浅谈悬浮法PVC树脂的颗粒结构对其加工性能的影响

近几年来，使用电子显微镜和X光衍射等科学仪器对悬浮PVC颗粒的内在结构进行了广泛的研究，研究结果发现PVC树脂外部有一层皮膜；内在结构是“多粒子”的。通过对其外部结构和内在结构的研究可以掌握PVC树脂的加工性能。

　　1外皮膜结构对加工性能的影响1.1不同分散体系所形成的外皮膜结构的加工性能对于PVC的外皮膜结构，有的属于封闭式的，亚粒子全部包藏在皮膜内部，皮膜有厚有薄；有的属于敞开式的，即皮膜有裂缝；有的属于局部无皮（亚无皮），使内部亚粒子能局部地暴露于外界；也有全无皮的悬浮PVC颗粒，亚粒子能全部暴露于外界。树脂皮膜的厚度、敞开程度、强度、韧性以及内部空隙均直接影响着树脂的塑化加工性能。

　　在PVC的生产过程中，各企业的分散体系不同，所生产的PVC外皮膜性质也各不相同。概括起来，分散体系可分为PVA和HPMC复合分散体系和PVA系列分散体系。用PVA和HPMC复合分散体系，在相同的操作条件下，比较容易生产出无皮膜或不连续皮膜的PVC树脂。因为用于主分散剂的PVA醇解度一般在78.5%~ %保胶能力强，分散能力差，单一PVA分散剂难于得到综合性能优越的PVC树脂，常与HPMC复合使用。用于生产PVC的HPMC常见的有日本产的65SH50、60SH50，美国产的E一50、F―50.近年来，山东肥城瑞泰有限公司生产的65RT―50产品应用厂家也较多，这些品牌的HPMC共同特点是分散能力强，保胶能力弱，因此PVA和HPMC复合使用可以取长补短，使分散剂的用量大大降低，有的厂家甚至降到0.038%，所生产的PVC树脂表观密度和增塑剂吸收量都很高，颗粒也较规整。在电子显微镜下观察，生产的PVC树脂几乎是无皮膜或不连续皮膜。在后加工过程中，集中表现为增塑剂吸收快，熔融时间短，加工温度低。

　　对于PVA系列的分散体系，用于PVC生产的PVA可分为两类：一类是作为主分散剂，聚合度为800~2000，醇解度为70%~85%，主要是降低VCM与水相间的界面张力，有利于VCM的分散，增加保胶能力，防止颗粒过分合并；另一类是作助分散剂，聚合度为200 ~300，醇解度为45%~50%，是对PVC颗粒中的初级粒子及其聚集体产生影响，提高颗粒的疏松程度。目前，部分厂家为了降低成本采用KH17和KP08、系列分散体系。该分散体系所生产的PVC树脂颗粒马艳梅等：浅谈悬浮法PVC树脂的颗粒结构对其加工性能的影响科研与生产比较圆整，皮膜较完整，颗粒内部形态比通用型稍紧密一些。所以，树脂间摩擦力小，剪切热少，颗粒不易破碎，熔融较为困难，熔融温度较高，所生产的产品有时表面会出现不光滑的现象。

　　1.2添加界面阻聚剂所形成的外皮膜结构的加工性能聚合配方中添加含铵离子的化合物，铵离子起界面阻聚和水相阻聚作用。通过界面阻聚阻止或阻碍大分子自由基与分散剂发生接枝共聚合反应，有利于形成无皮膜或亚无皮膜的PVC树脂。同时还能稳定水相中分散剂的浓度，使聚合所得树脂的各项性能有明显改善。

　　2“多粒子”颗粒结构对加工性能的影响小及分布，表观密度、孔隙率与增塑剂吸收量等方面，它们对树脂加工的熔融和流动行为有着重要的影响。

　　PVC树脂的粒径大小及分布对加工性能的影响悬浮PVC树脂由形状和粒径不同的颗粒群组成。树脂颗粒有球形粒子，也有非球形粒子，球形粒子大小通常用粒径表示，非球形粒子用当量直径表示。悬浮PVC树脂的平均粒径为130 m左右，粒径范围约为50~250Mm存在一定的分布宽度。一般PVC粒径小且分布窄，增塑剂吸收性能好，增塑物料颗粒更易破碎和熔融，加工流动性能优异。

　　研究表明，PVC树脂熔融过程经历了粒子破坏与熔融缠结两个过程：在第一阶段中，物料被开始加热、混合，此时温度较低，物料中的PVC粉末粒子受到应力作用而破碎；在第二阶段中，物料在较高温度作用下，破碎细化后的粒子自外层向内部逐步熔融，粒子间熔融的PVC大分子在剪切力作用下逐步缠结和形成网络结构。一般PVC树脂的粒径越小，分布越集中，越容易完成这两个过程。

　　但由于悬浮聚合条件所限，PVC树脂的粒径小，分散剂用量越多，外皮膜越厚，也不利于熔融。因此PVC树脂的粒径一般控制在100 PVC树脂的表观密度对加工性能的影响表观密度是基本上未压缩下单位PVC粉体积的质量。表观密度对挤出机的挤出速度和熔融温度都有影响。一般PVC树脂的表观密度越小，体积越大，吸收增塑剂越快，加工越容易；但对挤出法的产品加工则不然。因为在转速一定的情况下，挤出机产量主要是取决于固体输送段的传质速度。在螺杆参数一定的情况下，固体输送段的传质速度又与物料的表观密度成正比，而物料的表观密度又取决于原始树脂的表观密度。因此，挤出速度随树脂的表观密度增加而提高，一般不同的表观密度适应生产不同的产品。在其它指标不变的情况下，相对表观密度为0. 50~0.53的PVC树脂适于生产板材，如果用高表观密度的PVC树脂，在后加工条件不变的情况下，所生产的产品外观不光滑；相对表观密度为0.54~0.57的PVC树脂适于生产型材，用此表观密度所生产的型材，其抗冲击性强、韧性高；相对表观密度为0.58 ~0.60时PVC树脂适于生产管材。

　　PVC树脂的孔隙率与增塑剂吸收量对加工性能的影响增塑剂吸收量反映树脂内部孔隙程度。悬浮PVC树脂孔隙率由两类孔径的孔隙组成：一类是平均孔径约0.01Mm，相当于初级粒子间的孔隙；另一类是平径孔径约1 ~10的大孔，相当于聚集体间的孔隙，或由单体液滴聚集而成的。增塑剂吸收量高，孔隙率大，树脂吸收增塑剂快，在树脂加工过程中，增塑剂能使树脂产生可塑性、柔韧性或膨胀性，降低加工温度，降低热熔融温度，改进流动性能。在增塑范围内降低模量、强度、硬度、玻璃化温度和脆化温度，提高冲击韧性；在反增塑范围内，则增加模量、硬度、拉伸强度及脆性。

　　因此，在保障其它指标处于良好的情况下，应尽量提高PVC树脂的增塑剂吸收量和孔隙率。

　　3结语由于影响悬浮PVC树脂颗粒形态的因素较多，对于同一型号的PVC树脂，存在粒子尺寸、结构和组成上的差异，使PVC树脂在密度、比表面积、孔径和孔隙率等物理性能，树脂的干流性，粉体混合性，增塑剂吸收能力和吸收速度，PVC树脂的塑化行为等加工性能上产生一些差异并形成不同类型树脂在加工和应用技术上的特色。通常粒子结构疏松，孔隙率高，无皮膜且粒径较小的树脂吸收增塑剂能力强，吸收速度快，容易塑化，塑化温度较低且时间较短，显示良好的加工性能。