聚氯乙烯樹脂評價(jià)體系的建立與應(yīng)用

趙麗穎

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山063305）

近年來，國內(nèi)PVC行業(yè)發(fā)展迅速。隨著新技術(shù)、新工藝、新輔料的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了較大提高，但目前的國標(biāo)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)只是對樹脂最基本的要求，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量及對下游加工中出現(xiàn)問題的解決和解釋僅使用國標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于目前各PVC生產(chǎn)廠家配方體系各不相同，各種助劑種類繁多，質(zhì)量差異較大，多數(shù)企業(yè)缺乏綜合測試內(nèi)在質(zhì)量所需的儀器，使得廠家在改進(jìn)配方體系時(shí)因缺乏必要的針對性實(shí)驗(yàn)檢測分析，不能直觀有效反映配方調(diào)整對PVC樹脂產(chǎn)品質(zhì)量的影響。因此，建立更加科學(xué)的聚氯乙烯樹脂評價(jià)體系、有效提升樹脂產(chǎn)品與下游加工企業(yè)的契合程度、實(shí)現(xiàn)樹脂與下游行業(yè)的直接對接、進(jìn)而滿足消費(fèi)者的實(shí)際需求顯得尤為必要。聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系的建立及應(yīng)用可大幅加強(qiáng)企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，提升企業(yè)應(yīng)變能力，增強(qiáng)核心競爭力，對企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。

1 組織機(jī)構(gòu)的建立及運(yùn)作

為掌握市場對PVC的指標(biāo)要求，唐山三友氯堿有限責(zé)任公司組織成立了專業(yè)的管理機(jī)構(gòu)，包括銷售部門、研發(fā)部門、生產(chǎn)技術(shù)部門、質(zhì)量檢驗(yàn)部門及生產(chǎn)車間的多個(gè)部門進(jìn)行聯(lián)合協(xié)作，工作小組根據(jù)銷售反饋回來的市場信息，研發(fā)部及生產(chǎn)技術(shù)部對產(chǎn)品指標(biāo)的市場要求進(jìn)行分析總結(jié)，并針對指標(biāo)進(jìn)行專項(xiàng)分析研究，制定專項(xiàng)檢測評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)聚氯乙烯樹脂質(zhì)量評測的科學(xué)化、系統(tǒng)化。評價(jià)組織機(jī)構(gòu)運(yùn)作圖見圖1。

圖1 評價(jià)組織機(jī)構(gòu)運(yùn)作圖

2 聚氯乙烯樹脂評價(jià)體系的建立

2.1 聚氯乙烯樹脂下游需求調(diào)研

當(dāng)前，對PVC樹脂的評價(jià)僅限于國標(biāo)檢測指標(biāo)，但下游的使用要求與國標(biāo)檢測指標(biāo)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(guān)的合作關(guān)系，以銷售部門為主要途徑，對下游市場進(jìn)行全面走訪，詳實(shí)記錄下游客戶需求，具體細(xì)化為聚氯乙烯指標(biāo)檢測項(xiàng)目。

（1）軟膜制品市場調(diào)研。軟膜制品主要采用SG-3型樹脂生產(chǎn)，走訪了9家行業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的尖端材料企業(yè)，涉及制品行業(yè)包括鹽膜、農(nóng)膜、保鮮膜、包裝膜、雨衣膜、廣告膜、電工膠布、水上器材（復(fù)合膜）等應(yīng)用領(lǐng)域。通過調(diào)研，不同制品對PVC性能指標(biāo)要求不同，對加工性能、力學(xué)強(qiáng)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(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、白度高、晶點(diǎn)（包括“魚眼”、雜質(zhì)等）少、易塑化，對樹脂制品的力學(xué)強(qiáng)度有明確要求，大多數(shù)企業(yè)更傾向于塑化性能好、加工溫度低的樹脂產(chǎn)品。

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

（3）硬質(zhì)透明片材市場調(diào)研。硬質(zhì)透明片材市場主要使用SG-7、SG-8型，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日用品及服裝等領(lǐng)域的包裝材料，是目前包裝行業(yè)流行的包裝材料。硬質(zhì)片材對樹脂的透明度要求較高，尤其是樹脂塑化后的晶點(diǎn)數(shù)。

（4）汽車及醫(yī)療制品市場調(diào)研。汽車業(yè)主要使用SY2500型樹脂，需要良好的彈性和耐磨性；醫(yī)療行業(yè)對SY2500型樹脂的環(huán)保性能要求嚴(yán)格，需要通過REACH、PAHs等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過前期市場調(diào)研，將懸浮法聚氯乙烯樹脂市場需求情況進(jìn)行分類匯總，并建立樹脂產(chǎn)品種類、市場應(yīng)用方向及指標(biāo)評價(jià)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的匯總表，見表1。

表1 懸浮法聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)匯總表

懸浮法聚氯乙烯樹脂評價(jià)指標(biāo)包括的相關(guān)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(qiáng)剪切力的雙重作用下所表現(xiàn)出的加工狀態(tài)（如物料狀態(tài)、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(chǎn)品要求的市場行業(yè)檢測。

（2）力學(xué)性能。PVC樹脂制品的必要檢測項(xiàng)目，依據(jù)樹脂的適用行業(yè)不同，軟制品主要進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等性能的測試，硬制品主要進(jìn)行沖擊強(qiáng)度、維卡溫度等性能的測試。

（3）光學(xué)性能。主要針對透明PVC制品市場應(yīng)用，透明制品行業(yè)一般對樹脂加工后的透光率、霧度、晶點(diǎn)及黃變情況等有較為嚴(yán)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(yīng)用于與電氣相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)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(jié)構(gòu)。主要對樹脂顆粒形態(tài)、粒徑分布及相對分子質(zhì)量分布進(jìn)行檢測，樹脂的微觀結(jié)構(gòu)對其加工性能、產(chǎn)品穩(wěn)定性有直接影響，是檢測樹脂產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

通過對收集到的行業(yè)信息進(jìn)行整合，確定了評價(jià)方向，懸浮法聚氯乙烯樹脂指標(biāo)評價(jià)體系簡圖見圖2。

圖2 懸浮法聚氯乙烯樹脂指標(biāo)評價(jià)體系簡圖

2.2 建立聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)實(shí)驗(yàn)室

為確保滿足下游客戶質(zhì)量要求，最終服務(wù)終端市場消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)以市場需求為導(dǎo)向的PVC樹脂定制化生產(chǎn)，建立聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)實(shí)驗(yàn)室，以實(shí)現(xiàn)對樹脂指標(biāo)的評價(jià)檢測。聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)實(shí)驗(yàn)室包括樹脂產(chǎn)品檢測實(shí)驗(yàn)室及下游加工實(shí)驗(yàn)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(huán)節(jié)。樹脂產(chǎn)品檢測實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)擁有國際領(lǐng)先的電子顯微鏡、breeze凝膠滲透色譜儀、哈克轉(zhuǎn)矩流變儀、電子萬能（拉力）試驗(yàn)機(jī)、BT-1001智能粉體特性測試儀等專業(yè)檢測設(shè)備，下游加工實(shí)驗(yàn)室配備有高速混合機(jī)、雙輥開煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、造粒機(jī)、吹膜機(jī)、滴塑機(jī)、平板硫化機(jī)等小型生產(chǎn)加工設(shè)備。

依托聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)實(shí)驗(yàn)室，在市場需求方面，能夠根據(jù)不同的加工工藝，模擬下游客戶生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的相關(guān)性能進(jìn)行檢測分析，將客戶需求細(xì)化為相關(guān)的聚氯乙烯檢測指標(biāo)，以質(zhì)量檢測結(jié)果評價(jià)樹脂產(chǎn)品是否滿足下游客戶質(zhì)量要求。同時(shí)，在新產(chǎn)品研發(fā)過程中，不僅可以對新產(chǎn)品進(jìn)行更加深入的分析，了解產(chǎn)品各項(xiàng)物性指標(biāo)，還可以在實(shí)驗(yàn)室中使用新產(chǎn)品進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)，了解產(chǎn)品加工性能及適用范圍。在對公司生產(chǎn)的指導(dǎo)過程中，可以對生產(chǎn)過程中的各工序進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，查找生產(chǎn)過程中問題的根源，對公司生產(chǎn)起到了一定的指導(dǎo)作用，為樹脂定制化生產(chǎn)提供技術(shù)保證。

2.3 懸浮法聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系的建立

根據(jù)市場需求，經(jīng)過縝密的研究分析，對懸浮法樹脂確立了8個(gè)方面的性能評價(jià)方法，細(xì)化為13項(xiàng)專業(yè)檢測報(bào)告，包括從樹脂微觀顆粒到宏觀特性，從分子結(jié)構(gòu)到化學(xué)加工性能，涵蓋PVC樹脂生產(chǎn)鏈的重要指標(biāo)分析項(xiàng)目，可全面對樹脂指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)對比。懸浮法聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系具體內(nèi)容見表2。

表2 懸浮法聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系具體內(nèi)容

3 聚氯乙烯樹脂指標(biāo)評價(jià)體系的應(yīng)用

在軟膜制品行業(yè)普遍使用SG-3型樹脂生產(chǎn)，以不同企業(yè)生產(chǎn)的SG-3型樹脂進(jìn)行國標(biāo)指標(biāo)對比，見表3。

綜合對比PVC樹脂國標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目檢測結(jié)果，SG-3型樹脂指標(biāo)未見明顯差異。據(jù)與下游廠家技術(shù)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(biāo)分析結(jié)果無法明晰不同廠家樹脂指標(biāo)的不同。

針對上述情況，分別從PVC樹脂塑化性能、微觀結(jié)構(gòu)及電絕緣性上進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)矩流變測試實(shí)驗(yàn)，其塑化性能檢測結(jié)果見圖3，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

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(yè)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(shí)間A樹脂較為提前。整體表現(xiàn)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(shí)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(shí)間長。

3.2 微觀結(jié)構(gòu)

以兩種樹脂微觀結(jié)構(gòu)對比，從樹脂微觀切片、顆粒分布和聚合度分布3個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)，實(shí)驗(yàn)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(tài)。日立新型高分辨場發(fā)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(jié)構(gòu)見圖4，相對分子質(zhì)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(qū)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(zhì)量分布。

圖4 聚氯乙烯樹脂電子顯微鏡微觀顆粒結(jié)構(gòu)

圖5 聚氯乙烯樹脂相對分子質(zhì)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(jīng)雙輥煉塑機(jī)開煉壓制成0.20 mm薄片，根據(jù)國標(biāo)GB/T 1410-2006《材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法》測試方法對雙輥塑煉PVC樹脂試樣進(jìn)行檢測，其檢測數(shù)據(jù)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(yè)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(shí)間增加，A樹脂的電阻標(biāo)準(zhǔn)差小，塑化過程的體積電阻率較小，樹脂產(chǎn)品電學(xué)性能穩(wěn)定。

4 結(jié)論

4.1 實(shí)現(xiàn)對特定市場的專業(yè)化分析

依據(jù)前期的市場調(diào)研情況，針對下游客戶的特定需求，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢測方法，直觀全面的體現(xiàn)樹脂產(chǎn)品在下游市場上的表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)靶向定制化生產(chǎn)。目前，聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系主要包括電鏡、白度、高溫變色、動態(tài)熱穩(wěn)定性、Lab值、GPC測試、力學(xué)性能、粉體物性、光澤度、透光率及霧度、加工“晶點(diǎn)”、電學(xué)性能、塑化流變性能等13個(gè)項(xiàng)目。

4.2 實(shí)現(xiàn)PVC樹脂定制化生產(chǎn)

通過對下游行業(yè)客戶群體具體需求的掌握，制定專業(yè)細(xì)化的生產(chǎn)方案，以聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系為檢測標(biāo)準(zhǔn)，保證生產(chǎn)的樹脂產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到客戶需求，從源頭上解決樹脂產(chǎn)品與下游客戶需求不匹配的問題，有效規(guī)避因產(chǎn)品質(zhì)量問題造成的風(fēng)險(xiǎn)。

通過使用聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系的檢測方法，成功開發(fā)出醫(yī)療級SY2500樹脂、膜專用高熱穩(wěn)特種樹脂、硬質(zhì)透明片材特種樹脂等多種樹脂產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到下游客戶需求標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)樹脂產(chǎn)品的定制化生產(chǎn)。

4.3 提升企業(yè)市場競爭力

自建立聚氯乙烯指標(biāo)評價(jià)體系以來，充分利用評價(jià)體系的指導(dǎo)作用，及時(shí)溝通下游客戶的使用意見，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、評價(jià)及下游用戶體驗(yàn)的良性循環(huán)模式，達(dá)到樹脂定制化生產(chǎn)目標(biāo)，提高了公司產(chǎn)品核心競爭力及市場占有率。