PVC知识介绍
一.聚氯乙烯树脂概述
聚氯乙烯树脂是由氯乙烯单体(Vinyl Chloride Monomer，简称VCM)聚合而成的热塑性高分子聚合物，其结构单元(-CH2-CHCl-)n，n为聚合度，其英文名称为Polyvinyl Chloride Polymer，我们通常简称为PVC或PVC树脂。
1872年，Baumann合成了聚氯乙烯，1912年，德国人Fritz Klatte合成了PVC，并在德国申请了专利，但是在专利过期前没有能够开发出合适的产品。1926年，美国W.L.西蒙把尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加热下溶于高沸点溶剂中，在冷却后，意外地得到柔软、易于加工、且富于弹性的增塑聚氯乙烯。这一偶然发现打开了聚氯乙烯工业化的大门，成为五大通用树脂中最早工业化的产品。1931年德国法本公司在比特费尔德用乳液法生产聚氯乙烯。1941年，美国又开发了悬浮法生产聚氯乙烯的技术。
1958年我国自行研究设计的第一套聚氯乙烯--年产3kt的装置在辽宁锦西化工厂建成投产，这是中国塑料工业进入一个新时期的标志。几十年来，聚氯乙稀以其具有原料丰富（石油、石灰石、焦炭、食盐和天然气）、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。
聚氯乙烯树脂是一种白色粉末或颗粒，粒径60～250μm，表观密度0.40～0.60g/cm3，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚苯烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。
聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。 PVC制品视增塑剂含量多少可分为软、硬制品，一般增塑剂含量0～5份为硬质品，5～25份为半硬质品，大于25份为软质品。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，主要用于生产电线电缆、各种用途的膜、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封剂等。，也可生产板材、门窗、管道和阀门、硬片、瓶类中空容器塑料硬制品。
二、物化性能及分析指标
1 物理化学性质
2 主要指标简介
（1）粘数（K值或平均聚合度）
通常用粘数来表示聚合物分子量大小，划分聚合物型号。在国际上还有用K值或聚合度来划分聚合物型号。
PVC树脂是一种非结晶的线性高分子化合物，其相对分子质量愈大，粘数就越高，材料的强度、刚度、韧性、耐热及耐低温性愈好，但成型加工性能愈差。究其原因，主要是随PVC树脂相对分子质量增加，PVC大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加，使其材料力学性能提高，分子链中不正常的弱结构及链端基结构相应减少，故材料耐热及耐候性提高。
悬浮法PVC树脂型号和各参数对应关系见表。
表悬浮法PVC树脂的型号及相关参数
（2）表观密度
表观密度是未压缩下单体粉体体积的质量。国标中PVC树脂的表观密度，要求按照GB/T20022进行测定。它与树脂的颗粒形态，平均粒径及粒径分布有关。表观密度高，树脂颗粒规整，有利于混料时剪切热的生成和混合原粉的预塑化，易于混合均匀充分。另外，表观密度高，一般会使干混料的堆积密度增大，利于硬质品的高速挤出。
软质品要求分子量高、多孔结构和较低表观密度的PVC树脂，而硬质品则希望分子量低些，表观密度高些，便于高速挤出，提高生产效率。一般选取表观密度为0.54~058g/ml 左右或更高一些的PVC树脂。
青岛海晶吴明静等[1]研究表明，树脂表观密度相差0.05g/mL，对混料时间的影响很小;树脂的表观密度与干混料的表观密度息息相关，但并不能决定干混料的干流性，干流性受其他因素的影响较大。树脂的表观密度相差0.05g/mL，会影响塑化时间，表观密度越高塑化越快。在挤出时扭矩相差不大，但对制品质量会产生较大影响，从挤出拉片的横切面来观察，表观密度低的物料在料筒里的流动性不如表观密度高的好，其分层严重，出现气泡，引起表面起泡，这应与塑化不良有关。
表观密度差异对加工性能的影响，可以通过配方及工艺参数调整，不会使制品出现实质性缺陷。
（3）挥发物（包括水）
PVC树脂中的挥发物大多是水分，还有残留的氯乙烯和一些溶剂。水分会影响树脂的过筛率和制品的质量。挥发物过多时，成型时易产生气泡而影响产品质量，造成表面粗糙，甚至造成制品卷曲。挥发物含量太低，易产生静电，影响树脂流动性，给混料捏合造成一定
麻烦，一般最好控制在0.1%～0.3%。
挥发物指标的高低主要和PVC聚合后的汽提和干燥工序有关，决定于温度高低和控制水平。
国标中要求挥发物的测定按照GB/T2914进行。其中试样受热温度为（110±2）oC，时间为1h，并按1h的失重计算结果。
（4）杂质粒子数
杂质粒子主要有两种，一是外部带入的各类杂质，二是PVC树脂本身生产过程中产生的变色树脂颗粒，俗称黑黄点，这部分树脂的稳定性明显偏低。
宁夏西部氯碱有限公司李军[1]观察研究发现，浆料汽提塔结垢物脱落、汽提塔蒸汽管线内积料以及气流干燥器底部积料，是该公司PVC树脂杂质粒子数超标的主要原因。综合来看，PVC树脂杂质粒子数的多少，主要与聚合后的处理及包装过程有关。为了获得较低的杂质粒子数，应加强这些生产环节的检查和管理，如定期清理鼓风机的空气滤网，保证有效过滤，减少空气中的杂质进入PVC成品；定期清理离心机，防止离心机转鼓上的黄点进入成品中；加强冲釜、冲槽，防止釜壁、槽壁粘附粒子，二次受热变黑。同时，使用高质量助剂，提高单体和去离子水的质量也是很重要的。
树脂中有杂质粒子是正常的，但杂质粒子偏多，会给加工生产、制品性能及外观带来不良影响。特别是外来杂质粒子，会对制品的介电性能和力学行能产生不良影响。对外观质量有严格要求的制品和电气制品，选用PVC树脂时，应严格控制杂质粒子数。
国标中规定杂质粒子数的测定按照GB/T9348进行。
（5）“鱼眼”数
“鱼眼”是指通常加工条件下不塑化的透明粒子，它是凝胶粒子。“鱼眼”影响薄膜的强度、电缆料的绝缘性能、唱片的音质，因而有些产品要限制树脂的“鱼眼”数。对于大多数制品，“鱼眼”数过多会使制品表面粗糙，而且还会降低整个制品的物理性能，“鱼眼”处还有可能成为降解的中心，导致产品褪色。
“鱼眼”的实质是聚合过程中因条件不当所形成的，少量具有体形分子结构的特高分子量的PVC颗粒，由于其吸收增塑剂的能力甚低，在正常加工条件下只能为增塑剂膨润而不能使之塑化。但加工者所遇到的“鱼眼”问题，并非全部属于此类体形结构，大部分属于可塑化的假性“鱼眼”，此类假性“鱼眼”是属于分子量偏高的线型结构树脂，其物理构型由包装组织过于紧密所致。
“鱼眼”的形成有多种途径，如PVC分子量分布过宽，会造成在同一加工工艺条件下，
低分子量塑化快，而分子量高的分子塑化慢。如果加工条件一定，塑化慢的高分子在制品中将以假“鱼眼”的形势出现。“鱼眼”的形成与悬浮聚合配方及工艺以及PVC树脂加工配方及工艺两方面有关，应认真分析，区别对待。
PVC树脂生产中减少或消除“鱼眼”的措施主要有：
(1) 保证单体中高沸物含量小于1.0×10-3；
(2) 严格控制聚合用去离子水中的阴、阳离子含量,单体含水量；
(3) 加入链转移剂消除自由基；
(4) 选择表面张力较低、保胶能力适中且搅拌强度适中的分散体系；
(5) 减少粘釜物；
(6) 加抗“鱼眼”剂。
对于PVC加工企业来说，除挑选“鱼眼”数比较低的PVC树脂外，还要注意加工配方的塑化性和润滑平衡性，以及加工温度的匹配性。应根据树脂结构形态，进行必要的调整，避免假“鱼眼”的大量出现。
国标中规定“鱼眼”数的测定，按照GB/T4611进行。