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摘要：通过对PVC—U管材管件加工过程中出现的加工工艺波动和产品质量的变化现象的分析讨论可知，PVC树脂的质量好坏对PVC-U制品加工工艺和产品质量影响很大。
关键词：PVC树脂；颗粒形态；白度；鱼眼；树脂干流性；热稳定性
中图分类号：Q946.86文献标识码：A文章编号：
引言
PVC树脂的加工性能和制品最终的力学性能不仅仅与PVC加工工艺、配方设计、各种助剂质量有关，最重要与组分含量至多的PVC树脂质量息息相关。我们的加工经验表明，加工质量优良的PVC树脂，将会用较少的热稳定剂，而且会得到较高物理机械性能和较好耐候性的制品。反之，如果用质量欠佳的PVC树脂，要完成正常加工，必须增加热稳定剂的用量，必要时还需加入聚氯乙烯加工助剂。具体来说树脂的颗粒形态、稳定性等指标对树脂的加工性能影响非常重要。
1．树脂颗粒形态对加工的影响
对于生产PVC管材、管件的PVC树脂来讲树脂颗粒形态应该是疏松型的，而颗粒内部的初级粒子大小、分布均匀性好且初级粒子之间孔隙分布均匀性好，其树脂的颗粒形态分布好坏等均会造成影响产品的加工质量和最终制品的力学性能，另外树脂中玻璃形态颗粒将会严重影响制品的所有性能。据了解PVC树脂颗粒内含有的该类晶体颗粒熔化温度为400℃左右 ，若含量超过7%时，树脂的加工性能特差。PVC树脂颗粒各微观结构关联图见下图1。
图1悬浮法PVC树脂颗粒各微观结构关联图[14]
2．树脂分子量大小（粘数）及分子量分布对加工性能的影响
通常说来PVC树脂的分子量越大加工越难，分子量分布不均匀或分布太宽加工也越难，根据产品的特点和加工设备的性能不同，PVC管材采用平均聚合度在1000～1100左右的树脂加工，而PVC管件采用平均聚合度在800～900左右的树脂加工，这样既能保证制品的一定的力学性能又能保证材料的便于加工。树脂分子量分布太宽，大、小分子含量较多时对树脂加工带来巨大影响，制品加工稳定性变差，生产难控制其稳定性差且制品质量变差如色泽变黄、力学性能差，加工可控性差，废品率增加。因大分子量树脂含量较多，树脂变成熔体所需能量偏多即加工温度高，所需摩擦剪切热多而此时小分子量树脂已开始分解碳化，若降低加工温度，大分子量的树脂却不能塑化均匀，故树脂分子量分布必须窄，加工工艺范围才宽。
针对PVC管件注塑加工而言，国内厂家一般采用SG-7、SG-8或本体法生产的M800的树脂生产。SG-8树脂比M800和SG-7树脂易加工，但从树脂性能指标上看SG-8树脂比M800和SG-7树脂的粘数大10ml/g左右，其他具体参数指标见表2。
表2 注塑用M800与 SG-8树脂的质量对比
但树脂的加工工艺参数和配方的设计相差很大，制品的外观性能也有所不同，如三种树脂用相同的生产工艺时， SG-8树脂生产的制品颜色偏白且伴有发红现象，制品光洁度好些，浇口处基本没有蝴蝶斑等冷料缺陷。根据制品要求和树脂具体性能进行配方及加工工艺调整见下表3。
表3用M800与 SG-8树脂生产注塑制品的生产配方对比
从上面调整可知，相同份量的SG-8型树脂所需的热稳定剂比M800型树脂偏少，生产成本低，所生产的产品各项性能指标合格。故控制适当分子量的树脂既利于产品加工又利于产品综合成本降低。
3．树脂“鱼眼”数对加工影响
树脂“鱼眼”是指树脂聚合时产生的晶体，其熔化温度在400℃左右，故加工难以塑化，易在制品表面呈现出不易着色的亮点。在正常加工过程中“晶点”不能塑化而以最初颗粒形态存在熔体之中，若树脂中“晶点”含量较多时，制品力学性能很差。目前国内PVC树脂“鱼眼”数基本控制在9～15个/400cm2数值，在树脂聚合过程中严格控制“鱼眼”的产生非常重要，这需要国内树脂生产厂家不断改进创新才行。
曾用某一厂家的新旧装置树脂生产管材，在使用过程中发现新装置的树脂加工性能不好，制品表面有不能塑化的小颗粒形态物料存在，提高加工温度优化加工工艺条件仍然不能彻底解决此现象，经检测该制品的机械性能也相对较差，其后经检查对比分析发现新旧厂家的树脂其它指标基本一致，仅有树脂的“鱼眼”含量不一样，新装置含量较多，这充分说明树脂“鱼眼”对生产加工和制品的力学性能的影响，新旧装置的树脂具体指标见表4。
表4 某树脂厂家新旧装置聚合的SG-5树脂质量对比
4．树脂白度即稳定性对加工的影响
树脂的白度是衡量PVC树脂热稳定性大小的重要指标，白度值越大其树脂热稳定性越好。树脂的热稳定性与PVC分子链的化学结构、分子量大小等有密切关系。分子量增加其分解温度，活化能也增加，分解速率也随分子量增加而降低，分子量很低时，PVC树脂极不稳定，因分子量越低，分支结构单元含量多即连接在支化点上的叔氯和烯丙基氯是最不稳定的氯原子，其次是双键邻位碳原子上的氯原子和富氯基团上的氯原子，PVC大分子端基双键等不稳定基团含量越高，导致PVC树脂极易分解。
大型PVC树脂加工厂采用计算机控制加工温度，据了解树脂聚合温度波动在0.2℃时，分子量分布均匀，故聚合温度控制稳定，聚合转化合理，PVC大分子分支较少，叔氯和不饱和端基较少，而且聚合末期要加入链终止剂，这也减少了不稳定的端基的存在。据说北二化在聚合釜中还加入抗氧剂，宜宾天原在聚合完了的浆料中加入硬脂酸钙和硬脂酸锌等。无疑这将有利于消除不稳定的大分子结构。但有些小型PVC树脂工厂，聚合转化率偏高，温度控制不稳，不加聚合终止剂，因而支化度高，不稳定的端基较高。树脂分子量控制均匀，宏观表现出树脂老化白度好，白度好的树脂加工性能就好，加工范围相应变宽。
5．结束语
综上所述，PVC树脂质量的好坏对PVC—U管材管件的加工性能影响很大，开发实用新型的树脂，其树脂颗粒形态好，能基本消除细粒子，具有较大表观密度和適宜均匀的孔隙率，玻璃晶体形态树脂含量低于5%，树脂分子量分布窄，老化白度好的新型树脂将会给PVC产业链发展带来质的飞跃。
参考文献：
[1]L. I.纳斯主编，王伯英等译，聚氯乙烯大全，第一卷，P261-263.
关键词：PVC树脂；颗粒形态；白度；鱼眼；树脂干流性；热稳定性
中图分类号：Q946.86文献标识码：A文章编号：
引言
PVC树脂的加工性能和制品最终的力学性能不仅仅与PVC加工工艺、配方设计、各种助剂质量有关，最重要与组分含量至多的PVC树脂质量息息相关。我们的加工经验表明，加工质量优良的PVC树脂，将会用较少的热稳定剂，而且会得到较高物理机械性能和较好耐候性的制品。反之，如果用质量欠佳的PVC树脂，要完成正常加工，必须增加热稳定剂的用量，必要时还需加入聚氯乙烯加工助剂。具体来说树脂的颗粒形态、稳定性等指标对树脂的加工性能影响非常重要。
1．树脂颗粒形态对加工的影响
对于生产PVC管材、管件的PVC树脂来讲树脂颗粒形态应该是疏松型的，而颗粒内部的初级粒子大小、分布均匀性好且初级粒子之间孔隙分布均匀性好，其树脂的颗粒形态分布好坏等均会造成影响产品的加工质量和最终制品的力学性能，另外树脂中玻璃形态颗粒将会严重影响制品的所有性能。据了解PVC树脂颗粒内含有的该类晶体颗粒熔化温度为400℃左右 ，若含量超过7%时，树脂的加工性能特差。PVC树脂颗粒各微观结构关联图见下图1。
图1悬浮法PVC树脂颗粒各微观结构关联图[14]
2．树脂分子量大小（粘数）及分子量分布对加工性能的影响
通常说来PVC树脂的分子量越大加工越难，分子量分布不均匀或分布太宽加工也越难，根据产品的特点和加工设备的性能不同，PVC管材采用平均聚合度在1000～1100左右的树脂加工，而PVC管件采用平均聚合度在800～900左右的树脂加工，这样既能保证制品的一定的力学性能又能保证材料的便于加工。树脂分子量分布太宽，大、小分子含量较多时对树脂加工带来巨大影响，制品加工稳定性变差，生产难控制其稳定性差且制品质量变差如色泽变黄、力学性能差，加工可控性差，废品率增加。因大分子量树脂含量较多，树脂变成熔体所需能量偏多即加工温度高，所需摩擦剪切热多而此时小分子量树脂已开始分解碳化，若降低加工温度，大分子量的树脂却不能塑化均匀，故树脂分子量分布必须窄，加工工艺范围才宽。
针对PVC管件注塑加工而言，国内厂家一般采用SG-7、SG-8或本体法生产的M800的树脂生产。SG-8树脂比M800和SG-7树脂易加工，但从树脂性能指标上看SG-8树脂比M800和SG-7树脂的粘数大10ml/g左右，其他具体参数指标见表2。
表2 注塑用M800与 SG-8树脂的质量对比
但树脂的加工工艺参数和配方的设计相差很大，制品的外观性能也有所不同，如三种树脂用相同的生产工艺时， SG-8树脂生产的制品颜色偏白且伴有发红现象，制品光洁度好些，浇口处基本没有蝴蝶斑等冷料缺陷。根据制品要求和树脂具体性能进行配方及加工工艺调整见下表3。
表3用M800与 SG-8树脂生产注塑制品的生产配方对比
从上面调整可知，相同份量的SG-8型树脂所需的热稳定剂比M800型树脂偏少，生产成本低，所生产的产品各项性能指标合格。故控制适当分子量的树脂既利于产品加工又利于产品综合成本降低。
3．树脂“鱼眼”数对加工影响
树脂“鱼眼”是指树脂聚合时产生的晶体，其熔化温度在400℃左右，故加工难以塑化，易在制品表面呈现出不易着色的亮点。在正常加工过程中“晶点”不能塑化而以最初颗粒形态存在熔体之中，若树脂中“晶点”含量较多时，制品力学性能很差。目前国内PVC树脂“鱼眼”数基本控制在9～15个/400cm2数值，在树脂聚合过程中严格控制“鱼眼”的产生非常重要，这需要国内树脂生产厂家不断改进创新才行。
曾用某一厂家的新旧装置树脂生产管材，在使用过程中发现新装置的树脂加工性能不好，制品表面有不能塑化的小颗粒形态物料存在，提高加工温度优化加工工艺条件仍然不能彻底解决此现象，经检测该制品的机械性能也相对较差，其后经检查对比分析发现新旧厂家的树脂其它指标基本一致，仅有树脂的“鱼眼”含量不一样，新装置含量较多，这充分说明树脂“鱼眼”对生产加工和制品的力学性能的影响，新旧装置的树脂具体指标见表4。
表4 某树脂厂家新旧装置聚合的SG-5树脂质量对比
4．树脂白度即稳定性对加工的影响
树脂的白度是衡量PVC树脂热稳定性大小的重要指标，白度值越大其树脂热稳定性越好。树脂的热稳定性与PVC分子链的化学结构、分子量大小等有密切关系。分子量增加其分解温度，活化能也增加，分解速率也随分子量增加而降低，分子量很低时，PVC树脂极不稳定，因分子量越低，分支结构单元含量多即连接在支化点上的叔氯和烯丙基氯是最不稳定的氯原子，其次是双键邻位碳原子上的氯原子和富氯基团上的氯原子，PVC大分子端基双键等不稳定基团含量越高，导致PVC树脂极易分解。
大型PVC树脂加工厂采用计算机控制加工温度，据了解树脂聚合温度波动在0.2℃时，分子量分布均匀，故聚合温度控制稳定，聚合转化合理，PVC大分子分支较少，叔氯和不饱和端基较少，而且聚合末期要加入链终止剂，这也减少了不稳定的端基的存在。据说北二化在聚合釜中还加入抗氧剂，宜宾天原在聚合完了的浆料中加入硬脂酸钙和硬脂酸锌等。无疑这将有利于消除不稳定的大分子结构。但有些小型PVC树脂工厂，聚合转化率偏高，温度控制不稳，不加聚合终止剂，因而支化度高，不稳定的端基较高。树脂分子量控制均匀，宏观表现出树脂老化白度好，白度好的树脂加工性能就好，加工范围相应变宽。
5．结束语
综上所述，PVC树脂质量的好坏对PVC—U管材管件的加工性能影响很大，开发实用新型的树脂，其树脂颗粒形态好，能基本消除细粒子，具有较大表观密度和適宜均匀的孔隙率，玻璃晶体形态树脂含量低于5%，树脂分子量分布窄，老化白度好的新型树脂将会给PVC产业链发展带来质的飞跃。
参考文献：
[1]L. I.纳斯主编，王伯英等译，聚氯乙烯大全，第一卷，P261-263.