫生间、浴室的墙面；防火壁纸则采用100-200g/平米的石棉纸为基材，并在PVC面材中掺入阻燃剂。
PVC壁纸有一定的防水性，施工方便。表面污染后，可用干净的海绵或毛巾擦拭。根据其防水性的不同，又分为以下两种：
(1)PVC涂层壁纸(以纯纸、无纺布或纺布为基材)
以纯纸、无纺布、纺布等为基材，在基材表面喷涂PVC糊状树脂，再经印花、压花等工序加工而成。
这类壁纸经过发泡处理后可以产生很强的三维立体感，并可制作成各种逼真的纹理效果，如仿木纹、仿锦缎、仿瓷砖等，有较强的质感和较好的透气性，能够较好地抵御油脂和湿气的侵蚀，可用在厨房和卫生间，适合于几乎所有家居场所。
(2)PVC胶面壁纸(以纯纸或织物为基材)
此类壁纸是在纯纸底层(或无纺布、纺布底层)上覆盖一层聚氯乙烯膜，经复合、压花、印花等工序制成。该类壁纸印花精致、压纹质感佳、防水防潮性好、经久耐用、容易维护保养。这类壁纸是目前最常用、用途最广的壁纸，可以广泛应用于所有的家居和商业场所。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供了一种每小时800KG产量的挤出机，现有技术中的锥型双螺杆挤出机在开机十几分种后就会糊料，稳定性非常差。本发明颠覆了传统的思维，改变结构，和工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机，其特征在于，包括：支架、减速箱、蛇簧联轴器、电机、喂料部分、后支撑、前支撑、内六角螺栓、加热圈、防护罩和风机。
所述减速箱中进一步包括减速机和减速机监测系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的使用方法，包括：螺杆螺筒用自身带的加热圈加热到155～175摄氏度，然后由电机带动减速箱转动，减速箱减速带动螺杆螺筒转动，喂料部分把PVC原料均匀的输送到螺杆螺筒内，由螺杆输送出来。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的减速机监测系统，采用振动监测方式；所述减速机运行中产生的与转速有关的振动信号成分，是状态监测的指标。
所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的减速机监测系统，其特征在于，所述减速机监测系统振动监测点的选择方法为：选择振动状态监测点的主要原则有：
(1)振源与监测点之间的路径较短，减少信号在传递过程中的衰减；
(2)监测点与干扰源之间的距离较远，避免噪声对振动信号的影响；
(3)监测点选择在各振源信号的集中部位，以便获得更多的状态信息；
(4)监测点处刚性较好且留有足够的空间，便于传感器安装及布线；
(5)符合操作安全要求，确保减速机运行状态下，安装和测试人员安全；
根据上述原则，将测量点选取在轴承座上，并且位于轴承座的负荷区；为提高测量点位置的精确性，采用力锤试验分析减速机振动的最佳监测点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的减速机监测系统，其特征在于，所述减速机监测系统包括：传感器、数据采集卡和PC控制机三部分；其中，数据采集卡是由信号放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、通信接口以及电源、定时器等部分构成；传感器属于拾振环节，其作用是将加速度和振动信号转换成电信号；现场采集的信号能量较低，通过线缆传递过程中会发生衰减并受到机械、电气信号的干扰，信号预处理环节起到放大、滤波作用；A/D转换器属于数据处理环节，将模拟信号转换成数字信号，便于信号的传输和处理；数据采集卡配备的储存器容量较小，而状态监测装置需要采集大量的数据，通讯环节的功能是将数据高效、不失真地传输到PC控制机，供后者进行状态识别和故障诊断。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机生产的PVC材料，所述壁纸用PVC材料的制备方法为：
各个原料试剂按比例加入到高速混合机中混合5～8min，得预混物料；
通过双螺杆挤出机熔融挤出，成样条，粉碎机粉碎；
再使用所述PVC结皮发泡板挤出机得到所述壁纸用PVC材料。
所述PVC材料的原料试剂包括以下一种或多种：
原料聚氯乙烯、碳纤维、Pb-Ba稳定剂、石蜡、硬脂酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁酯、苯乙烯、环氧树脂E-44、MgO纳米颗粒纳米铜粉胶体。
所述PVC材料，包括以下重量份的原料试剂：
原料聚氯乙烯100份；
碳纤维1-5份；
Pb-Ba稳定剂0.1-0.5；
石蜡0.5-2份；
硬脂酸1-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯1-3.5份；
马来酸酐0.2-1.5份；
丙烯酸0.4-1.3份；
过氧化二异丙苯0.1-0.9份；
双叔丁基过氧异丙基苯0.2-0.6份；
过氧化苯甲酰0.5-2份；
过氧化二叔丁酯0.3-1.2份；
苯乙烯1-3份；
环氧树脂E-44 1-3份；
MgO纳米颗粒 0.1-0.4份；
纳米铜粉胶体溶液 0.1-0.4份。
所述碳纤维为PAN基碳纤维，所述MgO纳米颗粒为立方结构，基本呈球形，其粒径为28-32nm。
本发明有益的技术效果在于：
(1)现在技术中锥型双螺杆挤出机最高产量为每小时800KG；
(2)本发明采用西门子变频电机110KW，与现有技术相比产能提高二分之一，功耗提高四分之一；
(3)由于本发明锥型双螺杆压力大，做出来的制品板面相当的好，无泡孔；
(4)本发明发泡板挤出机生产的PVC塑料制品属于环保产品，此产品能代替木材，并且防潮、放水、防虫、无毒、阻燃等特点。
附图说明
图1为本发明实施例所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板主机侧视图；
图2为本发明实施例所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板支架侧视图；
图3为本发明实施例所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板支架左视图。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
需要说明的是，为节省说明书撰写篇幅，避免不必要的重复和浪费，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的一实施例中，提供了一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机。如图1、图2、图3所示，分别为本发明实施例所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板主机侧视图、锥形双螺杆PVC结皮发泡板支架侧视图、锥形双螺杆PVC结皮发泡板支架左视图。
图中：101为机架，102为减速箱，103为蛇簧联轴器，104为电机，105为喂料部分，106为后支撑，107为前支撑，108-109-1010为内六角螺栓、1011为加热圈、1012为防护罩+风机。
图中各个附图标记如下表1，表2所示：
表1：锥形双螺杆PVC结皮发泡板主机侧视图附图标记说明：
序号 图号与标准 名称
1012 防护罩+风机
1011 加热圈
1010 GB/T70.1-2000 内六角螺栓
109 GB/T70.1-2000 内六角螺栓
108 GB/T70.1-2000 内六角螺栓
107 SJSZL-92-188-4-00 前支撑
106 SJSZL-92-188-3-00 后支撑
105 SJSZL-92-188-2-00 喂料部装
104 电机
103 蛇簧联轴器
102 减速箱
101 SJSZL-92-188-1-00 机架
表2：锥形双螺杆PVC结皮发泡板支架附图标记说明：
序号 图号与标准 名称
2015 SJSZL-92-188-1-11 地脚板2
2014 SJSZL-92-188-1-10 吊装环1
2013 SJSZL-92-188-1-09 地脚板1
2012 SJ8ZL-92-188-1-08 台面堵板
2011 SJSZL-92-188-1-07 吊装环2
2010 台面横撑
209 SJSZL-92-188-1-06 前支撑底板
208 机架竖撑
207 SJSZL-92-188-1-05 台面
206 SJSZL-92-188-1-04 后支撑座板
205 SJSZL-92-188-1-03 减速机支撑座
204 SJSZL-92-188-1-02 电机底板
203 横撑
202 机架主体
201 SJSZL-92-188-1-01 减速机座板
目前针对国内外市场需求，追求环保的理念，主要有以下方案：1，采用大型挤出机来提高产量；2，采用变频电机来提高稳定性以及降低能耗。这两种措施对挤出产量均有很大的依赖性，特别是采用92/188锥型双螺杆挤出机，而现有的92/188锥型双螺杆挤出机则在本行业中没有成功的应用过，本发明实施例的92/188主机在国际和国内做结皮发泡板属首创，每小时800KG的产量，现在PVC发泡板行业中用过最大的挤出机就是80/156也就是每小时400KG，这对于制品商来说只能是现在的80/156的产量。
本发明实施例工作方式是：首先在控制柜处把螺杆螺筒用自身带的加热圈加热到一定温度(155～180摄氏度)，然后由电机带动减速箱转动，减速箱减速带动螺杆螺筒转动，喂料部分把PVC均匀的输送到螺杆螺筒里，其次由螺杆输送出来。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1～图3所示，本发明所述的锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机，包括：螺杆螺筒、电机、减速箱、加热圈等。工作方式是：首先把螺杆螺筒用自身带的加热圈加热到一定温度(155～175摄氏度)，然后由电机带动减速箱转动，减速箱减速带动螺杆螺筒转动，喂料部分把PVC均匀的输送到螺杆螺筒里，其次由螺杆输送出来。
在本发明另一实施例中，提供了一种本发明锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的减速箱的减速机监测方法。
减速机是一种在工程实际中比较常用的传达动力的机构，其应用非常广泛，在日常生活中和各式的机械传动系统中都可以看到它的身影。作为一种常用的传动装置，其工作状态及性能对整个工作系统的整体运行效果影响重大。于是为得到运行良好的机械设备，人们始终致力于提高减速机的工作性能。
通过减速机在实际中的应用，可以分析出其在机械装置中的功用主要有：
(1)为满足执行机构的工作需要，改变原动机的输出速度及转矩；
(2)改变原动机输出的运动形式，以满足执行机构运动形式的需要，可实现旋转运动与直线运动之间的相互转化；
(3)实现原动机与执行机构之间机械能的传输，可以将单个或数个原动机所具有的机械能传输到数个或单个执行机构中；
(4)除上述功能之外的其他功能；例如在某些机械设备中添加减速机，可便于设备的安装调试、故障维护及使用，保证操作人员的人身安全。
减速机种类较多，型号也各不相同，不同种类具有不同的用途。其分类主要是根据传动类型、传动级数和传动的布置形式来分的。
(1)按传动类型，减速机通常可以分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星减速机。
齿轮减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，该种减速机传动效率高，运转平稳，工作寿命长，体积小，重量轻，承载能力高，易于拆检，易于安装，维护简便。减速机中所使用的齿轮经工艺加工，具备精度高、接触性好以及齿面硬度高等特点。蜗杆减速机整体较紧凑、持久耐用、负载能力强、噪音低，可实现平稳的运动传递；当其外廓尺寸较小时，能获得较大的传动比，但传动效率低。行星减速机是一种主要采用行星轮系传动的减速机，具有传动比大、结构紧凑、相对体积小等特点，其结构较前两种减速机复杂，制造精度要求也较高，一般用于要求结构紧凑、动力小的传动系统中。
(2)按传动的级数，减速机通常可以分为单级减速机和多级减速机。单级减速机是由齿轮或者蜗轮传动所组成的一种单级传动机构，是一种最简单的传动机构。而二级及二级以上的减速机统称为多级减速机。在设计二级和二级以上的减速机时，考虑到每一级的传动比对减速机整体外形尺寸、重量及所采用的润滑方式都有较大的影响，于是合理分配各级传动比是很重要的。通常在分配各级传动比时主要遵循以下基本原则：1)使每一级传动的负载能力近似相等；2)使每一级传动中的大齿轮浸油深度大致相同，从而润滑方便；3)使减速机整体外形尺寸及重量尽量小等。
(3)按传动的布置形式，减速机通常可以分为展开式减速机、分流式减速机和同轴式减速机。二级及二级以上减速机主要有展开式、分流式和同轴式三种传动布置形式。在三种布置形式中，展开式是最简单的。但是展开式的齿轮两侧的轴承布置不是对称的，因此载荷沿齿宽的分布是不均匀的。在分流式中，齿轮两侧的轴承对称地排列，且负载较大的低速级位于两轴承的中间位置，因此载荷沿齿宽的分布不均匀情况较好。这种减速机的高速级齿轮通常采用的是斜齿轮，一侧为左旋，另一侧则为右旋，可抵消轴向力。而同轴式的输入和输出轴位于同一条直线上，因而箱体比较短。然而这种减速机的轴向尺寸大、中间轴长，且一般比较重，容易导致载荷沿齿宽分布不均匀的现象出现。
本发明采用的振动监测方法是最有效的状态监测方式，设备的故障形式极其复杂，但振动特征频率主要分布在转速频率、啮合频率和固有振动频率等典型频率及其谐波附近。减速机主要是由齿轮、滚动轴承和转轴构成的，其典型故障也常常发生在这三类零件上。由于减速机内部各零件间呈刚性连接，容易造成故障的衍生与传导，最终造成整机性能的下降。
减速机输入轴的转速等于电动机轴的转速，已知各齿轮副的齿数比，则可以计算出减速机其余轴的转速。减速机运行中产生的与转速有关的振动信号成分，是状态监测的重要指标。
轴的转速频率：
fr＝n/60
式中n——轴的转速。
齿轮的啮合频率：
fm＝fr·z
式中
fr——所在轴的转速频率
n——齿轮齿数
齿轮的啮合频率振动及其所在轴的转速频率振动会发生调制现象，在频域上表现为以啮合频率fm为中心，以转速频率fr为间隔对称分布的边频带。边频带的表达式为：
fs＝m·fr+n·fm(m，n＝1，2，3，...)
如表3所示为减速机输入轴转速n1＝1000r/min的情况下，各轴的转动频率与各齿轮副的啮合频率。
表3本发明减速机的转动频率和啮合频率
通过本实施例减速机的振动特征分析可知，滚动轴承振动的特征频率处转速频率外，主要是轴承元件的固有振动频率和轴承表面缺陷间隔频率即滚动体通过频率。频率的具体数值通常采用两种方式获得：1、将表4所示的轴承参数计算得到；2、参考轴承制造厂商提供的各转速下轴承振动频率数据。通过频率是滚动体通过工作表面缺陷时产生的低频脉动频率，其范围通常在1kHz以下。固有振动频率取决于材料、结构和质量等因素，当元件损伤失效时会激发固有振动，其频率范围通常超过10kHz。
表4滚动轴承型号参数
因此，本发明实施例减速机的振动信号频率范围较广，既包含转速频率、啮合频率等几百赫兹的低频成分，又包含滚动轴承故障引起的高达几十千赫兹的高频成分。为了采集和处理减速机振动的全频段信号，本发明减速机综合评价系统需要保证监测的频带宽度和分辨率。
振动监测点的选择
监测点的选择，关系到能否采集到真实完整的状态信息。只有在对监测对象仔细分析的基础上，才能根据监测目的恰当地选择监测点。减速机停机或拆装的经济损失较大，测量点位置的选择应保证使传感器的安装及维护操作不影响生产。减速机中相邻零件之间为固定连接或通过油膜相互接触，某一零件故障引起的异常振动会传递到其他零件上，例如，齿轮的振动会经过轴和滚动轴承传递到箱体上。振动传递过程中受到机械结构的影响，传递路径上的中间界面越多，振动信号的歪曲就越明显，应尽量减少中传递通道中的中介面数。选择振动状态监测点的主要原则有：
(1)振源与监测点之间的路径较短，减少信号在传递过程中的衰减；
(2)监测点与干扰源之间的距离较远，避免噪声对振动信号的影响；
(3)监测点选择在各振源信号的集中部位，以便获得更多的状态信息；
(4)监测点处刚性较好且留有足够的空间，便于传感器安装及布线；
(5)符合操作安全要求，确保减速机运行状态下，安装和测试人员安全。根据上述原则，将测量点选取在轴承座上，并且位于轴承座的负荷区。为提高测量点位置的精确性，采用力锤试验分析减速机振动的最佳监测点。
采用力锤试验选择监测点——利用安装有力传感器和冲击垫的力锤击打被测量结构，弹性冲击垫的作用是产生理想激励信号。通过加速度传感器测量结构上各点的振动响应，求取各点响应与输入激励的关系，从而确定最佳振动监测点。
监测参数的选择
通常用来描述振动响应的参数有位移、速度和加速度。通过积分或微分运算，可以实现上述三个参数之间的转换。对于特定振动量的测量，应根据估算的振动频率范围选择适宜的参数。一般情况下，采用位移度量低频率的振动量，采用速度度量中频率的振动量，采用加速度度量高频率的振动量。速度是大多数设备振动测量的最佳参数，也是许多标准(如VDI2006)采用的参数。另有部分标准(如VDI2059)采用相对位移参数进行测量，适用于电力、石化等行业的机组振动测试。
减速机的振动响应中，既有齿轮的转速频率或啮合频率及其谐波构成的低频振动，又有齿轮固有频率振动、滚动轴承故障振动等因素造成的高频振动。相对于其他类型的传感器，加速度传感器能够测定信号频率范围更宽，因此，本发明选用加速度作为振动的测量参数。
本发明减速机综合评价系统中的状态监测装置包括：传感器、数据采集卡和PC控制机三部分。其中，数据采集卡是由信号放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、通信接口以及电源、定时器等部分构成。传感器属于拾振环节，其作用是将加速度和振动信号转换成电信号。现场采集的信号能量较低，通过线缆传递过程中会发生衰减并受到机械、电气信号的干扰，信号预处理环节起到放大、滤波作用。A/D转换器属于数据处理环节，将模拟信号转换成数字信号，便于信号的传输和处理。数据采集卡配备的储存器容量较小，而状态监测装置需要采集大量的数据，通讯环节的功能是将数据高效、不失真地传输到PC控制机，供后者进行状态识别和故障诊断。
在本发明的再一实施例中，提供了一种本发明PVC结皮发泡板挤出机生产的PVC材料制品。
聚氯乙烯复合材料的配方主要是指通过调整PVC混料组分制备具有一定特性的PVC材料制品，提高PVC树脂的加工性能的一类配方。其组成除聚氯乙烯树脂基体外，还需根据实际需求添加稳定剂、增塑剂、润滑剂、改性剂、填料、色料和加工助剂等。
稳定剂在PVC复合材料中发挥着重要作用，主要用于抑制PVC的分解，防止降解。PVC的一大缺点在于热稳定性差，其分解温度低于熔融温度。因此，提高分解温度，对于PVC加工至关重要。
增塑剂在PVC复合材料配方中主要用于提高聚合物塑性。增塑剂能使树脂膨胀，掺入到树脂中，降低分子间的引力，使树脂变得柔软，降低树脂的加工温度，提高复合材料在加工温度下的流动性。
润滑剂在PVC复合材料配方中主要用于减小摩擦。在混合料加入挤出机后，由于挤压剪切，聚合物之间以及聚合物与螺杆之间会有摩擦现象。过大的摩擦会降低流动性，并且会产生大量的热而引起PVC的降解。此时，润滑剂发挥一定的作用。一般情况下，润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，分别用于减小混合料内部摩擦和混料与设备之间摩擦。
加工助剂在PVC复合材料配方中主要用于改善加工性能。PVC树脂由于热稳定性差，很难得到真正的熔体，熔体黏度大、流动性差，熔体之间不能进行很好的传热，在加工中容易发生熔融破裂。加工助剂可促进PVC的熔融，改善PVC的成型性等。常用的加工助剂有ACR等。
冲击改性剂在PVC复合材料配方中非常重要，主要用于提高复合材料的抗冲击性能。PVC最大的缺点在于太脆，抗冲击性能差，极大地限制了PVC制品在实际工业中的应用。目前常用的冲击改性剂主要分为弹性体材料和刚性粒子材料。
以上为PVC复合材料配方中常用到的助剂，根据制品的加工条件和性能要求也可添加其他助剂，如填充剂、着色剂等。
PVC树脂通过加入热稳定剂、润滑剂、增塑剂等改善了加工性能后可根据实际需求添加其他不同助剂加工成型制备各类形式多样、性能各异的制品。通常情况下，PVC制品在加工过程中根据配混物助剂的不同分为两类。
第一类是将干混物或预混物通过双螺杆挤出机混炼和造粒，供加工成型使用。此类中干混物主要是指不含增塑剂或者是极少量增塑剂的PVC干态粉状混合料，其主要在高速混合机等形式混合而成，制备硬质PVC材料；预混物主要指含有增塑剂的PVC配混料，在高速混合机或捏合机中混合和溶胀而成的湿态粉状混合料，制备软质PVC材料。
第二类是将含有大量增塑剂的配方材料在高速混合机或高速分散机中混合均匀后，经过浆料研磨和脱泡后得到性能稳定、黏度适中的糊浆料。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种壁纸用PVC材料，所述壁纸用PVC材料的制备方法为：
各个原料试剂按比例加入到高速混合机中混合5～8min，得预混物料；
通过双螺杆挤出机熔融挤出，成样条，粉碎机粉碎；
再使用注塑成型机注塑得到所述壁纸用PCV膜。
所述PVC材料的原料试剂包括以下一种或多种：
原料聚氯乙烯、碳纤维、Pb-Ba稳定剂、石蜡、硬脂酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁酯、苯乙烯、环氧树脂E-44、MgO纳米颗粒纳米铜粉胶体。
所述壁纸用PVC材料，由以下重量份的原料试剂制成：
原料聚氯乙烯100份；
碳纤维1-5份；
Pb-Ba稳定剂0.1-0.5；
石蜡0.5-2份；
硬脂酸1-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯1-3.5份；
马来酸酐0.2-1.5份；
丙烯酸0.4-1.3份；
过氧化二异丙苯0.1-0.9份；
双叔丁基过氧异丙基苯0.2-0.6份；
过氧化苯甲酰0.5-2份；
过氧化二叔丁酯0.3-1.2份；
苯乙烯1-3份；
环氧树脂E-44 1-3份；
MgO纳米颗粒 0.1-0.4份；
纳米铜粉胶体溶液 0.1-0.4份。
所述碳纤维为PAN基碳纤维，所述MgO纳米颗粒为立方结构，基本呈球形，其粒径为28-32nm。
所述壁纸用PVC材料，能够进一步制备发泡型PVC壁纸。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种壁纸用PVC材料的制备方法，步骤为：
各个原料试剂按比例加入到高速混合机中混合5～8min，得预混物料；
通过双螺杆挤出机熔融挤出，成样条，粉碎机粉碎；
再使用本发明锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机得到所述壁纸用PCV膜。
所述PVC材料的原料试剂包括以下一种或多种：
原料聚氯乙烯、碳纤维、Pb-Ba稳定剂、石蜡、硬脂酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁酯、苯乙烯、环氧树脂E-44、MgO纳米颗粒纳米铜粉胶体。
所述壁纸用PVC材料的制备，由以下重量份的原料试剂制成：
原料聚氯乙烯100份；
碳纤维1-5份；
Pb-Ba稳定剂0.1-0.5；
石蜡0.5-2份；
硬脂酸1-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯1-3.5份；
马来酸酐0.2-1.5份；
丙烯酸0.4-1.3份；
过氧化二异丙苯0.1-0.9份；
双叔丁基过氧异丙基苯0.2-0.6份；
过氧化苯甲酰0.5-2份；
过氧化二叔丁酯0.3-1.2份；
苯乙烯1-3份；
环氧树脂E-44 1-3份；
MgO纳米颗粒 0.1-0.4份；
纳米铜粉胶体溶液 0.1-0.4份。
所述碳纤维为PAN基碳纤维，所述MgO纳米颗粒为立方结构，基本呈球形，其粒径为25-29nm。
为解决上述技术问题，本发明又提供了一种所述壁纸用PVC材料的制备方法的应用，所述壁纸用PVC材料，能够进一步用于制备发泡型PVC壁纸。
在本发明PVC复合材料中，碳纤维填充到PVC复合材料中，达到PVC复合材料增韧增强的效果，添加金属氧化物纳米颗粒，达到阻燃的效果。
制备本发明PVC复合材料，可以降低复合材料生产成本。
实施例3-1：PVC材料的原料及设备
1、原料(以下原料为重量份)
原料聚氯乙烯(PVC)100份：SG-5，工业级，陕西北元化工集团；
碳纤维3份，浙江安捷工业设备有限公司。
Pb-Ba稳定剂0.3：佛山汉宝助剂有限公司；
石蜡1份：上海华申康复器材有限公司；
硬脂酸2份：上海普山化学有限公司；
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)2份：天津市科密欧化学试剂有限公司；
马来酸酐(MAH)0.9份：天津市科密欧化学试剂有限公司；
丙烯酸(AA)0.8份：天津市科密欧化学试剂有限公司；
过氧化二异丙苯(DCP)0.4份：上海凌峰化学试剂有限公司；
双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)0.4份：湖南以翔化工有限公司；
过氧化苯甲酰(BPO)1份：天津市福晨化学试剂厂；
过氧化二叔丁酯(DTBP)0.8份：天津市福晨化学试剂厂；
苯乙烯(St)2份：成都市科龙化工试剂厂。
环氧树脂E-44 1.5份：湖南岳阳巴陵石油化工有限公司。
MgO纳米颗粒0.2份，自制。
纳米铜粉胶体溶液0.3份，自制。
实施例3-2：碳纤维
碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。
碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维；按性能可分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000兆帕、模量250G帕)和高模型(模量300G帕以上)。强度大于4000兆帕的又称为超高强型；模量大于450G帕的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
本实施例使用的PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程:首先通过丙烯腈聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体“的聚丙烯腈纤维或原丝，将这些原丝放入氧化炉中在220到258℃进行氧化，还要在碳化炉中，在温度为1300到1450℃下进行碳化等工序制成碳纤维。
实施例3-3：本实施例采用室温固相法制备MgO颗粒。
本发明室温固相合成法克服了传统湿法制备氧化镁纳米颗粒存在的团聚问题，具有反应无需溶剂、产率高、反应条件易等优点；并克服了原有室温固相合成法中存在的效率低、粒子易氧化变形的缺点。
本实施例室温固相法制备MgO颗粒的具体方法为：将MgCI溶液与Na2CO3(原料质量配比1:1.2)溶液，以PVA溶液(聚乙烯醇溶液)为改性剂，反应产生沉淀MgCO3沉淀，然后在75～85℃恒温下，通过沉淀转化的方式得到了碱式碳式镁前驱体。52～55℃静置碱式碳式镁前驱体沉淀26小时。最后在Ar气流通入，温度为610～630℃的条件下锻烧，得到了纳米MgO颗粒。采用PVA作为高分子表面活性剂，控制了颗粒的团聚，所制得的纳米MgO颗粒分散性较好，为立方结构，基本呈球形，其粒径为28-32nm。
实施例3-4：纳米铜粉胶体的制备
主要试剂：焦磷酸钠(固体，化学试剂)，硼氢化钾(固体，分析试剂)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30，Mw＝40000)，酒石酸钾钠(固体，化学试剂)，乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na，固体，分析试剂)，硫酸铜(固体，分析试剂)，氢氧化钠(固体，化学试剂)，十二烷基硫酸钠(SDS，固体，化学试剂)，水为二次蒸馏水。
主要仪器：ZHJ-2定时电动搅拌器，自制喷雾器，ZK-82A型真空干燥箱。
硫酸铜溶液配制：依次将定量的水、硫酸铜、EDTA-2Na、酒石酸钾钠和PVP加入锥形瓶中，搅拌均匀；然后用氢氧化钠调节pH值至13.3硼氢化钾溶液配制：依次将定量的水、焦磷酸钠和SDS加入锥形瓶中，搅拌均匀；用氢氧化钠调节pH值至12；然后加入定量的KBH4，搅拌均匀；最后用氢氧化钠调节pH值至14.5。
纳米铜的制备过程：
分别量取8％的硫酸铜溶液500ml和9％的硼氢化钾溶液600ml；在温度为33℃和8000KPS高速搅拌下，用喷雾器将硫酸铜溶液喷加到盛有硼氢化钾溶液的三颈烧瓶中；同时利用酸度计监测反应液的pH值，并随时补加氢氧化钠，以保持反应液的pH值在14.5；喷加结束后，继续搅拌、反应约8分钟，反应结束。反应产物为褐红色的胶体溶液.制备PVC树脂时，直接使用该胶体溶液。
制备胶体的TEM照片后可以看出，纳米铜粒子接近球形，基本无团聚，粒径为8～22nm，80％以上的粒径为12～16nm。
实施例3-5：本发明实施例壁纸用PVC材料的制备。
将前述各个原料试剂按比例加入到高速混合机中混合5min，得预混物料。通过双螺杆挤出机熔融挤出，成样条，粉碎机粉碎。再使用本发明PVC结皮发泡板挤出机得到本发明实施例的壁纸用PCV膜。
实施例6：本发明PVC壁纸，还可以制备为发泡型PVC壁纸。本发明PVC发泡型壁纸，采用快速升温发泡法。
快速升温发泡法是超临界流体间歇发泡法的一种应用比较广泛的制备聚合物发泡材料的工艺方法。基于快速升温法制备聚合物发泡材料的过程大体可可分为两个阶段:(1)釜压饱和阶段和升温发泡阶段。釜压饱和阶段的工艺参数包括：饱和压力、饱和温度和饱和时间,升温发泡阶段的工艺参数包括发泡温度和发泡时间。其中,饱和压力、饱和温度、发泡温度是影响聚合物发泡质量的三个至关重要的工艺参数。
制备微孔材料的发泡剂CO2购自宁波九龙气体制造有限公司,纯度大于99.5％。
高压滲透釜,HL150Lx2/25-SY型超临界CO2渗透装置,杭州华黎泵业有限公司生产；
水浴槽,自制；
电热(鼓风)恒温干燥箱,101A-1型,江苏泰州市天泰电热仪器厂生产。
本发明所用的发泡方法为间歇发泡法中的快速升温发泡法，基本步骤为:首先,将实验样品放入高压渗透釜内并密封,注气系统将高压CO2气体注入到釜体内,使压力达到7.3MPaW上并且调节金体温度达到31.2℃以上,但需要将温度控制在聚合物Tg以下,使釜体内的CO2变成超临界状态,经过一段时间,逐渐形成聚合物/气体均相饱和体系。保压一段时间后,迅速卸压至常压,聚合物/SCCO2的体系进入过饱和状态,形成热力学不稳定体系,聚合物内部开始泡孔成核,然后快速将聚合物样品放入设定温度的水浴槽中加热一段时间,微观上泡孔继续成核并且增长最后固化定型,宏观上聚合物样品开始明显的发泡胀大,发泡完成。
本发明实施例中具体的实验参数设定如下:
(1)饱和压力:饱和压力的变化设定为5MPa、8MPa、11MPa、13MPa、17MPa、20MPa。
(2)饱和温度:饱和温度的变化设定为27℃、30℃、33℃、36℃、38℃、42℃。
(3)饱和时间:饱和时间的变化设定为1h、2h、3h、4h、5h、6h。
(4)发泡温度:发泡温度的变化设定为75℃、83℃、88℃、90℃、95℃、100℃。
(5)发泡时间:发泡时间的变化设定为4s、7s、10s、13s、16s、19s。
对制备微孔材料的三个实验参数,选择试样的泡孔直径、泡孔密度和拉伸强度作为响应,进行二水平的分析得到微孔材料的最优工艺条件,实验结果表明:
1)在饱和温度、饱和时间、发泡温度、发泡时间等条件相同的情况下,发泡材料的泡孔直径随着饱和压力的増大逐渐増大,饱和压力过大会出现严重的泡孔破裂和聚并现象,严重影响发泡质量。温度因素对趙临界CO2分子运动的影响十分显著,随着饱和温度的升髙,发泡剂吸收量和逃逸量交替起着主导作用,所饱和温度的增加,发泡试样的泡孔直径先増加后减小。发泡温度对泡孔密度的影响最为显著,发泡温度越高,微孔材料的泡孔密度越大。
2)本发明随后在正交实验中将本发明实施例的饱和压力、饱和温度以及发泡温度作为影响因子,发泡试样的泡孔直径、泡孔密度以及拉伸强度作为表征目标,输入相应的表征数据,得到传递函数,最后个响应为考量,对加工条件进行优化,得到了本发明PVC壁纸超临界CO2制备聚氯乙烯发泡材料的最优工艺条件,即饱和压力为14MPa,饱和温度为36℃,发泡温度为85℃。在上述工艺条件下,最终得到的发泡材料的泡孔直径为1.26μm,泡孔密度为3.08*1010个/(cm3),拉伸强度为8.12MPa。
实施例7：本发明壁纸用PVC材料阻燃防火性能测试和表征
根据极限氧指数(LOI)样品的LOI根据国标GB/T 2406-1993进行测试，具体样品尺寸为长70×6.5×3(±0.1)mm3，样品燃烧时间小于3min或燃烧长度小50mm时，以氧气体积分数表示的所需的氮氧气体的临界浓度即为材料的极限氧指数。
水平垂直燃烧等级(UL-94)
根据国标GB/T 2408-1996对PP复合材料进行垂直燃烧性能进行测试，样品尺寸为130×13×3mm3。本发明每个样品至少测试5个试样，分级评估并记录材料的燃烧性能。
试验材料在400℃马弗炉中加热燃烧30min后的纯PVC只有少量黑色残炭残留，且铺张面积极大；本发明PVC材料样品产生一个松散灰白的残炭结构，铺张面积与纯PVC相比减小；本发明PVC发泡壁纸样品产生一个相对更紧致灰白的残炭结构，且铺张面积进一步减小。
力学性能测试
将本发明PVC复合材料放置在室温下3天后，在用制样机制成5B型哑铃状样条(遵循标准GB/T 1040—2006)，以200mm/min的速度在万能材料试验机上做力学性能测试。
阻燃性能测试
将本发明PVC复合材料放置在室温下3天后，按照国标GB/T 2408.96分别切割成样条，在垂直燃烧仪上做阻燃性能测试。
垂直燃烧：UL.94(塑料)
HB：UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。
V_2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。
V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
热性能
将本发明PVC复合材料放置在室温下3天后，取适量在热分析仪上做热分解测试(TG)，测试条件为纯氮气，升温速率为20摄氏度/分钟。并用纯PVC作为参考。
从未经过任何处理的纯PVC的应力应变曲线的趋势看，应力随着Eva拉伸量的增长而增加。在伸长量0-2cm范围内，其应力几乎没有变化，而从2cm开始，其应力呈抛物线形式增长。在伸长量为14cm时，达到应力最大值140N。
下表显示了不同实验组对断裂拉伸强度与断裂伸长率的影响(对照组为纯PVC树脂原料；实验组1-3组为本发明普通PVC材料；实验组4-6为本发明发泡PVC壁纸)：
上表显示了不同实验组PVC对其断裂伸长率的变化的影响。很显然，各个实验组与纯PVC对照组之间的断裂拉伸强度与断裂伸长率差别明显。
将本发明PVC复合材料放置在室温下3天后，按照国标GB/T 2408-96分别切割成150×150x3mm样条，在垂直燃烧仪上做阻燃性能测试，结果如下：
上述结果说明本发明六组实验配方的阻燃剂协同阻燃，能够有效提高阻燃效率，减少阻燃剂用量和聚合物材料燃烧时的熔滴现象；而且能够在一定程度上提高阻燃材料的阻燃性能。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

Claims (4)

1.一种锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机生产的PVC材料，其特征在于，
所述锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机，包括：支架、减速箱、蛇簧联轴器、电机、喂料部分、后支撑、前支撑、内六角螺栓、加热圈、防护罩和风机；
壁纸用PVC材料的制备方法为：
各个原料试剂按比例加入到高速混合机中混合5～8min，得预混物料；
通过双螺杆挤出机熔融挤出，成样条，粉碎机粉碎；
再使用所述PVC结皮发泡板挤出机得到壁纸用PVC材料；
所述PVC材料，包括以下重量份的原料试剂：
原料聚氯乙烯 100份；
碳纤维 1-5份；
Pb-Ba稳定剂 0.1-0.5；
石蜡 0.5-2份；
硬脂酸 1-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯 1-3.5份；
马来酸酐 0.2-1.5份；
丙烯酸 0.4-1.3份；
过氧化二异丙苯 0.1-0.9份；
双叔丁基过氧异丙基苯 0.2-0.6份；
过氧化苯甲酰 0.5-2份；
过氧化二叔丁酯 0.3-1.2份；
苯乙烯 1-3份；
环氧树脂 E-44 1-3份；
MgO纳米颗粒 0.1-0.4份；
纳米铜粉胶体溶液 0.1-0.4份。
2.根据权利要求1所述PVC材料，其特征在于，所述碳纤维为PAN基碳纤维，所述MgO纳米颗粒为立方结构，呈球形，其粒径为28-32nm。
3.根据权利要求1所述PVC材料，其特征在于，所述PVC材料制备使用的锥形双螺杆PVC结皮发泡板挤出机的减速箱中进一步包括减速机和减速机监测系统。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述PVC材料的制备方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：螺杆螺筒用自身带的加热圈加热到155～180摄氏度，然后由电机带动减速箱转动，减速箱减速带动螺杆螺筒转动，喂料部分把PVC原料均匀的输送到螺杆螺筒内，由螺杆输送出来。
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CN102485816A (zh) * 2010-12-06 2012-06-06 青岛三利中德美水设备有限公司 一种新型热塑性粉末涂料
CN204869588U (zh) * 2015-08-24 2015-12-16 青岛颐世保塑料有限公司 一种双螺杆挤出机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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大型旋转机械运行状态监测系统研究;刁建东;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20140315;论文正文第8页，第39-43页

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