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【摘 要】现如今，随着我国科技技术的不断发展，城市化进程也随着加快，聚氯乙烯市场竞争也更加激烈。但是，由于聚氯乙烯产品生产质量的影响因素较多，严重影响了聚氯乙烯产品的生产质量，因此必须加大对聚氯乙烯树脂产品质量的优化。本文就此为切入点，首先简要对其聚氯乙烯进行概述，其次对影响聚氯乙烯产品质量的基本因素进行了分析探讨，最后对其提高聚氯乙烯产品质量的改进措施进行详细的阐明。
【关键词】聚氯乙烯产品；产品质量；影响因素；改进措施
引言
由于我国近几年聚氯乙烯行业迅速发展，许多聚氯乙烯企业相继扩大了生产规模，然而，于此同时由于聚氯乙烯生产工艺的复杂，影响产品质量的因素也比较多，因此本文针对现阶段国内聚氯乙烯树脂企业的产品质量进行了认真分析和探索，总结出一些行之有效的实践经验，供同行参考。
一、聚氯乙烯的基本概述
聚氯乙烯（Polyvinylchlorid，PVC）全名为Polyvinylchlorid，简称PVC。由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有較好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m?；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。
二、影响聚氯乙烯产品质量的基本因素分析
1、水质。VC悬浮聚合对水质的要求非常严格，因其直接影响到PVC树脂产品的质量。如水的硬度（表征水中金属等阳离子含量）过高，会影响到产品的电绝缘性能和热稳定性；氯根过高，则对聚乙烯醇分散体系影响较大，破坏悬浮聚合的稳定性，易使树脂颗粒变粗，影响产品的颗粒形态；水中的溶解氧能产生阻聚作用，延长诱导期，降低聚合速率；pH值影响分散剂的稳定性，较低的pH值对明胶有显著的破坏作用，较高的pH值会引起聚乙烯醇的部分醇解，影响分散剂效果和树脂颗粒形态。此外，水质还会导致粘釜及“鱼眼”的产生。因此聚合用水宜采用去离子水，一般硬度<5mgkg-1，氯根<10mgkg-1，pH值在6.5～8.5之间。具体指标控制见表1。
表1去离子水控制指标
2、分散剂
分散剂是氯乙烯悬浮聚合的主要原料之一，分散剂的用量对聚合影响较大，分散剂用量的选择，要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水油比、产品要求而定。用量过多会增加体系粘度，造成悬浮液泡沫多，气相粘釜严重，浆料汽提操作困难，VCM回收泡沫夹带增加，树脂颗粒变细。用量少则起不到应有的稳定作用，体系稳定性差，容易产生大颗粒料，产品颗粒不规整，甚至造成聚合颗粒的粘结。
3、引发剂
引发剂主要影响PVC树脂的鱼眼数和热稳定性。为了保证反应速率均匀、转化率高、树脂质量好，一般采用复合引发剂。在聚合反应过程中，应尽量避免或减少反应放热凸峰的出现。同时，应尽可能使引发剂溶解于氯乙烯液滴中，提高PVC树脂颗粒的规整性，减少大颗粒的形成。
4、VCM单体
VCM单体质量是影响PVC树脂质量的重要因素之一，VCM单体经精制提纯后虽达到聚合的要求，但仍含有许多的微量杂质，对聚合过程和产品质量都有较大的影响。电石法生产的VCM单体中的杂质主要有乙炔、Fe、乙醛、1，1-二氯乙烷等，当含量大于0.01%时就有明显影响。单体中乙炔杂质可使聚合反应速度减慢，PVC树脂聚合度下降，在乙醛和铁的协同作用下会降低PVC的热稳定性和电性能，在实际生产中，若遇单体中乙炔杂质含量超标，可通过降低聚合反应温度来调整树脂聚合度（如超标50mgkg-1降低反应温度0.5℃）。VCM单体具体指标控制见表2。
表 2VCM单体控制指标
5、工艺过程控制影响
5.1 对汽提塔最大生产能力了解不够。当生产负荷逐渐提高后，汽提进料量也逐渐加大，但达到一定负荷后，汽提塔的各操作参数就出现有规律的波动，即汽提塔塔顶与塔底压差逐渐增大，达到一定数值后，其值突然降低，而汽提塔的液位突然上涨，塔底温度也降为偏离设定值10℃左右，这就是俗称的汽提塔“掉料”。汽提塔“掉料”使浆料在塔盘内的流态不好，浆料更容易进入汽提塔并沉积在汽提塔的死角，使蒸汽发生偏流，汽提塔温度、压力等参数会较大幅度偏离正常值，容易产生杂质。
5.2 汽提塔在低负荷运行时，物料流速慢导致汽提螺旋板换热器内树脂沉积，还会造成汽提塔内物料在塔盘中的停留时间过长，从而在塔盘中和螺旋板换热器中形成杂质（主要是黄点较多）。
5.3 汽提系统停车检查时发现汽提塔塔顶冷凝器汽水分离器内存有大量变色树脂。汽提塔工艺流程原设计为汽提塔塔顶气相单体及蒸汽先经过汽水分离器后再经塔顶冷凝器冷却，汽提运行过程中汽水分离器内温度较高导致塔顶带出的部分树脂变色，而汽水分离器内冷凝水又回用至汽提塔内，造成汽提塔内树脂杂质波动。
三、提高聚氯乙烯产品质量的改进措施
1、严格控制工艺过程指标
首先，确定汽提塔的操作负荷。确定汽提塔的最高生产负荷，防止超过汽提最大能力而造成的操作参数的波动；限制汽提塔最低生产负荷（40m3h-1），防止其在超低负荷下长期运行。如浆料流速过小、停留时间过长，在汽提塔和螺旋板换热器中易形成杂质。 其次，明确汽提操作规程。汽提塔的主要控制指标是塔底温度、塔顶温度，尤其是塔底温度的控制。根据汽提塔塔底温度来调整蒸汽用量，且要缓慢调整负荷，即提高负荷时要先提高浆料的进料量，再提高蒸汽用量；降低负荷时先降蒸汽用量，再降低浆料的进料量，使汽提塔和浆料槽的液位尽量不变。
再次，平稳控制汽提塔螺旋板换热器进塔及出塔浆料压力，出塔浆料泵增加变频器，控制汽提螺旋板换热器两处压差在100kPa以内，避免换热器两侧压差波动过大导致换热器内漏。
最后，优化汽提工艺流程。将汽提工艺流程改为汽提塔顶气相单体和蒸汽先经塔顶冷凝器冷却再至汽水分离器，从而降低汽水分离器内温度，防止汽水分离器内树脂变色，定期對汽水分离器进行冲洗排空。工艺流程优化前后对比见图1、图2。
图1 汽提工艺变更前工艺流程 图2 汽提工艺变更后工艺流程
2、确保原副材料的质量
首先，优化聚合配方，选择多元分散剂进行复合。主分散剂选用具有降低界面张力和保胶能力双重作用的分散剂，助分散剂选用界面张力低而保胶能力适中的分散剂，通常采用高醇解度（70%～80%）的聚乙烯醇与纤维素醚复配作为主分散剂，以低醇解度（30%～70%）的聚乙烯醇作为助分散剂。这样所得的树脂空隙率高，颗粒均匀，加工时吸塑性能好，“鱼眼”消失速度快。
其次，定期检查聚合釜冲洗及涂釜喷头，调整冲洗水流量，保证涂壁质量以及确保聚合釜出料彻底，防止因涂壁效果不好造成釜内粘釜或出料后釜内残余树脂未冲洗干净而导致鱼眼的产生。
再次，聚合用水用脱盐水或经过处理的工业软水，而且每班进行至少一次分析，重点对PH值和电导率进行分析，确保水质质量。
最后，分散剂品种根据生产的需要按一定比例进行配制成三元复合分散剂体系。使用HPMC（E50）/PVA80（KH2O）复合分散剂为主分散剂，同时添加醇解度为55%的辅助分散剂PVA55为副分散剂，改善树脂的颗粒形态和增塑剂吸收。
3、满足用户对热稳定性的要求
首先，聚合用软水中离子含量与氧含量应控制在最小，对入釜软水进行脱氧处理，在正常生产中应在聚合反应前对入釜软水进行分析，对以上所提及的物质进行有效控制。
其次，通过控制聚合反应终止的压力降来控制VCM转化率，一般采用压力降0.05～0.08MPa加终止剂终止反应，控制VCM转化率在85%以内，避免VCM转化率过高带来负面影响。
再次，对终止剂进行复配，加入液体锌或片碱，反应结束加入复配后的终止剂也可有效提高树脂的热稳定性，液体锌加入量为单体的0.2‰，片碱的加入量为单体的0.06‰。
最后，采用高效抗液体热终止剂，该终止剂加入量为单体质量的0.7‰，使用后树脂的热稳定时间由3min提高至7min以上，树脂热老化白度在85%以上，效果较好。
结束语
总而言之，通过对影响聚氯乙烯树脂质量的重点指标进行认真分析、不断探索，并采取了相应的措施，使得聚氯乙烯树脂质量有了较大的改善。而对于一个企业来说，质量是决定了其生存和发展的关键，因此不断提高产品的质量，能保证企业具有良好的竞争力，为企业发展多创效益。
参考文献：
[1]郑石子，胡志宏，曾建华.聚氯乙烯生产与操作[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2]邴涓林，黄志明.聚氯乙烯工艺技术[M].北京：化学工业出版社，2007.
[3]严福英.聚氯乙烯工艺学[M].北京：化学工业出版社，1990.
[4]蓝凤祥.聚氯乙烯生产与加工应用手册[M].化学工业出版社，1996.
[5]王西能，李曹.PVC树脂原粉结构分析及热稳定性研究[J].聚氯乙烯，2009（11）：37-40.
[6]冯伟刚.PVC树脂质量检测方法的探讨[J].聚氯乙烯，2009（12）：36-40.
[7]罗小阳，吕胜召.悬浮法聚氯乙烯生产先进技术及进展[J].中国氯碱，2007（10）：1-4.
作者简介：
许利杰，女，（1982.10-），本科，助理工程师，2006年毕业于南阳理工学院化工工艺专业，现就职于河南神马氯碱发展有限责任公司，从事PVC的安全生产和质量改进工作。先后参与过公司10万吨和20万吨PVC聚合项目的试车和投产调试。
【关键词】聚氯乙烯产品；产品质量；影响因素；改进措施
引言
由于我国近几年聚氯乙烯行业迅速发展，许多聚氯乙烯企业相继扩大了生产规模，然而，于此同时由于聚氯乙烯生产工艺的复杂，影响产品质量的因素也比较多，因此本文针对现阶段国内聚氯乙烯树脂企业的产品质量进行了认真分析和探索，总结出一些行之有效的实践经验，供同行参考。
一、聚氯乙烯的基本概述
聚氯乙烯（Polyvinylchlorid，PVC）全名为Polyvinylchlorid，简称PVC。由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有較好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m?；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。
二、影响聚氯乙烯产品质量的基本因素分析
1、水质。VC悬浮聚合对水质的要求非常严格，因其直接影响到PVC树脂产品的质量。如水的硬度（表征水中金属等阳离子含量）过高，会影响到产品的电绝缘性能和热稳定性；氯根过高，则对聚乙烯醇分散体系影响较大，破坏悬浮聚合的稳定性，易使树脂颗粒变粗，影响产品的颗粒形态；水中的溶解氧能产生阻聚作用，延长诱导期，降低聚合速率；pH值影响分散剂的稳定性，较低的pH值对明胶有显著的破坏作用，较高的pH值会引起聚乙烯醇的部分醇解，影响分散剂效果和树脂颗粒形态。此外，水质还会导致粘釜及“鱼眼”的产生。因此聚合用水宜采用去离子水，一般硬度<5mgkg-1，氯根<10mgkg-1，pH值在6.5～8.5之间。具体指标控制见表1。
表1去离子水控制指标
2、分散剂
分散剂是氯乙烯悬浮聚合的主要原料之一，分散剂的用量对聚合影响较大，分散剂用量的选择，要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水油比、产品要求而定。用量过多会增加体系粘度，造成悬浮液泡沫多，气相粘釜严重，浆料汽提操作困难，VCM回收泡沫夹带增加，树脂颗粒变细。用量少则起不到应有的稳定作用，体系稳定性差，容易产生大颗粒料，产品颗粒不规整，甚至造成聚合颗粒的粘结。
3、引发剂
引发剂主要影响PVC树脂的鱼眼数和热稳定性。为了保证反应速率均匀、转化率高、树脂质量好，一般采用复合引发剂。在聚合反应过程中，应尽量避免或减少反应放热凸峰的出现。同时，应尽可能使引发剂溶解于氯乙烯液滴中，提高PVC树脂颗粒的规整性，减少大颗粒的形成。
4、VCM单体
VCM单体质量是影响PVC树脂质量的重要因素之一，VCM单体经精制提纯后虽达到聚合的要求，但仍含有许多的微量杂质，对聚合过程和产品质量都有较大的影响。电石法生产的VCM单体中的杂质主要有乙炔、Fe、乙醛、1，1-二氯乙烷等，当含量大于0.01%时就有明显影响。单体中乙炔杂质可使聚合反应速度减慢，PVC树脂聚合度下降，在乙醛和铁的协同作用下会降低PVC的热稳定性和电性能，在实际生产中，若遇单体中乙炔杂质含量超标，可通过降低聚合反应温度来调整树脂聚合度（如超标50mgkg-1降低反应温度0.5℃）。VCM单体具体指标控制见表2。
表 2VCM单体控制指标
5、工艺过程控制影响
5.1 对汽提塔最大生产能力了解不够。当生产负荷逐渐提高后，汽提进料量也逐渐加大，但达到一定负荷后，汽提塔的各操作参数就出现有规律的波动，即汽提塔塔顶与塔底压差逐渐增大，达到一定数值后，其值突然降低，而汽提塔的液位突然上涨，塔底温度也降为偏离设定值10℃左右，这就是俗称的汽提塔“掉料”。汽提塔“掉料”使浆料在塔盘内的流态不好，浆料更容易进入汽提塔并沉积在汽提塔的死角，使蒸汽发生偏流，汽提塔温度、压力等参数会较大幅度偏离正常值，容易产生杂质。
5.2 汽提塔在低负荷运行时，物料流速慢导致汽提螺旋板换热器内树脂沉积，还会造成汽提塔内物料在塔盘中的停留时间过长，从而在塔盘中和螺旋板换热器中形成杂质（主要是黄点较多）。
5.3 汽提系统停车检查时发现汽提塔塔顶冷凝器汽水分离器内存有大量变色树脂。汽提塔工艺流程原设计为汽提塔塔顶气相单体及蒸汽先经过汽水分离器后再经塔顶冷凝器冷却，汽提运行过程中汽水分离器内温度较高导致塔顶带出的部分树脂变色，而汽水分离器内冷凝水又回用至汽提塔内，造成汽提塔内树脂杂质波动。
三、提高聚氯乙烯产品质量的改进措施
1、严格控制工艺过程指标
首先，确定汽提塔的操作负荷。确定汽提塔的最高生产负荷，防止超过汽提最大能力而造成的操作参数的波动；限制汽提塔最低生产负荷（40m3h-1），防止其在超低负荷下长期运行。如浆料流速过小、停留时间过长，在汽提塔和螺旋板换热器中易形成杂质。 其次，明确汽提操作规程。汽提塔的主要控制指标是塔底温度、塔顶温度，尤其是塔底温度的控制。根据汽提塔塔底温度来调整蒸汽用量，且要缓慢调整负荷，即提高负荷时要先提高浆料的进料量，再提高蒸汽用量；降低负荷时先降蒸汽用量，再降低浆料的进料量，使汽提塔和浆料槽的液位尽量不变。
再次，平稳控制汽提塔螺旋板换热器进塔及出塔浆料压力，出塔浆料泵增加变频器，控制汽提螺旋板换热器两处压差在100kPa以内，避免换热器两侧压差波动过大导致换热器内漏。
最后，优化汽提工艺流程。将汽提工艺流程改为汽提塔顶气相单体和蒸汽先经塔顶冷凝器冷却再至汽水分离器，从而降低汽水分离器内温度，防止汽水分离器内树脂变色，定期對汽水分离器进行冲洗排空。工艺流程优化前后对比见图1、图2。
图1 汽提工艺变更前工艺流程 图2 汽提工艺变更后工艺流程
2、确保原副材料的质量
首先，优化聚合配方，选择多元分散剂进行复合。主分散剂选用具有降低界面张力和保胶能力双重作用的分散剂，助分散剂选用界面张力低而保胶能力适中的分散剂，通常采用高醇解度（70%～80%）的聚乙烯醇与纤维素醚复配作为主分散剂，以低醇解度（30%～70%）的聚乙烯醇作为助分散剂。这样所得的树脂空隙率高，颗粒均匀，加工时吸塑性能好，“鱼眼”消失速度快。
其次，定期检查聚合釜冲洗及涂釜喷头，调整冲洗水流量，保证涂壁质量以及确保聚合釜出料彻底，防止因涂壁效果不好造成釜内粘釜或出料后釜内残余树脂未冲洗干净而导致鱼眼的产生。
再次，聚合用水用脱盐水或经过处理的工业软水，而且每班进行至少一次分析，重点对PH值和电导率进行分析，确保水质质量。
最后，分散剂品种根据生产的需要按一定比例进行配制成三元复合分散剂体系。使用HPMC（E50）/PVA80（KH2O）复合分散剂为主分散剂，同时添加醇解度为55%的辅助分散剂PVA55为副分散剂，改善树脂的颗粒形态和增塑剂吸收。
3、满足用户对热稳定性的要求
首先，聚合用软水中离子含量与氧含量应控制在最小，对入釜软水进行脱氧处理，在正常生产中应在聚合反应前对入釜软水进行分析，对以上所提及的物质进行有效控制。
其次，通过控制聚合反应终止的压力降来控制VCM转化率，一般采用压力降0.05～0.08MPa加终止剂终止反应，控制VCM转化率在85%以内，避免VCM转化率过高带来负面影响。
再次，对终止剂进行复配，加入液体锌或片碱，反应结束加入复配后的终止剂也可有效提高树脂的热稳定性，液体锌加入量为单体的0.2‰，片碱的加入量为单体的0.06‰。
最后，采用高效抗液体热终止剂，该终止剂加入量为单体质量的0.7‰，使用后树脂的热稳定时间由3min提高至7min以上，树脂热老化白度在85%以上，效果较好。
结束语
总而言之，通过对影响聚氯乙烯树脂质量的重点指标进行认真分析、不断探索，并采取了相应的措施，使得聚氯乙烯树脂质量有了较大的改善。而对于一个企业来说，质量是决定了其生存和发展的关键，因此不断提高产品的质量，能保证企业具有良好的竞争力，为企业发展多创效益。
参考文献：
[1]郑石子，胡志宏，曾建华.聚氯乙烯生产与操作[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2]邴涓林，黄志明.聚氯乙烯工艺技术[M].北京：化学工业出版社，2007.
[3]严福英.聚氯乙烯工艺学[M].北京：化学工业出版社，1990.
[4]蓝凤祥.聚氯乙烯生产与加工应用手册[M].化学工业出版社，1996.
[5]王西能，李曹.PVC树脂原粉结构分析及热稳定性研究[J].聚氯乙烯，2009（11）：37-40.
[6]冯伟刚.PVC树脂质量检测方法的探讨[J].聚氯乙烯，2009（12）：36-40.
[7]罗小阳，吕胜召.悬浮法聚氯乙烯生产先进技术及进展[J].中国氯碱，2007（10）：1-4.
作者简介：
许利杰，女，（1982.10-），本科，助理工程师，2006年毕业于南阳理工学院化工工艺专业，现就职于河南神马氯碱发展有限责任公司，从事PVC的安全生产和质量改进工作。先后参与过公司10万吨和20万吨PVC聚合项目的试车和投产调试。