聚氯乙烯樹脂評價體系的建立與應用

趙麗穎

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山063305）

近年來，國內PVC行業發展迅速。隨著新技術、新工藝、新輔料的廣泛應用，產品質量也得到了較大提高，但目前的國標質量檢測標準只是對樹脂最基本的要求，產品內在質量及對下游加工中出現問題的解決和解釋僅使用國標是遠遠不夠的。由于目前各PVC生產廠家配方體系各不相同，各種助劑種類繁多，質量差異較大，多數企業缺乏綜合測試內在質量所需的儀器，使得廠家在改進配方體系時因缺乏必要的針對性實驗檢測分析，不能直觀有效反映配方調整對PVC樹脂產品質量的影響。因此，建立更加科學的聚氯乙烯樹脂評價體系、有效提升樹脂產品與下游加工企業的契合程度、實現樹脂與下游行業的直接對接、進而滿足消費者的實際需求顯得尤為必要。聚氯乙烯指標評價體系的建立及應用可大幅加強企業的抗風險能力，提升企業應變能力，增強核心競爭力，對企業長期穩定發展具有深遠的影響。

1 組織機構的建立及運作

為掌握市場對PVC的指標要求，唐山三友氯堿有限責任公司組織成立了專業的管理機構，包括銷售部門、研發部門、生產技術部門、質量檢驗部門及生產車間的多個部門進行聯合協作，工作小組根據銷售反饋回來的市場信息，研發部及生產技術部對產品指標的市場要求進行分析總結，并針對指標進行專項分析研究，制定專項檢測評價體系，實現聚氯乙烯樹脂質量評測的科學化、系統化。評價組織機構運作圖見圖1。

圖1 評價組織機構運作圖

2 聚氯乙烯樹脂評價體系的建立

2.1 聚氯乙烯樹脂下游需求調研

當前，對PVC樹脂的評價僅限于國標檢測指標，但下游的使用要求與國標檢測指標存在偏差。為充分了解市場需求，建立與下游客戶需求密切相關的合作關系，以銷售部門為主要途徑，對下游市場進行全面走訪，詳實記錄下游客戶需求，具體細化為聚氯乙烯指標檢測項目。

（1）軟膜制品市場調研。軟膜制品主要采用SG-3型樹脂生產，走訪了9家行業內技術領先的尖端材料企業，涉及制品行業包括鹽膜、農膜、保鮮膜、包裝膜、雨衣膜、廣告膜、電工膠布、水上器材（復合膜）等應用領域。通過調研，不同制品對PVC性能指標要求不同，對加工性能、力學強度、增塑劑配比等均有較大差異。其軟膜市場普遍要求是樹脂產品質量穩定、白度高、晶點（包括“魚眼”、雜質等）少、易塑化，對樹脂制品的力學強度有明確要求，大多數企業更傾向于塑化性能好、加工溫度低的樹脂產品。

（2）硬質型材制品市場調研。型材制品主要使用SG-5型樹脂生產，硬質透明型材廠家對樹脂制品透明度要求高，硬質管材廠家要求制品較高的抗壓能力，型材市場對樹脂產品的耐熱抗黃變能力要求較高。

（3）硬質透明片材市場調研。硬質透明片材市場主要使用SG-7、SG-8型，廣泛應用于食品、醫藥、日用品及服裝等領域的包裝材料，是目前包裝行業流行的包裝材料。硬質片材對樹脂的透明度要求較高，尤其是樹脂塑化后的晶點數。

（4）汽車及醫療制品市場調研。汽車業主要使用SY2500型樹脂，需要良好的彈性和耐磨性；醫療行業對SY2500型樹脂的環保性能要求嚴格，需要通過REACH、PAHs等環保標準。

經過前期市場調研，將懸浮法聚氯乙烯樹脂市場需求情況進行分類匯總，并建立樹脂產品種類、市場應用方向及指標評價內容相關聯的匯總表，見表1。

表1 懸浮法聚氯乙烯指標評價匯總表

懸浮法聚氯乙烯樹脂評價指標包括的相關性能：

（1）塑化性能。PVC樹脂的加工過程即為其塑化過程，在高溫及強剪切力的雙重作用下所表現出的加工狀態（如物料狀態、成型物均一性、加工電流等）即為其塑化性能。主要適用于高透明、超薄及其他特殊產品要求的市場行業檢測。

（2）力學性能。PVC樹脂制品的必要檢測項目，依據樹脂的適用行業不同，軟制品主要進行拉伸強度、斷裂伸長率等性能的測試，硬制品主要進行沖擊強度、維卡溫度等性能的測試。

（3）光學性能。主要針對透明PVC制品市場應用，透明制品行業一般對樹脂加工后的透光率、霧度、晶點及黃變情況等有較為嚴格的要求，樹脂制品的觀感直接影響下游市場的受歡迎程度。

（4）電氣性能。主要應用于與電氣相關的行業領域，要求其樹脂制品具有較高的電阻或抗靜電能力、絕緣性等特殊要求，以滿足下游市場的使用條件。

（5）微觀結構。主要對樹脂顆粒形態、粒徑分布及相對分子質量分布進行檢測，樹脂的微觀結構對其加工性能、產品穩定性有直接影響，是檢測樹脂產品質量的重要手段。

通過對收集到的行業信息進行整合，確定了評價方向，懸浮法聚氯乙烯樹脂指標評價體系簡圖見圖2。

圖2 懸浮法聚氯乙烯樹脂指標評價體系簡圖

2.2 建立聚氯乙烯指標評價實驗室

為確保滿足下游客戶質量要求，最終服務終端市場消費者，實現以市場需求為導向的PVC樹脂定制化生產，建立聚氯乙烯指標評價實驗室，以實現對樹脂指標的評價檢測。聚氯乙烯指標評價實驗室包括樹脂產品檢測實驗室及下游加工實驗室兩部分，涵蓋由原料樹脂分析至后加工性能評測的全部環節。樹脂產品檢測實驗室現擁有國際領先的電子顯微鏡、breeze凝膠滲透色譜儀、哈克轉矩流變儀、電子萬能（拉力）試驗機、BT-1001智能粉體特性測試儀等專業檢測設備，下游加工實驗室配備有高速混合機、雙輥開煉機、單螺桿擠出機、造粒機、吹膜機、滴塑機、平板硫化機等小型生產加工設備。

依托聚氯乙烯指標評價實驗室，在市場需求方面，能夠根據不同的加工工藝，模擬下游客戶生產工藝進行生產實驗，對實驗產品的相關性能進行檢測分析，將客戶需求細化為相關的聚氯乙烯檢測指標，以質量檢測結果評價樹脂產品是否滿足下游客戶質量要求。同時，在新產品研發過程中，不僅可以對新產品進行更加深入的分析，了解產品各項物性指標，還可以在實驗室中使用新產品進行小規模生產，了解產品加工性能及適用范圍。在對公司生產的指導過程中，可以對生產過程中的各工序進行較為詳細的分析，查找生產過程中問題的根源，對公司生產起到了一定的指導作用，為樹脂定制化生產提供技術保證。

2.3 懸浮法聚氯乙烯指標評價體系的建立

根據市場需求，經過縝密的研究分析，對懸浮法樹脂確立了8個方面的性能評價方法，細化為13項專業檢測報告，包括從樹脂微觀顆粒到宏觀特性，從分子結構到化學加工性能，涵蓋PVC樹脂生產鏈的重要指標分析項目，可全面對樹脂指標進行評價對比。懸浮法聚氯乙烯指標評價體系具體內容見表2。

表2 懸浮法聚氯乙烯指標評價體系具體內容

3 聚氯乙烯樹脂指標評價體系的應用

在軟膜制品行業普遍使用SG-3型樹脂生產，以不同企業生產的SG-3型樹脂進行國標指標對比，見表3。

綜合對比PVC樹脂國標指標項目檢測結果，SG-3型樹脂指標未見明顯差異。據與下游廠家技術交流了解，A公司SG-3型樹脂與B公司SG-3型樹脂在加工過程存在差異，而國標分析結果無法明晰不同廠家樹脂指標的不同。

針對上述情況，分別從PVC樹脂塑化性能、微觀結構及電絕緣性上進行分析。

3.1 塑化性能評測

以A公司SG-3型樹脂與B公司SG-3型樹脂作為對比組進行轉矩流變測試實驗，其塑化性能檢測結果見圖3，數據對比見表4。

圖3 SG-3型樹脂塑化性能對比

表4 SG-3型樹脂塑化性能數據

通過圖3和表4可知，兩種樹脂在塑化加工過程性能差別較大，A樹脂的扭矩范圍小于同行業樹脂，表明A樹脂的初始熔體黏度較高，而熔融黏度低于B樹脂，并且熔合時間A樹脂較為提前。整體表現為A樹脂加工過程初始電流高，熔融后電流低，整體熔融過程時間短；B樹脂加工過程初始電流低，熔融后電流高，整體熔融過程時間長。

3.2 微觀結構

以兩種樹脂微觀結構對比，從樹脂微觀切片、顆粒分布和聚合度分布3個方面進行評價，實驗檢測儀器和方法如下。

（1）樹脂的粒徑。利用激光粒度儀Coulter LS-230測量范圍0.04～2000μm。聚氯乙烯樹脂粒徑分布見表5。

表5 聚氯乙烯樹脂粒徑分布

（2）樹脂顆粒形態。日立新型高分辨場發射掃描電鏡SU8000系列—SU8010系列測量40萬倍。

（3）樹脂的聚合度分布。Waters 1525/2414凝膠滲透色譜儀（GPC）分子量范圍為100～107。聚氯乙烯樹脂電子顯微鏡微觀顆粒結構見圖4，相對分子質量分布見圖5。

從表5、圖4和圖5可知，A樹脂與B樹脂分子量分布無明顯區別，A樹脂分子量相比B樹脂稍高，分析兩種樹脂聚合度相差不大，考慮到儀器誤差允許范圍，兩種樹脂具有相同的相對分子質量分布。

圖4 聚氯乙烯樹脂電子顯微鏡微觀顆粒結構

圖5 聚氯乙烯樹脂相對分子質量分布

3.3 電絕緣性

將SG-3型樹脂以配比PVC∶DOP∶Ba-Zn=100∶45∶4制得共混料，經雙輥煉塑機開煉壓制成0.20 mm薄片，根據國標GB/T 1410-2006《材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法》測試方法對雙輥塑煉PVC樹脂試樣進行檢測，其檢測數據見表6。

表6 聚氯乙烯樹脂體積電阻率測試

從表6可知，聚氯乙烯樹脂體積電阻率全部位于1014Ω·m以上，滿足下游企業使用要求（≥1012Ω·m）。具體分析A樹脂在介電性上相比B樹脂絕緣電阻較高，隨著塑煉時間增加，A樹脂的電阻標準差小，塑化過程的體積電阻率較小，樹脂產品電學性能穩定。

4 結論

4.1 實現對特定市場的專業化分析

依據前期的市場調研情況，針對下游客戶的特定需求，制定相應的實驗檢測方法，直觀全面的體現樹脂產品在下游市場上的表現，實現靶向定制化生產。目前，聚氯乙烯指標評價體系主要包括電鏡、白度、高溫變色、動態熱穩定性、Lab值、GPC測試、力學性能、粉體物性、光澤度、透光率及霧度、加工“晶點”、電學性能、塑化流變性能等13個項目。

4.2 實現PVC樹脂定制化生產

通過對下游行業客戶群體具體需求的掌握，制定專業細化的生產方案，以聚氯乙烯指標評價體系為檢測標準，保證生產的樹脂產品質量達到客戶需求，從源頭上解決樹脂產品與下游客戶需求不匹配的問題，有效規避因產品質量問題造成的風險。

通過使用聚氯乙烯指標評價體系的檢測方法，成功開發出醫療級SY2500樹脂、膜專用高熱穩特種樹脂、硬質透明片材特種樹脂等多種樹脂產品，產品質量均達到下游客戶需求標準，實現樹脂產品的定制化生產。

4.3 提升企業市場競爭力

自建立聚氯乙烯指標評價體系以來，充分利用評價體系的指導作用，及時溝通下游客戶的使用意見，實現生產、評價及下游用戶體驗的良性循環模式，達到樹脂定制化生產目標，提高了公司產品核心競爭力及市場占有率。