建立悬浮法PVC树脂质量管理检测体系的构想

齐树东，张春明，刘玉华

（1.河北金牛化工股份有限公司，河北 沧州 061008；2.沧州市科技情报研究所，河北 沧州 061001）

建立悬浮法PVC树脂质量管理检测体系的构想

齐树东1，张春明，刘玉华2

（1.河北金牛化工股份有限公司，河北 沧州 061008；2.沧州市科技情报研究所，河北 沧州 061001）

结合悬浮法PVC树脂的生产特点，探讨了如何建立悬浮法PVC全面质量管理检测体系，并分析了事前控制、事中控制和事后控制3方面之间的相互关联和逆推性。

PVC；质量管理；检测体系

1 悬浮法PVC树脂质量管理检测体系流程

按照PVC生产工艺特点，质量管理检测体系可分为事前控制、事中控制和事后控制3方面，检测流程按发生顺序依次为事前控制→事中控制→事后控制→用户，与此同时，突出可追溯性，即销售和生产过程中出现质量问题按着用户→事后控制→事中控制→事前控制，从后而前逆推找到质量问题的根源，最终解决产品质量问题。

PVC质量管理检测体系流程概括如图1所示。

2 PVC质量管理检测体系的事前控制

所谓“事前控制”是指在PVC聚合入料之前做的各项准备工作，包括入料单体、纯水及加入的各种聚合助剂，通过检测体系控制保证其全部达到合格标准，为下一阶段“事中控制”做好充分准备。

2.1 常规检测项目

新鲜入料VCM的各项指标检测包括VCM、乙炔、低沸物、高沸物、二氯乙烷、水分、氯化氢、铁离子含量等方面检测。这些指标严格按标准进行检测，保证单体质量合格，可参照上海氯碱、山东齐鲁乙烯法VCM规格及日本电气化学公司电石法VCM规格。

2.2 抽检项目

聚合纯水（去离子水）检测包括pH值、氯根、硬度、氧含量等测定。高规格去离子水规格见表1。

回收VCM的检测根据生产具体情况抽检，因为回收过程中可能会带入其杂质，如各种助剂成分、管道中的铁离子等，根据生产实际情况进行抽检。可参照上海氯碱、山东齐鲁乙烯法VCM规格或日本电气化学公司电石法VCM规格。

图1 悬浮法PVC质量管理检测体系的流程框图

表1 去离子水规格[1]

2.3 考虑增加的检测项目的针对性及理由

2.3.1 回收VCM常规检测

（1）针对性。增加回收VCM的各项常规检测指标，目的是保证全部入料单体的质量，剔除单体质量盲区。

（2）理由。因为每釜入料单体包括新鲜VCM和回收VCM，有必要对2类单体分别进行常规检测，全面保证入料单体质量。检测类项参照上海氯碱、山东齐鲁乙烯法VCM规格或日本电气化学公司电石法VCM规格。

2.3.2 入料纯水常规检测

（1）针对性。保证每釜聚合入料纯水的质量，包括pH值、氯根、硬度、杂质等含量的测定。

（2）理由。入料纯水在聚合反应中占有很大的比例，若含有过量的铁离子、氯离子或钙镁离子等，都会对聚合反应产生很大的负面影响，甚至导致产品质量变差。一般厂家对聚合用纯水只是抽检，不能完全保证纯水的质量，建议进行常规检测。检测类项参照表1。

2.3.3 分散剂检测

（1）针对性。保证分散剂的质量。包括分散剂的黏度、醇解度、挥发分、灰分等各项指标。

（2）理由。分散剂分为聚乙烯醇和纤维素醚类2大体系，金牛化工采用聚乙烯醇体系，根据树脂型号适当选择种类和用量。部分用户反映金化树脂部分批次在加工应用中曾出现过片材制品表面晶点偏多等现象，经过探讨，是某种分散剂的质量问题引起的，一般高品质PVC生产厂家应用的都是进口分散剂，入厂之前，助剂生产厂家虽已进行检测，但其质量仍会有波动，所以PVC生产厂家仍然应该建立自己的检测体系。

2.3.4 引发剂检测

（1）针对性。保证引发剂的质量，包括有效质量浓度等各项质量指标。

（2）理由。在聚合反应过程中，一般都应用复合引发剂，根据树脂型号，适当选择种类和用量。虽然用量较少，但对聚合反应却至关重要，如果出现质量问题，将会使整个聚合过程出现故障甚至事故。

2.3.5 缓冲剂检测

（1）针对性。保证缓冲剂的质量。检测指标包括纯度、pH值、杂质等。

（2）理由。缓冲剂的作用是使聚合体系的pH值稳定在某一范围内，国内厂家多采用碳酸氢钠或碳酸氢铵作为聚合反应缓冲剂，目前，国内已开发出新型复合液体缓冲剂，据资料介绍应用效果很好。应该根据生产厂家提供的质量指标，用自己的检测体系进行验证。

2.3.6 消泡剂检测

（1）针对性。保证消泡剂的质量。

（2）理由。PVC行业最常用的是有机硅与聚醚型复合消泡剂。包括有机活性组份质量分数、pH值、杂质等，应该用自己的检测体系，根据助剂厂家提供的质量指标进行复检、验证。

2.3.7 终止剂检测

（1）针对性。保证终止剂的质量。包括有效纯度、pH值、杂质等。

（2）理由。终止剂的作用是控制聚合程度或提高树脂热稳定性。也应该用自己的检测体系进行验证，保证原料助剂质量。金化树脂部分批次制品带色问题，经过试验研究分析，树脂中微量杂质如Fe3+与终止剂双酚A反应使产品显色，导致白度下降。

2.3.8 防粘釜剂检测

（1）针对性。保证防粘釜剂质量，包括固含量、pH值、杂质等。

（2）理由。应该用自己的检测体系进行验证，保证原料助剂的质量。

2.3.9 螯合剂检测

（1）针对性。保证螯合剂的质量，包括纯度、pH值、杂质等。

（2）理由。螯合剂的作用是除去体系中的铁离子。金牛化工树脂部分批次生产透明制品时颜色偶尔略黄，有可能就是铁离子超标所至。

3 PVC质量管理检测体系的事中控制

所谓 “事中控制”是指从聚合原辅材料入料完毕，聚合反应开始，直至PVC物料干燥完成进入料仓、包装下线过程中的控制。

3.1 常规检测项目

复合分散剂溶解完毕后，每种分散剂溶液固含量的检测。

3.2 抽检项目

（1）干燥工段树脂的水分、杂质粒子数、原始白度颗粒形态。

（2）PVC聚合完毕后储料罐浆料的pH值。

（3）聚合浆料抽检。在聚合中发现反应异常时，对浆料进行的定向检测。生产车间根据实际生产情况向化验部门提出申请，实施具体检测类项，用于指导聚合工艺、配方的调整与改进。

3.3 考虑增加的检测项目针对性和理由

根据具体生产工艺，针对生产的树脂型号，制定合格产品标准，按此标准对每釜浆料进行常规检测，一旦出现质量问题，能够依据检测结果找出问题的原因并予以解决，并根据事件的可追溯性，定向检测单体、纯水和聚合助剂的质量，为确保聚合反应的质量提供技术依据。检测项目包括外观、颗粒形态、pH值、铁离子浓度等。

3.3.1 汽提和离心工段的常规检测

从工艺角度来看汽提塔内可能有积累的残存物料混入浆料中，离心滤网可能残存物料等，也有可能混入外来杂质，所以建议进行杂质等方面的检测。一是汽提完浆料的杂质检测；二是离心完毕之后，对物料分时间段进行常规检测或者抽检。比如每班抽检一次，这样的检测有助于从具体生产环节上查找并解决生产过程中出现的产品质量问题。

3.3.2 干燥工段适时检测

水分、杂质粒子数、原始白度和颗粒形态需要的检测时间较短，在干燥过程中可以适时检测，及时观察干燥过程中出现的问题并进行修正。

4 PVC质量管理检测体系的事后控制

所谓“事后控制”是指PVC树脂生产完毕，进入销售阶段，直接面对用户所发生的系列事项，是上阶段 “事中控制”的结果。按一般规则，该阶段是对PVC树脂进行国标或企标检验，确定产品级别。但这远远不够，应适当补充更接近塑料加工方面的检测类项，更加全面地反映产品质量，满足顾客需求。

4.1 国标PVC树脂检测项目及分类情况

悬浮法通用型PVC树脂国标检测概括为11项，项目内容及属性见表2。

表2 PVC国标检测项目及对应属性

4.2 下游用户对金牛化工树脂反馈情况及考虑增加的检测项目

表3为部分用户反映的金化树脂各种型号部分批次在应用中出现的问题（不排除加工厂家自身的问题）。

金牛化工现在生产的消光树脂SD-700和高聚合度树脂CL-2500，产量较少，应用情况良好，至今没有发生质量问题。

4.3 增强事后控制检测手段的必要性

金牛化工自2008年4月开车以来，由售后服务获取的客户反馈信息和客户走访情况来及对比国内外PVC树脂现有质量情况，逐步认识到国标检测已经不能全面满足用户对产品质量日益增长的需求。例如部分用户提出的透明片晶点多、膜片制品颜色发黄、发暗、物料干流性差或者硬质品出现颜色发黄、发暗等，这些问题批次用国标项目检测都是优级品，没有质量问题。鉴于此，有必要适当增加某些针对性检测项目见表3，以便使PVC产品性能接近用户要求，进行检测拓展。适当增加检测项目，有利于指导PVC生产上进行相应工艺技术方面的调整和改进，保障并提高产品质量。

表3 金牛化工树脂应用情况及分析

4.4 增强检测手段的项目及理由

4.4.1 静电含量和粉体干流性

检测仪器：静电测定仪；干流性测试仪。

静电测定仪是为了检测树脂所带的静电量，确定适宜静电含量而不影响树脂的正常流动性，适于加工厂家应用。干流性测试仪是检测一定质量PVC树脂在一定温度、湿度下，在一定形状体积容器内树脂粉末自由流动的时间，用以表明树脂颗粒形态的规整性和输送流动性能。这对于评价树脂加工过程中的输送、供料能力具有实际指导意义。

4.4.2 颗粒形貌、孔隙率与孔径分布

检测仪器：扫描电镜；压汞仪。

用扫描电镜把树脂放大 50、100、200、500、1 000倍，很容易观察到悬浮法树脂粒子为絮团状白色颗粒。质量好的树脂颗粒规整、粒径均匀，很少粘连并可观察到切开或剥离后粒子的内部结构，如初级粒子的聚集程度、孔隙分布情况等。可做成标准样片，检测时与标片对比，判定优劣。压汞仪是在压力条件下将汞压入PVC试样颗粒的开孔内，随着压力的增加，汞依次进入大孔、小孔，可获得孔隙分布或孔体积分布的数据。孔隙率高的树脂吸收增塑剂能力好，加工性能好。可以做出标准数据，检测时与之对比，判定是否合格。这些检测项目可以表征PVC颗粒形态、规整性和内部结构，从而表征树脂连续加工性能的优劣。

4.4.3 塑化性能

检测仪器：高速混合机；流变仪。

把PVC树脂加入适量助剂，制成干混料，用流变仪来表征树脂加工过程中的性能变化情况。通过转矩流变仪模仿挤出机加工情况，由计算机自动控制得到加工温度、扭矩、融合时间、分解时间等塑化性能变化的曲线。PVC树脂干混料融合时间越短，越容易塑化，加工起来比较容易。融合扭矩也表征树脂可塑化的难易程度，融合扭矩越大，越不易塑化。

4.4.4 动态热稳定性

检测仪器：二辊塑炼机；烘箱。

国标中检测树脂热稳定性包括老化白度和热稳定时间，只是树脂静态热稳定性的侧面反映。金牛化工曾经做过 “同行业PVC树脂综合性能对比分析”的树脂性能检测，对于SG5型树脂而言，热稳定时间高于其他厂家，老化白度也处于中上水平。而部分用户反映分树脂批次生产的制品发黄发暗，可能是树脂的热稳定性差所致。利用二辊塑炼机和烘箱，在定量树脂中加入定量助剂，在一定温度、时间和辊速下，在辊上轧片，取下后，放入烘箱进行烘烤，在一定温度和时间内取出，观察加热时间与试片的颜色变化的关系，可判断树脂加工成制品的动态热稳定性，这比国标检测树脂热稳定性更直接、更接近塑料加工实际生产。

4.4.5 树脂分子量及其分布

检测仪器：凝胶渗透色谱仪。

国标中只是测定树脂的黏数，表征树脂的平均分子量。凝胶渗透色谱仪法（GPC），可进行分子量及其分布情况的检测。树脂分子量分布越窄越好，反之，分布越宽，加工性能越差。悬浮法PVC树脂分子量分布指数应为2.0左右，偏离越大，树脂分子量分布越宽，加工性能越差。

4.4.6 树脂片材光学性能

检测仪器：二辊塑炼机；平板硫化机；雾度计或分光光度计。

在加工透明制品时，如透明片、高透膜和透明管等，出现透明性差，颜色发黄、发暗等。把定量PVC树脂适当加入加工助剂，在二辊塑炼机上，在一定的温度、辊速下，混炼成透明片材；再在平板硫化机上压制成一定厚度板样，比较片样或板样的黄色指数、雾度和透光率等，从而判定透明材料的光学性能的优劣。

［1］邴涓林，黄志明.聚氯乙烯工艺技术.北京：化学工业出版社，2007：257-258.

Ideas of establisment of determination system of PVC quality management by suspension method

QI Shu-dong,1,ZHANG Chun-ming,LIU Yu-hua2
(1.Hebei Jiniu Chemical Co.,Ltd.,Canghzou 061008,China;2.Cangzhou Science and Technology Co.,Ltd.,Cangzhou 061001,China)

Combing with the prodcution characteristics of PVC by suspension method,how to establishment the determination system of quality management were discussed.The correlation of three aspects were analysed,including precontrol,middle control,afterwards control.Corresponding relation between determiantion items of afterwards control and existing problems of pvc production were disucssed.The reference of quality standards was the demand of custome.

PVC;quality management;determination system

TQ325.3

B

1009－1785(2011)10-0039-04

2011-06-30