PVC 树脂热稳定性降低的原因及措施

◎宁世龙 陈凤 王伟国

（作者单位：新疆华泰重化工有限责任公司）

PVC 是一种热敏性、极易产生热降解的聚合物，其稳定性能直接影响PVC 产品的色泽质量，是PVC 树脂的一项重要质量标准。PVC 热稳定性常用的检测方法有白度法和刚果红法，通常刚果红法和试纸变色速度和变色时间与白度法结合综合判断PVC树脂的热稳定性。PVC 分子结构中含有支化点、双键、引发剂残基等不稳定因素，容易造成分子的脱氧化氢反应，形成具有共轭双键多烯烃结构，当共轭双键达到一定数目时，制品颜色将逐步加深，影响到透光性能。热稳定性指标反映了树脂的初期着色性能，它的高低对制品的透光性将产生影响，也导致PVC 制品力学性能降低。

一、生产情况介绍

我公司共有10 台110m3聚合釜，配套4 台进口安德里茨A10 离心机和2 台流化干燥床，主要生产SG-5 型树脂产品。近期，PVC 树脂产品质量热稳定性指标波动较大，刚果红法分析热稳定性在5min 左右，与下游客户的需要不符。同时生产过程中干燥系统筛头料开始增多，离心机扭矩和电流上涨，气力输送系统压力降低，严重影响了装置的正常生产。为此车间成立了攻关小组，对树脂热稳定性降低和生产过程中设备指标波动的原因进行排查。

二、影响PVC 热稳定性因素

1.终止剂。

在PVC 分子链中，HCl 脱除反应及PVC 降解是PVC 树脂热稳定性下降的主要原因之一。终止剂加入聚合釜终止反应，通过汽提、干燥等工序后，留存在树脂中的有效成分可吸收PVC 降解过程中产生的HCl，降低PVC 降解过程中的自催化作用，可提高树脂的热稳定性。如果终止剂加入量不足以终止反应，导致树脂颗粒内部残留的引发剂多，当树脂受热时，残留引发剂分解形成自由基越多，新生成的自由基会引起PVC 按自由基机理发生降解反应，形成具有共轭双键多烯烃结构，随HCl 脱出量的增加，颜色越来越深。

2.VCM 质量。

（1）单体中高、低沸物对树脂热稳定性的影响。氯乙烯作为VC 悬浮聚合的主要原料，微量杂质的存在对聚合过程和树脂的产品质量有显著的影响。单体中高、低沸物如乙炔、乙醛、二氯乙烷等，均是活泼的链转移剂。低沸物在VC 自由基聚合中能与链自由基反应，形成稳定的p-π 共轭体系，并继续与单体反应进行链增长，生成的内部双键对PVC 的热稳定性有不良的影响，形成降解、脱氯化氢的薄弱环节。高废物增加PVC 大分子支化度，且不稳定、造成分解放出HCl，1-1-二氯乙烷在高温和碱性条件也会分解出HCl，使聚合体系的PH 值发生变化，从而影响聚合体系的稳定性和树脂的颗粒形态。

表 氯乙烯单体质量数据表

由上表可以看出，球罐氯乙烯单体质量没有明显波动，数值都在指标范围内,因此排除单体中高、低沸物对树脂热稳定性的影响。

（2）单体中含铁离子对树脂热稳定性的影响。氯乙烯(VCM)单体中含有的铁离子，铁离子的存在，促进氧与氯乙烯生成过氧化物，过氧化物重复上述第一条反应过程；铁离子的存在使自由基聚合反应的诱导期增长，反应速度变慢，从而使PVC 树脂的热稳定性变差、产品介电性能降低。对氯乙烯单体取样分析，铁离子含量约为500ppm，树脂热稳定性刚果红分析5min，后经球罐排水处理，球罐单体水份246.94ppm，铁离子含量为0.86ppm，树脂取样分析热稳定性6.5min。为此，公司通过优化球罐排水、提高异常情况下的质量分析频次和项目等措施，加强氯乙烯单体质量监控。

三、结束语

随着聚氯乙烯在各行各业的广泛应用，用户对树脂的各项指标也提出了更高的要求。PVC 树脂的热稳定性能，对树脂的后加工及制品的耐老化有着重要影响，如型材制品要求树脂的热稳定性高且波动小，以减少截面间的颜色差别；透明片制品需要高透光性，而树脂热稳定性的高低直接反映了树脂的初期着色性能，它的高低对制品的透光性将产生影响。

因此，PVC 树脂生产企业在树脂中加强原辅料质量监控，生产过程精细化控制，以市场的需求为导向，结合通用聚氯乙烯树脂指标标准和下游加工企业使用效果两个维度，综合评价PVC树脂质量，细分市场需求，以客户需求为导向，提高树脂产品定向销售比例。