PVC 樹脂熱穩定性降低的原因及措施

◎寧世龍 陳鳳 王偉國

（作者單位：新疆華泰重化工有限責任公司）

PVC 是一種熱敏性、極易產生熱降解的聚合物，其穩定性能直接影響PVC 產品的色澤質量，是PVC 樹脂的一項重要質量標準。PVC 熱穩定性常用的檢測方法有白度法和剛果紅法，通常剛果紅法和試紙變色速度和變色時間與白度法結合綜合判斷PVC樹脂的熱穩定性。PVC 分子結構中含有支化點、雙鍵、引發劑殘基等不穩定因素，容易造成分子的脫氧化氫反應，形成具有共軛雙鍵多烯烴結構，當共軛雙鍵達到一定數目時，制品顏色將逐步加深，影響到透光性能。熱穩定性指標反映了樹脂的初期著色性能，它的高低對制品的透光性將產生影響，也導致PVC 制品力學性能降低。

一、生產情況介紹

我公司共有10 臺110m3聚合釜，配套4 臺進口安德里茨A10 離心機和2 臺流化干燥床，主要生產SG-5 型樹脂產品。近期，PVC 樹脂產品質量熱穩定性指標波動較大，剛果紅法分析熱穩定性在5min 左右，與下游客戶的需要不符。同時生產過程中干燥系統篩頭料開始增多，離心機扭矩和電流上漲，氣力輸送系統壓力降低，嚴重影響了裝置的正常生產。為此車間成立了攻關小組，對樹脂熱穩定性降低和生產過程中設備指標波動的原因進行排查。

二、影響PVC 熱穩定性因素

1.終止劑。

在PVC 分子鏈中，HCl 脫除反應及PVC 降解是PVC 樹脂熱穩定性下降的主要原因之一。終止劑加入聚合釜終止反應，通過汽提、干燥等工序后，留存在樹脂中的有效成分可吸收PVC 降解過程中產生的HCl，降低PVC 降解過程中的自催化作用，可提高樹脂的熱穩定性。如果終止劑加入量不足以終止反應，導致樹脂顆粒內部殘留的引發劑多，當樹脂受熱時，殘留引發劑分解形成自由基越多，新生成的自由基會引起PVC 按自由基機理發生降解反應，形成具有共軛雙鍵多烯烴結構，隨HCl 脫出量的增加，顏色越來越深。

2.VCM 質量。

（1）單體中高、低沸物對樹脂熱穩定性的影響。氯乙烯作為VC 懸浮聚合的主要原料，微量雜質的存在對聚合過程和樹脂的產品質量有顯著的影響。單體中高、低沸物如乙炔、乙醛、二氯乙烷等，均是活潑的鏈轉移劑。低沸物在VC 自由基聚合中能與鏈自由基反應，形成穩定的p-π 共軛體系，并繼續與單體反應進行鏈增長，生成的內部雙鍵對PVC 的熱穩定性有不良的影響，形成降解、脫氯化氫的薄弱環節。高廢物增加PVC 大分子支化度，且不穩定、造成分解放出HCl，1-1-二氯乙烷在高溫和堿性條件也會分解出HCl，使聚合體系的PH 值發生變化，從而影響聚合體系的穩定性和樹脂的顆粒形態。

表 氯乙烯單體質量數據表

由上表可以看出，球罐氯乙烯單體質量沒有明顯波動，數值都在指標范圍內,因此排除單體中高、低沸物對樹脂熱穩定性的影響。

（2）單體中含鐵離子對樹脂熱穩定性的影響。氯乙烯(VCM)單體中含有的鐵離子，鐵離子的存在，促進氧與氯乙烯生成過氧化物，過氧化物重復上述第一條反應過程；鐵離子的存在使自由基聚合反應的誘導期增長，反應速度變慢，從而使PVC 樹脂的熱穩定性變差、產品介電性能降低。對氯乙烯單體取樣分析，鐵離子含量約為500ppm，樹脂熱穩定性剛果紅分析5min，后經球罐排水處理，球罐單體水份246.94ppm，鐵離子含量為0.86ppm，樹脂取樣分析熱穩定性6.5min。為此，公司通過優化球罐排水、提高異常情況下的質量分析頻次和項目等措施，加強氯乙烯單體質量監控。

三、結束語

隨著聚氯乙烯在各行各業的廣泛應用，用戶對樹脂的各項指標也提出了更高的要求。PVC 樹脂的熱穩定性能，對樹脂的后加工及制品的耐老化有著重要影響，如型材制品要求樹脂的熱穩定性高且波動小，以減少截面間的顏色差別；透明片制品需要高透光性，而樹脂熱穩定性的高低直接反映了樹脂的初期著色性能，它的高低對制品的透光性將產生影響。

因此，PVC 樹脂生產企業在樹脂中加強原輔料質量監控，生產過程精細化控制，以市場的需求為導向，結合通用聚氯乙烯樹脂指標標準和下游加工企業使用效果兩個維度，綜合評價PVC樹脂質量，細分市場需求，以客戶需求為導向，提高樹脂產品定向銷售比例。