PVC树脂质量的影响因素与处理措施

赵丽娟

摘要：本文通过对我国PVC树脂质量方面的影响因素进行分析，并提出一些措施，期望能更好的保证PVC树脂的质量，能更好的保证期开发与应用。

关键词：PVC树脂；质量改进；低聚合度

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

近年来，中国PVC产能和产量迅猛增长，PVC产能过剩已成为业内不争的事实，特别是电石法PVC企业产品价格与成本倒挂，需求萎缩导致产品滞销。提高PVC树脂质量、开发PVC树脂新牌号和提高产品附加值，成为PVC行业特别重视的问题。

一、表观密度较高的原因及处理措施

（一）表观密度较高的原因及处理措施

表观密度反映了未压缩状态下单位体积PVC树脂的质量。球形PVC树脂表观密度过高反映了其内部孔隙率较低，容易形成紧密型PVC树脂。当PVC树脂孔隙率较低时，不仅会造成PVC树脂内部水分和残留VCM的脱吸阻力增大进而导致产品中水及残留VCM含量超标，而且在PVC树脂的后续加土过程中，也会因孔隙率过小造成增塑剂吸收量不足而导致其流动性能变差或白度下降，影响PVC树脂的加工性能。生产实践表明:当SG5型PVC树脂的表观密度控制在0.51一0.55g/mL时，PVC树脂的加土性能较好。在生产过程中，PVC树脂表观密度较高的原因主要有以下3点：

1.分散剂对聚氯乙烯树脂质量的影响

分散剂在生产氯乙烯悬浮聚合过程中主要是为了防止中后期聚合物颗粒和早期液滴之间的聚并。分散剂按传统习惯，可分为非水溶性的无机粉末(如磷酸钙)和水溶性的有机高分子(如聚乙烯醇)两大类。但随着悬浮聚合技术的发展，综合考虑到隔离、保护和界面张力得到降低、分散效果的双重作用得以提高，往往采用复合分散体系，包括多种和两种分散剂的复合、无机和有机分散剂的复合，有时还添加少量阳离子表面活性剂(如十二烷基磺酸钠)的方法。分散剂和搅拌是影响粒度分布、悬浮聚合物粒度、颗粒形态等特性的重要因素。搅拌特性对于特定的反应体系来说是固定的。那么，分散剂的性质、用量和种类则成为PVC树脂颗粒特性得以控制的关键因素。颗粒特性对悬浮聚合的PVC树脂来说是尤为重要。因为PVC树脂的使用性能甚至加工性能都直接与之有关。与颗粒特性有关的质量指标有粒径分布和平均粒径、孔隙率、形态(显微照片)、孔径分布和孔径、比表面积、表观密度、密度分布粉体干流性、等。PVC树脂颗粒大小和形态与聚合的单体、聚合方法、配方工艺条件有关。对于悬浮聚合PVC树脂来说，分散剂、搅拌、转化率是影响颗粒特性的主要因素。当然，聚合温度引发水油比、速率等也是有一定影响的；而PVC树脂颗粒的形状则影响着聚氯乙烯树脂的加工性、包装性能和干流性。

2.单体和水质对聚氯乙烯树脂质量的影响

聚合用氯乙烯单体中所含杂质直接影响聚合反应，同时也对聚氯乙烯树脂的质量产生了很大的影响。有些杂质能使聚合反应缓聚或阻聚。如乙炔在单体中含量过高，就会延长聚合的诱导期而增加反应时间；同时，乙炔又是活泼的链转移剂，可使聚氯乙烯树脂的分子质量降低，端基双键含量增加，从而影响树脂稳定性能和聚氯乙烯树脂的质量等指标。再比如，氯乙烯中的高氯化物、二氯乙烷、等乙醛高沸物也具有活泼的链转移作用。链转移的结果，使PVC树脂的分子质量及分子质量分布发生变化，最终影响产品性能。表1列举了聚合度受到氯乙烯单体中二氯乙烷含量的影响。

表1氯乙烯单体中二氯乙烷含量对聚合度的影响

悬浮聚合对水质的要求也非常严格，因为水的质量直接影响到树脂的质量。如果水的硬度慢慢变高，产品热稳定性和电绝缘性就越差；PVC树脂的颗粒形态受到氯离子含量的影响而逐渐变得越来越差；而水的pH值又影响分散剂的稳定性。较低pH值对明胶有显著的破坏作用，较高pH值会引起聚乙烯醇部分醇解，影响分散的效果和颗粒的形态，尤其是对一些采用聚乙烯醇为主分散剂的生产企业来说，水的pH值波动过大，经常会产生生成的大颗粒料等一些生产的事故。此外，水质还会影响“鱼眼”及粘釜的产生。所以，聚合用水宜用经离子电渗析或交换树脂处理过的去离子水。一般对水质的要求是硬度小于5×10-6，氯离子含量小于1×10-5，pH值为6～7，不大于0.51μΨ的导电率，不大于1×10-8的氧含量。由此可见，不管是水质的稳定性，还是单体中的杂质都是影响聚合反应产品性能和正常进行的关键因素。在聚合生产中这就要求单体精馏工序和水处理工序中，严把质量关，不断提高技术，确保产品质量和聚合生产的稳定性。

二、PVC树脂质量的处理措施

（一）热稳定性

随着PVC建材的广泛使用，对PVC树脂热稳定性的要求越来越高。PVC树脂的热稳定性直接影响下游产品的加工工艺和产品的强度、外观等。为了满足客户的需求，北元化工采取了以下措施。

(1)控制聚合转化率，采用压降法加入终止剂终止聚合反应，控制VCM转化率为80%~85%，防止在反应后期因反应时间过长产生支链，降低PVC树脂的热稳定性。

(2)统筹安排聚合釜进出料时间，严禁聚合釜待出料。

(3)更换聚合反应终止剂为HER。HER既能与分解析出的氯化氢化合，还可以阻止氧化物、轻基、交链等的产生，同时会与活泼的不饱和基团反应从而阻止烯丙基激发所引起的拉练式分解氯化氢反应的发生，并会取代PVC分子中不稳定的氯原子，破坏重金属盐对PVC树脂催化分解的活性。使用情况表明，耐热性终止剂的终止效果相对较好，可较大程度地减少后期PVC分子链中不稳定结构的生成，更好地提高树脂的热稳定性。

(4)定期监测脱氧塔、纯水罐含氧，严格监控脱氧塔的负压情况和纯水罐隔离的塑料小球、冲氮气情况，保证各项指标在控制范围内，减少纯水中的氧含量。

（二）调解分散体系，改进PVC树脂颗粒的皮膜结构

在生产过程中加强悬浮聚合的PVC树脂，颗粒的皮膜特性会受到分散剂的配比对其的影响，一般在保证体系的分散能力和保胶能力的情况下，局部不连续的皮膜以及蜂窝状多孔皮膜，受到分散剂的用量的影响是很大的，其量越少越容易制得，甚至是无皮的树脂，这样结果也就是残留VCM脱吸的阻力也会逐渐的变小；另外，我们采用加入低醇解度的聚乙烯醇、低分子质量，它能使得单体得以溶解，使初级粒子稳定，减少熔结形成，骨架疏松，从而增加孔隙率和内表面积。

（三）选择适宜的转化率

从上述的分析可以看出:转化率超过85%时，对残留VCM脱吸有不利影响，因此我们可以在釜内压力下降时加终止剂，终止反应。从多年的生产经验可以判定，当聚合釜压力降为0.15～0.2MPa时(转化率在85%以下)加终止剂终止反应，制得的产品颗粒形态规整。

（四）完善分析手段

某原分析VCM质量的指标少，而且由于色谱仪的分离效果差，色谱柱短，数据分析的准确度不够高。分析数据是指导生产的根据，因此，只有得到非常真实的并且准确的对VCM质量分析数据产生影响的，才能采取一些有针对性地有效措施来提高VCM质量。为此，加长将色谱柱，使得色谱柱的分离效果得到改善，以得到VCM分析数据更加的精确；而且还购买了标准气样，定性和定量分析VCM中的低沸物、高沸物，以便使得指导生产更好。

（五）改进精馏工序的控制系统

原精馏工序中的成品冷凝器、高沸塔及低沸塔等的水路自控阀都是单回路对1个参数进行跟踪控制，在调节的过程中互补作用不够明显，这样做最终导致系统控制不够稳定，这样做经常靠手动干预来控制。为使得工艺操作条件得到改善，VCM质量得到提高，将由原来的单回路自控阀调节成为多回路调节，这样的结果就是低沸塔稳定过料得到保证，低沸塔液泛现象从而得到避免；与此同时，高沸塔回流比逐渐的增大，高沸塔压力得以降低，塔釜液位得到稳定，放残液由1次/班改为2次/班，严格控制蒸残液时间，以减小回收气中高沸物的含量，避免高沸物循环。另外，为降低VCM中高沸物的含量，还改造了高沸塔，使得塔板数得到大量的增加。

结束语

近几年，随着氯碱行业的迅速发展，产能整体供过于求的市场现状将使未来PVC行业的市场竟争更加激烈，如何占领市场成了每家氯碱企业生存和发展的根本问题。作为企业的生产管理与工艺技术人员，应在企业现有的工艺，条件下从各个生产环节入手，进一步提高成品PVC树脂的质量，提高产品在市场上竞争力，创造更多的经济效益。

参考文献：

[1]李军.PVC树脂质量的影响因素与处理措施[J].聚氯乙烯，2014，05:16-19.

[2]刘勇，马长长，苗亚玲.影响PVC树脂质量的因素及改进措施[J].中国氯碱，2014，05:14-16.

[3]王彤.VCM质量对PVC树脂质量的影响[J].聚氯乙烯，2004，04:6-9.

[4]王广斌，孙志刚，于星.PVC树脂质量影响因素及相应措施[J].聚氯乙烯，2010，11:45-46.