悬浮聚氯乙烯树脂各项指标对制品的影响

在塑料加工过程中，如果杂质粒子偏多，会给生产、制品性能及消耗带来不利影响。比 如在型材加工成型中，杂质粒子多，会在型材表面出现斑点，严重影响外观质量，因此不得 不停车处理，造成废料的生成；另外，由于杂质粒子不塑化或虽然塑化但强度低，会在制品 中形成缺陷点，降低制品的机械力学性能。
1.3 挥发物含量
PVC 树脂中挥发物（主要是残留 VCM 和水分）含量反映了树脂颗粒特性或干燥的程度。 挥发物含量太低，易产生静电，树脂的流动性能差，不利于加工成型时喂料操作；挥发物含 量太高，树脂易结块、流动性差，且给成型加工时“脱气”造成压力，对制品质量带来不利 影响。比如，在型材加工过程中，挤出机螺杆中部设有一真空脱气孔，一般情况下，随着树 脂颗粒的熔融和破碎，挥发物基本上全部被脱出，但如果挥发物含量超标，就有可能来不及 脱除而随物料一起进入熔体输送区，最终包裹在制品中，严重影响产品质量。
另外，PVC 树脂的分子量分布对塑料加工及制品性能有密切的关系。对于悬浮疏松型 PVC 树脂，成型加工以分子量分布较窄为好，以保证加工性能和制品性能（塑化均匀）。因此，聚 合过程要保证聚合温度的精确控制，减少造成分子量分布加宽的因素。
1.2 杂质粒子数
杂质粒子是 PVC 树脂重要指标之一。杂质粒子分两种，一是外来机械杂质；二是由于聚 合釜冲洗不干净后吸附防粘釜剂或树脂本身热稳定性差造成的在后处理工序中变黄的树脂颗 粒。另外，设备设计不合理（如汽提塔、干燥床等），存在死角也会造成树脂长时间受热变色 生成杂质粒子。
调整聚合分散体系主辅分散剂的匹配及用量是关键所在。加工流变性的好坏直接影响到充模 的效果，所以在保证制品机械强度的同时，不宜采用聚合度高的树脂，因为聚合度愈高，加 工时熔体粘度愈大、塑化慢，给加工造成困难。
基于管件加工对树脂的特殊要求，通过对管件生产厂家的树脂使用调查，建议管件专用 树脂应具备以下指标：
平均聚合度 700~750
表观密度 g/ml
0.57~0.60
平均粒径 μm 135
粒径分布宽度 0.67~0.69
100g 树脂增塑剂吸收量 g
17~19
2.4 透明片材
透明片材除要求制品有一定的机械性能外，透明性和“晶点”是其最重要的两项指标。
透明片生产配方除选用折光系数和 PVC 接近的抗冲改性剂 MBS 和有机锡稳定剂外，作为主 原料的 PVC 树脂的性能起主要、决定性作用。
随着我国近年来国民经济的高速发展，聚氯乙烯树脂的应用领域不断拓宽，生产能力也 逐年上升。据不完全统计，2002 年国内聚氯乙烯产量为 338.87 万吨，比 2001 年增长 15.25%， 表观消费量为 554.33 万吨，比 2001 年增长 10.76%。1998~2002 年聚氯乙烯每年平均消费增 长率为 19.4%，产量年均增长率为 13.69%，进口量年均增长 27.8%。聚氯乙烯树脂作为重要 的有机合成材料，广泛应用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等部门， 尤其在塑料业（建筑塑料、农用塑料、塑料包装材料、日用塑料、工业用工程塑料）领域占 有重要的地位。随着加工业的发展，PVC 树脂的消费结构也发生了巨大的变化，硬制品的消 费比例由 10 年前的不到 30%升至 50~60%。因此，结合 PVC 树脂标准分析它对后加工的影响 显得非常有意义。
平均聚合度 950~1030
白度 （160℃，10min）
80~82
表观密度 0.53~0.58
平均粒径 μm 150
挥发物含量 %
0.1~0.25
杂质粒子数 个 ≤60
2.3 管件
聚氯乙烯塑料管件与管材配套使用，由于其采用的加工工艺是注塑成型，因此对树脂的 干流性、加工流变性及树脂的塑化性能要求较高，以使物料在较短的时间内塑化、充满复杂 的模腔，以提高生产的成品率。要达到干流性好的树脂，就要求树脂颗粒规整度要高，因此
型材一般是直接将混合好的原粉加入挤出机料斗，然后由双螺杆挤出机挤出。因此型材 生产所用的聚氯乙烯树脂的要求是：
1）树脂聚合度要适中，在满足制品机械力学性能的同时，兼顾加工性能。 2）塑化性能和混合粉料流动性要好，以便适应在挤出机上的高速挤出。 3）树脂老化白度（热稳定性）要高且波动小，以减少型材各截面间的颜色差别。 4）树脂的杂质粒子数要少，以减轻对型材内在质量的影响。 5）挥发物含量要适中，避免静电的产生（影响流动性）及对型材着色的影响（水分会和 PVC 树脂加工过程放出的微量氯化氢形成酸汽，引起颜料的变色，特别是无机颜料）。
针对型材生产的指标要求，我们通过对各大型材厂家用料的反馈，建议树脂生产厂树脂 保证指标如下：
平均聚合度 1010~1050
白度 （160℃，10min）
82~84
表观密度 0.53~0.56
平均粒径 μm 150
挥发物含量 %
0.1~0.25
杂质粒子数 个 ≤25
2.2 管材
PVC 管材与金属、水泥等传统管材相比，具有质轻、耐腐蚀、流动阻力小等优点，且在 生产和使用中能耗低，因此具有推广价值。近几年随着经济的发展，农业、工业及城镇建设 迅速升温，促进了化学建材的广泛应用，PVC 塑料管材的表现尤为突出。管材根据生产工艺 不同可分为实壁管、波纹管、芯层发泡管等等。不同品种的管材用途相当广泛，可用作给水 管、雨水管、房屋建筑下水管、市政工程供排水管、电线电缆穿线管、灌溉管、电讯电力穿 线护套管等
2.常见硬制品对树脂指标的选择
2.1 型材
塑料型材作为一种新型建筑材料，以其隔音降噪、保暖节能、耐腐蚀耐老化及美观大方、 节省维修费用等诸多优点，得到了越来越多百姓的认可和好评，并逐步取代了木窗、钢窗及 低档铝合金窗。随着我国房地产业的大力开发，塑料异型材行业将得到更大的发展。
型材制品的两项重要指标有焊角强度和低温落棰（反映制品的低温抗冲击性能），它们都 与制品的塑化度有关系。塑化度太高（过塑化）或太低，型材的抗冲击性能、焊角强度都会 降低。型材厂家在生产过程中，应该调整配方或工艺参数，使制品达到适中的塑化度，一般 取 70%左右为好。
参考文献 1、 潘祖仁等 《塑料工业手册·聚氯乙烯》 2、 韩宝仁等 《塑料异型材制造原理与技术》 3、 赵季芝，世界 PVC 工业现状及我国 PVC 行业分析，聚氯乙烯，2003 年第 6 期
通过对透明片生产厂家的使用调查，该专用树脂应满足以下几项指标：
平均 “鱼眼”数， 表观密度
白度
100g 树脂增塑剂吸收量 平均粒径 杂质粒子数
聚合度 个/400cm2
g/mlBiblioteka （160℃，10min）g
μm
个
800~850 20
0.56~0.58
82~84
12~15
130
≤20
3.小结
随着聚氯乙烯在各个行业的广泛应用，用户对树脂的各项指标也提出了更高的要求，以 前的通用聚氯乙烯树脂指标已不能满足塑料制品的使用要求。近年来，国内各聚氯乙烯生产 厂家在不断扩大产能的基础上，通过对引进国外先进工艺技术的消化、吸收、创新，开发出 许多聚氯乙烯新品种（牌号）或专用料，很好的满足了下游加工企业的生产需要。
我们把在加工过程中未能塑化的树脂颗粒称为“鱼眼”，有人也把它称为“晶点”。鱼眼 的形成有多种途径，比如，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 分子塑化快，而分子量高的分子塑化慢，如果加工过程时间短，此时易造成“鱼眼”多的现 象；另外，如果在聚合反应过程中，反应热不能很好地移出，分散的 VCM 液滴内部会形成 局部高温，造成初级粒子附聚、熔结过度生成紧密型颗粒。虽然“鱼眼”一般不多，但对制 品的性能影响却很大。
表观密度的选择需要和树脂的应用领域相结合，高分子量树脂用于软制品加工，需要加 增塑剂，相应要求树脂颗粒孔隙率要高些，表观密度相应低些；而对于硬制品的生产，分子 量要求不高，加工过程一般不加增塑剂，因此对树脂颗粒的孔隙率要求低一些，但对树脂的 干流性有要求，因此树脂的表观密度相应高些。
1.5 “鱼眼”数
这是因为 PVC 树脂分子的缺陷结构（如：头头连接、不饱和双键、支链等等）容易造成分子 的脱氯化氢反应，形成具有共轭双键多烯烃结构，当共轭双键达到一定数目时，制品颜色将
会逐渐变深，影响到透光性能。
“鱼眼”，在透明片生产厂家多称为“晶点”，虽然通过加入少量增塑剂或提高塑炼温度
可以得到缓解，但这势必增加成本，且会使一部分 PVC 分子塑化过度、稳定性降低，造成透 明片表面光泽不良，透明度降低。
1.7 老化白度
PVC 树脂的老化白度反映了树脂的热稳定性能，对树脂的后加工及制品的耐老化有着重 要影响。树脂白度低，说明 PVC 分子缺陷结构较多。另外，老化白度的高低对树脂加工成型 的着色有着重要影响。
1.8 残留氯乙烯含量
残留氯乙烯含量是衡量树脂卫生等级的指标。对于特殊的制品，例如医用输液管、胶囊 药剂用锡箔硬透明片包装等等，树脂的残留 VCM 含量必须达到卫生标准（小于 5ppm）。
1.6 100 树脂的增塑剂吸收量
增塑剂吸收量基本上反映了树脂颗粒内部的孔隙率（颗粒内部存在有少量的闭孔）。在软 制品的加工成型中，孔隙率的高低直接影响到增塑剂的吸收快慢和吸收速率；对于挤出成型 （比如型材），虽然对树脂的孔隙率要求并不太高，但颗粒内孔隙对加工时添加助剂有很好的 吸附作用，推动助剂作用的发挥。
PVC 树脂的聚合方法有：悬浮聚合、乳液聚合和本体聚合。其中以悬浮聚合为主，该方 法产量约占 PVC 树脂总产量的 90%左右。因此本文以悬浮法 PVC 树脂为例来分析。
1.影响制品加工的主要树脂指标
1.1 粘数(Ｋ值、或平均聚合度)
PVC 树脂是相对分子量不等的 PVC 分子的混合物。树脂的平均聚合度对制品的机械性能 及加工特性有极大影响，聚合度愈大，材料的强度、刚度、韧性、耐热及耐低温性愈好，但 加工成型性能愈差。究其原因，主要是随 PVC 相对分子量的增加，大分子链间范德华引力和 缠绕程度相应增加，使其材料力学性能提高，耐热性及耐低温性得以改善；同时，随着相对 分子量的增加（对于悬浮法聚氯乙烯，相对分子量是聚合温度的函数），PVC 分子链中缺陷 结构相应减少，故材料耐热及耐热性提高。因此，平均聚合度的选择要综合考虑。