純的聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂屬于一類(lèi)強(qiáng)極性聚合物，其分子間作用力較大，從而導(dǎo)致了PVC軟化溫度和熔融溫度較高，一般需要160~210℃才能加工。另外PVC分子內(nèi)含有的取代氯基容易導(dǎo)致PVC樹(shù)脂脫氯化氫反應(yīng)，從而引起PVC的降解反應(yīng)，所以PVC對(duì)熱極不穩(wěn)定，溫度升高會(huì)大大促進(jìn)PVC脫HCL反應(yīng)，純PVC在120℃時(shí)就開(kāi)始脫HCL反應(yīng)，從而導(dǎo)致了PVC降解。鑒于上述兩個(gè)方面的缺陷， PVC在加工中需要加入助劑，以便能夠制得各種滿足人們需要的軟、硬、透明、電絕緣良好、發(fā)泡等制品。在選擇助劑的品種和用量時(shí)，必須全面考慮各方面的因素，如物理?化學(xué)性能、流動(dòng)性能、成型性能，最終確立理想的配方。另外，根據(jù)不同的用途和加工途徑，我們也需要對(duì)樹(shù)脂的型號(hào)做出選擇。不同型號(hào)的PVC樹(shù)脂和各種助劑的配搭組合方式，就是我們常說(shuō)的PVC配方設(shè)計(jì)了。那具體怎樣進(jìn)行具體的配方設(shè)計(jì)呢？下面將通過(guò)對(duì)各原輔料的選擇加以闡述的方式加以說(shuō)明，希望能對(duì)大家有所裨益。
一、樹(shù)脂的選擇
工業(yè)上常用粘度或K值表示平均分子量（或平均聚合度）。樹(shù)脂的分子量和制品的物理機(jī)械性能有關(guān)。分子量越高，制品的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彈性模量越高，但樹(shù)脂熔體的流動(dòng)性與可塑性下降。同時(shí)，合成工藝不同，導(dǎo)致了樹(shù)脂的形態(tài)也有差異，我們常見(jiàn)的是懸浮法生產(chǎn)的疏松型樹(shù)脂，俗稱(chēng)SG樹(shù)脂，其組織疏松，表面形狀不規(guī)則，斷面輸送多孔呈網(wǎng)狀。因此，SG型樹(shù)脂吸收增塑劑快，塑化速度快。懸浮法樹(shù)脂的主要用途見(jiàn)下表。乳液法樹(shù)脂宜作PVC糊，生產(chǎn)人造革。
懸浮法PVC樹(shù)脂型號(hào)及主要用途
型號(hào) 級(jí)別 主要用途
SG1 一級(jí)A 高級(jí)電絕緣材料
SG2 一級(jí)A 電絕緣材料、薄膜
一級(jí)B、二級(jí) 一般軟制品
SG3 一級(jí)A 電絕緣材料、農(nóng)用薄膜、人造革表面膜
一級(jí)B、二級(jí) 全塑涼鞋
SG4 一級(jí)A 工業(yè)和民用薄膜
一級(jí)B、二級(jí) 軟管、人造革、高強(qiáng)度管材
SG5 一級(jí)A 透明制品
一級(jí)B、二級(jí) 硬管、硬片、單絲、導(dǎo)管、型材
SG6 一級(jí)A 唱片、透明片
一級(jí)B、二級(jí) 硬板、焊條、纖維
SGG7 一級(jí)A 瓶子、透明片
一級(jí)B、二級(jí) 硬質(zhì)注塑管件、過(guò)氯乙烯樹(shù)脂
二、增塑劑體系
增塑劑的加入，可以降低PVC分子鏈間的作用力，使PVC塑料的玻璃化溫度、流動(dòng)溫度與所含微晶的熔點(diǎn)均降低，增塑劑可提高樹(shù)脂的可塑性，使制品柔軟、耐低溫性能好。
增塑劑在10份以下時(shí)對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響不明顯，當(dāng)加5份左右的增塑劑時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度反而最高，是所謂反增塑現(xiàn)象。一般認(rèn)為，反增塑現(xiàn)象是加入少量增塑劑后，大分子鏈活動(dòng)能力增大，使分子有序化產(chǎn)生微晶的效應(yīng)。加少量的增塑劑的硬制品，其沖擊強(qiáng)度反而比沒(méi)有加時(shí)小，但加大到一定劑量后，其沖擊強(qiáng)度就隨用量的增大而增大，滿足普適規(guī)律了。此外，增加增塑劑，制品的耐熱性和耐腐蝕性均有下降，每增加一份增塑劑，馬丁耐熱下降2~3。因此，一般硬制品不加增塑劑或少加增塑劑。有時(shí)為了提高加工流動(dòng)性才加入幾份增塑劑。 而軟制品則需要加入大量的增塑劑，增塑劑量越大，制品就越柔軟。
增塑劑的種類(lèi)有鄰苯二甲酸酯類(lèi)、直鏈酯類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、磷酸酯類(lèi)等，就其綜合性能看，DOP是一個(gè)較好的品種，可用于各種PVC制品配方中，直鏈酯類(lèi)如DOS屬耐寒增塑劑，長(zhǎng)用于農(nóng)膜中，它與PVC相容性不好，一般以不超過(guò)8份為宜，環(huán)氧類(lèi)增塑劑除耐寒性好以外，還具有耐熱、耐光性，尤其與金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑并用時(shí)有協(xié)同效應(yīng)，環(huán)氧增塑劑一般用量為3~5份。電線、電纜制品需具有阻燃性，且應(yīng)選用電性能相對(duì)優(yōu)良的增塑劑。PVC本身具有阻燃性，但經(jīng)增塑后的軟制品大多易燃，為使軟PVC制品具有阻燃性，應(yīng)加入阻燃增塑劑如磷酸酯及氯化石蠟，這兩類(lèi)增塑劑的電性能也較其他增塑劑優(yōu)良，但隨增塑劑用量增加，電性能總體呈下降趨勢(shì)。對(duì)用于無(wú)毒用途的PVC制品，應(yīng)采用無(wú)毒增塑劑如環(huán)氧大豆油等。至于增塑劑總量，應(yīng)根據(jù)對(duì)制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環(huán)境不同而不同。一般壓延工藝生產(chǎn)PVC薄膜，增塑劑總用量在50份左右。吹塑薄膜略低些，一般在45~50份。
三、穩(wěn)定劑體系
PVC在高溫下加工，極易放出HCL，形成不穩(wěn)定的聚烯結(jié)構(gòu)。同時(shí)，HCL具有自催化作用，會(huì)使PVC進(jìn)一步降解。另外，如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在，都會(huì)對(duì)PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料將出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，如變色、變形、龜裂、機(jī)械強(qiáng)度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問(wèn)題，配方中必須加入穩(wěn)定劑，尤其熱穩(wěn)定劑更是必不可少。PVC用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數(shù)量的穩(wěn)定劑。
（一）熱穩(wěn)定劑 熱穩(wěn)定劑必須能夠捕捉PVC樹(shù)脂放出的具有自催化作用的HCL，或是能夠與PVC樹(shù)脂產(chǎn)生的不穩(wěn)定聚烯結(jié)構(gòu)起加成反映，以阻止或減輕PVC樹(shù)脂的分解。一般在配方中選用的熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)、功能與制品的要求來(lái)考慮。例如：
鉛鹽穩(wěn)定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類(lèi)穩(wěn)定劑具有熱穩(wěn)定劑好、電性能優(yōu)異，價(jià)廉等特點(diǎn)。但是其毒性較大，易污染制品，只能生產(chǎn)不透明制品。近年來(lái)復(fù)合穩(wěn)定劑大量出現(xiàn)，單組分的穩(wěn)定劑已有被取代的危險(xiǎn)。復(fù)合穩(wěn)定劑的特點(diǎn)是專(zhuān)用性強(qiáng)，污染小，加工企業(yè)配料簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但由于無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以各家的復(fù)合穩(wěn)定劑差異很大。
鋇鎘類(lèi)穩(wěn)定劑是性能較好的一類(lèi)熱穩(wěn)定劑。在PVC農(nóng)膜中使用較廣。通常是鋇鎘鋅和有機(jī)亞磷酸酯及抗氧劑并用。
鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑可作為無(wú)毒穩(wěn)定劑，用在食品包裝與醫(yī)療器械、藥品包裝，但其穩(wěn)定性相對(duì)教低，鈣類(lèi)穩(wěn)定劑用量大時(shí)透明度差，易噴霜。鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能，最近已經(jīng)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有用于硬質(zhì)管材的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑出現(xiàn)。
有機(jī)錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑性能較好，是用于PVC硬制品與透明制品的較好品種，尤其辛基錫幾乎成為無(wú)毒包裝制品不可缺少的穩(wěn)定劑，但其價(jià)格較貴。
環(huán)氧類(lèi)穩(wěn)定劑通常作為輔助穩(wěn)定劑。這類(lèi)穩(wěn)定劑與鋇鎘鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑并用時(shí)能提高光與熱的穩(wěn)定性，其缺點(diǎn)是易滲出。作輔助穩(wěn)定劑的還有多元醇，有機(jī)亞磷酸酯類(lèi)能。
近年來(lái)還出現(xiàn)了稀土類(lèi)穩(wěn)定劑和水滑石系穩(wěn)定劑，稀土類(lèi)穩(wěn)定劑主要特點(diǎn)是加工性能優(yōu)良，而水滑石則是無(wú)毒穩(wěn)定劑。
（二）抗氧劑 PVC制品在加工使用過(guò)程中，因受熱、紫外線的作用發(fā)生氧化，其氧化降解與產(chǎn)生游離基有關(guān)。主抗氧劑是鏈斷裂終止劑或稱(chēng)游離基消除劑。其主要作用是與游離基結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，使連鎖反應(yīng)終止，PVC用主抗氧劑一般是雙酚A。還有輔助抗氧劑或過(guò)氧化氫分解劑，PVC輔助抗氧劑為亞磷酸三苯酯與亞磷酸苯二異辛酯。主輔抗氧劑并用可發(fā)揮協(xié)同作用。
（三）紫外線吸收劑 在戶外使用的PVC制品，因受到它敏感波長(zhǎng)范圍的紫外線照射，PVC分子成激發(fā)態(tài)，或其化學(xué)鍵被破壞，引起游離基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促使PVC降解與老化。為了提高抗紫外線的能力，常加入紫外線吸收劑。PVC常用的紫外線吸收劑有三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好，但因呈黃色使薄膜略帶黃色，加入少量酞菁藍(lán)可以改善。在PVC農(nóng)膜中常用UV-9，一般用量0.2~0.5份。屬水楊酸類(lèi)的TBS、BAD與OBS作用溫和，與抗氧劑配合使用，會(huì)得到很好的耐老化效果。對(duì)于非透明制品，一般通過(guò)添加遮光的金紅石型鈦白粉來(lái)改善耐候性，這時(shí)如果再添加紫外線吸收劑，則需要很大用量，不十分合算。
（四）螯合劑 在PVC塑料穩(wěn)定體系中，常加入的亞磷酸酯類(lèi)不僅是輔助抗氧劑，而且也起螯合劑的作用。它能與促使PVC脫HCL的有害金屬離子生成金屬絡(luò)和物。常用的亞磷酸酯類(lèi)有亞磷酸三苯酯、亞磷酸苯二異辛酯與亞磷酸二苯辛酯。在PVC農(nóng)膜中，一般用量為0.5~1份，單獨(dú)用時(shí)初期易著色，熱穩(wěn)定性也不好，一般與金屬皂類(lèi)并用。
增塑劑的種類(lèi)有鄰苯二甲酸酯類(lèi)、直鏈酯類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、磷酸酯類(lèi)等，就其綜合性能看，DOP是一個(gè)較好的品種，可用于各種PVC制品配方中，直鏈酯類(lèi)如DOS 屬耐寒增塑劑，長(zhǎng)用于農(nóng)膜中，它與PVC相容性不好，一般以不超過(guò)8份為宜，環(huán)氧類(lèi)增塑劑除耐寒性好以外，還具有耐熱、耐光性，尤其與金屬皂 類(lèi)穩(wěn)定劑并用時(shí)有協(xié)同效應(yīng)，環(huán)氧增塑劑一般用量為3~5份。電線、電纜制品需具有阻燃性，且應(yīng)選用電性能相對(duì)優(yōu)良的增塑劑。PVC本身具有阻燃性，但經(jīng)增 塑后的軟制品大多易燃，為使軟PVC制品具有阻燃性，應(yīng)加入阻燃增塑劑如磷酸酯及氯化石蠟，這兩類(lèi)增塑劑的電性能也較其他增塑劑優(yōu)良，但隨增塑劑用量增 加，電性能總體呈下降趨勢(shì)。對(duì)用于無(wú)毒用途的PVC制品，應(yīng)采用無(wú)毒增塑劑如環(huán)氧大豆油等。至于增塑劑總量，應(yīng)根據(jù)對(duì)制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使 用環(huán)境不同而不同。一般壓延工藝生產(chǎn)PVC薄膜，增塑劑總用量在50份左右。吹塑薄膜略低些，一般在45~50份。
三、穩(wěn)定劑體系
PVC在高溫下加工，極易放出HCL，形成不穩(wěn)定的聚烯結(jié)構(gòu)。同時(shí)，HCL具有自催化作用，會(huì)使PVC進(jìn)一步降解。另外，如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在，都會(huì)對(duì)PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料將 出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，如變色、變形、龜裂、機(jī)械強(qiáng)度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問(wèn)題，配方中必須加入穩(wěn)定劑，尤其熱穩(wěn)定劑更是必不可少。 PVC用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數(shù)量的穩(wěn)定劑。
（一）熱穩(wěn)定劑 熱穩(wěn)定劑必須能夠捕捉PVC樹(shù)脂放出的具有自催化作用的HCL，或是能夠與PVC樹(shù)脂產(chǎn)生的不穩(wěn)定聚烯結(jié)構(gòu)起加成反映，以阻止或減輕PVC樹(shù)脂的分解。一般在配方中選用的熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)、功能與制品的要求來(lái)考慮。例如：
鉛鹽穩(wěn)定劑主要用在硬制品中。鉛鹽 類(lèi)穩(wěn)定劑具有熱穩(wěn)定劑好、電性能優(yōu)異，價(jià)廉等特點(diǎn)。但是其毒性較大，易污染制品，只能生產(chǎn)不透明制品。近年來(lái)復(fù)合穩(wěn)定劑大量出現(xiàn)，單組分的穩(wěn)定劑已有被取 代的危險(xiǎn)。復(fù)合穩(wěn)定劑的特點(diǎn)是專(zhuān)用性強(qiáng)，污染小，加工企業(yè)配料簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但由于無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以各家的復(fù)合穩(wěn)定劑差異很大。
鋇鎘類(lèi)穩(wěn)定劑是性能較好的一類(lèi)熱穩(wěn)定劑。在PVC農(nóng)膜中使用較廣。通常是鋇鎘鋅和有機(jī)亞磷酸酯及抗氧劑并用。
鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑可作為無(wú)毒穩(wěn)定劑，用在食品包裝與醫(yī)療器械、藥品包裝，但其穩(wěn)定性相對(duì)教低，鈣類(lèi)穩(wěn)定劑用量大時(shí)透明度差，易噴霜。鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能，最近已經(jīng)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有用于硬質(zhì)管材的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑出現(xiàn)。
有機(jī)錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑性能較好，是用于PVC硬制品與透明制品的較好品種，尤其辛基錫幾乎成為無(wú)毒包裝制品不可缺少的穩(wěn)定劑，但其價(jià)格較貴。
環(huán)氧類(lèi)穩(wěn)定劑通常作為輔助穩(wěn)定劑。這類(lèi)穩(wěn)定劑與鋇鎘鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑并用時(shí)能提高光與熱的穩(wěn)定性，其缺點(diǎn)是易滲出。作輔助穩(wěn)定劑的還有多元醇，有機(jī)亞磷酸酯類(lèi)能。
近年來(lái)還出現(xiàn)了稀土類(lèi)穩(wěn)定劑和水滑石系穩(wěn)定劑，稀土類(lèi)穩(wěn)定劑主要特點(diǎn)是加工性能優(yōu)良，而水滑石則是無(wú)毒穩(wěn)定劑。
（二）抗氧劑 PVC制品在加工使用過(guò)程中，因受熱、紫外線的作用發(fā)生氧化，其氧化降解與產(chǎn)生游離基有關(guān)。主抗氧劑是鏈斷裂終止劑或稱(chēng)游離基消除劑。其主要作用是與游離 基結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，使連鎖反應(yīng)終止，PVC用主抗氧劑一般是雙酚A。還有輔助抗氧劑或過(guò)氧化氫分解劑，PVC輔助抗氧劑為亞磷酸三苯酯與亞磷酸苯 二異辛酯。主輔抗氧劑并用可發(fā)揮協(xié)同作用。
（三）紫外線吸收劑 在戶外使用的PVC制品，因受到它敏感波長(zhǎng)范圍的紫外線照射，PVC分子成激發(fā)態(tài)，或其化學(xué)鍵被破壞，引起游離基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促使PVC降解與老化。為了提 高抗紫外線的能力，常加入紫外線吸收劑。PVC常用的紫外線吸收劑有三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好，但因 呈黃色使薄膜略帶黃色，加入少量酞菁藍(lán)可以改善。在PVC農(nóng)膜中常用UV-9，一般用量0.2~0.5份。屬水楊酸類(lèi)的TBS、BAD與OBS作用溫和， 與抗氧劑配合使用，會(huì)得到很好的耐老化效果。對(duì)于非透明制品，一般通過(guò)添加遮光的金紅石型鈦白粉來(lái)改善耐候性，這時(shí)如果再添加紫外線吸收劑，則需要很大用 量，不十分合算。
（四）螯合劑 在PVC塑料穩(wěn)定體系中，常加入的亞磷酸酯類(lèi)不僅是輔助抗氧劑，而且也起螯合劑的作用。它能與促使PVC脫HCL的有害金屬離子生成金屬絡(luò)和物。常用的亞磷酸酯類(lèi)有亞磷酸三苯酯、亞磷酸苯二異辛酯與亞磷酸二苯辛酯。在PVC農(nóng)膜中，一般用量為0.5~1份，單獨(dú)用時(shí)初期易著色，熱穩(wěn)定性也不好，一般與金屬皂類(lèi)并用。
