一、PVC樹脂的選擇

PVC配方設計時，首先要確定PVC樹脂的種類和牌號，在前面已經介紹了各種方法生產的PVC樹脂的特點，我們常規使用的PVC樹脂主要為乳液法生產糊樹脂、懸浮法生產的疏松型樹脂及少量的本體法PVC樹脂。

乳液法樹脂宜作PVC糊，生產人造革和壁紙等。目前市場上的本體法樹脂和懸浮法疏松型樹脂差異不大，同等型號可以互換使用，當然需要進行必要的配方調整。

我們常用的絕大多數是疏松型懸浮法PVC樹脂，一般分為SG-3、SG-5、SG-7型，另外還有SG-8和SG-1。工業上常用粘度或K值表示平均分子量（或平均聚合度）。樹脂的分子量和制品的物理機械性能有關。分子量越高，制品的拉伸強度、沖擊強度、彈性模量越高，但樹脂熔體的流動性與可塑性下降。一般1~3型樹脂主要用于電線、電纜、塑料粒料、鞋類加工領域；5~8型樹脂主要用于塑料門窗、塑鋼門窗、上下水管、穿線管、扣板（裝飾）、塑料管件、管材、農用薄膜、煙膜等加工領域。但隨著PVC工業的發展，PVC牌號在軟硬制品中嚴格的區分已經不像以前那樣明顯，為了便于加工，實際使用中很多軟制品也開始采用SG-5型樹脂，而不僅僅局限于SG-1~3型。而在一些片材生產中為了提高制品性能，也采用原來很少使用的SG-5型樹脂。和助劑的發展有關，因為可以保證正常的加工和生產。PVC樹脂的選擇，重要的是看PVC性能能否符合制品的要求。

另外，PVC樹脂的選擇，還必須要注意PVC制品的毒性及環保要求，用于食品、藥品包裝等領域的，一定要選擇衛生級的PVC樹脂，還要注意配方的衛生性。

二、PVC穩定劑的選擇

PVC用的穩定劑包括熱穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設計時根據制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數量的穩定劑。

2.1、熱穩定劑

熱穩定劑必須能夠捕捉PVC樹脂放出的具有自催化作用的HCL，或是能夠與PVC樹脂產生的不穩定聚烯結構起加成反映，以阻止或減輕PVC樹脂的分解。一般在配方中根據制品的要求來選用熱穩定劑品種。例如：

鉛鹽穩定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類穩定劑具有熱穩定劑好、電性能優異，價廉等特點。但是其毒性較大，易污染制品，只能生產不透明制品。近年來復合穩定劑大量出現，單組分的穩定劑已有被取代的危險。復合穩定劑的特點是專用性強，污染小，加工企業配料簡便等優點。但由于無統一的標準，所以各家的復合穩定劑差異很大。

鋇鎘類穩定劑是性能較好的一類熱穩定劑。在PVC農膜中使用較廣。通常是鋇鎘鋅和有機亞磷酸酯及抗氧劑并用。

鈣鋅類穩定劑可作為無毒穩定劑，用在食品包裝與醫療器械、藥品包裝，但其穩定性相對教低，鈣類穩定劑用量大時透明度差，易噴霜。鈣鋅類穩定劑一般多用多元醇和抗氧劑來提高其性能，最近已經國內已經有用于硬質管材的鈣鋅復合穩定劑出現。深圳市森德利塑料助劑有限公司成功開發出CZX系列無毒鈣鋅穩定劑，能夠滿足硬質管材及管件的生產，并在聯塑等管材生產廠家批量使用。

有機錫類熱穩定劑性能較好，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毒包裝制品不可缺少的穩定劑，但其價格較貴。

環氧類穩定劑通常作為輔助穩定劑。這類穩定劑與鋇鎘鈣鋅類穩定劑并用時能提高光與熱的穩定性，其缺點是易滲出。作輔助穩定劑的還有多元醇，有機亞磷酸酯類能。

近年來還出現了稀土類穩定劑和水滑石系穩定劑，稀土類穩定劑主要特點是加工性能優良，而水滑石則是無毒穩定劑。

熱穩定劑的選用原則：

2.1.1. 硬質PVC配方中熱穩定劑的選用

硬質PVC中增塑劑加入量少或不加，要求穩定劑的加入量相應增大，且穩定效果要好。

（1） 不透明硬制品 常選用的為三堿式硫酸鉛及二堿式亞磷酸鉛，兩者協同加入效果好，加入比例為2：1或1：1，總加入量為3~5份。

（2） 透明硬制品 不用鉛鹽類，常選用除Pb、Ca之外的金屬皂類及有機錫、有機銻和稀土穩定劑。其中金屬皂類加入量為3~4份，有機錫類為1~1.5份。

2.1.2. 軟質PVC及PVC糊制品配方中熱穩定劑的選用

這類配方中增塑劑含量高，加工溫度低，可適當減少穩定劑的加入量。

（1）不透明軟制品 常選鉛鹽（1~2份）與金屬皂類（1~2份）協同加入。

（2）半透明軟制品 常選用幾種金屬皂類并用，加入量2~3份。

（3）透明軟制品 常用有機錫類（0.5~1份）與金屬皂類（1~2份）協同加入。也可用有機銻及稀土穩定劑代替有機錫。

2.1.3. 無毒PVC配方中熱穩定劑的選用

（1） 不宜選用鉛鹽類穩定劑。

（2） 除Pb、Cd皂外其它金屬皂類穩定劑可選用。

（3） 無毒有機錫類可選用。

（4） 有機銻和稀土類可選用。

（5） 輔助穩定劑中的環氧類無毒，可以選用。

2.1.4. 主穩定劑的協同作用

在一個PVC配方中，往往選用幾個主穩定劑并用，因為不同主穩定劑之間有協同作用。

（1） 三堿式硫酸鉛與二堿式亞磷酸鉛有協同作用，兩者協同比例為2：1或1：1.

（2） 不同金屬皂之間有協同作用，金屬皂類熱穩定順序如下：Cd、Zn>Pb>Ba、Ca。

一般高熱穩定性金屬皂與低熱穩定性金屬皂類之間協同作用效果好，如Ca/Zn、Cd/Ba、Ba/Pb、Ba/Zn及Ba/Cd/Zn等復合穩定劑。

金屬皂類的協同使用最為常用，它們很少單獨使用。

（3） 金屬皂類與有機錫類之間有協同作用，在透明配方中兩者往往協同加入。

（4） 部分稀土類與有機硒類有協同作用，用稀土取代有機錫可降低成本。

2.1.5. 主、輔穩定劑的協同作用

（1） 金屬皂類與環氧類

（2） 金屬皂類與多元醇類

（3） 金屬皂類與β-二酮化合物。

（4） 部分稀土與環氧類

（5） 金屬皂類與亞磷酸酯類。

2.1.6. 熱穩定劑與其它助劑的并用

有些穩定劑本身無潤滑作用，如鉛鹽、有機錫、有機銻及稀土類，配方中要另外加入潤滑劑。有些穩定劑本身有潤滑作用，如金屬皂類，配方中可不加或少加潤滑劑。

含硫有機錫類和有機銻類熱穩定劑不可與含Pb、Cd類穩定劑并用，兩者并用會發生硫污染。

2.2、抗氧劑

PVC制品在加工使用過程中，因受熱、紫外線的作用發生氧化，其氧化降解與產生游離基有關。主抗氧劑是鏈斷裂終止劑或稱游離基消除劑。其主要作用是與游離基結合，形成穩定的化合物，使連鎖反應終止，PVC用主抗氧劑一般是雙酚A。還有輔助抗氧劑或過氧化氫分解劑，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揮協同作用。

2.3、紫外線吸收劑

在戶外使用的PVC制品，因受到它敏感波長范圍的紫外線照射，PVC分子成激發態，或其化學鍵被破壞，引起游離基鏈式反應，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，加入少量酞菁藍可以改善。在PVC農膜中常用UV-9，一般用量0.2~0.5份。屬水楊酸類的TBS、BAD與OBS作用溫和，與抗氧劑配合使用，會得到很好的耐老化效果。對于非透明制品，一般通過添加遮光的金紅石型鈦白粉來改善耐候性，這時如果再添加紫外線吸收劑，則需要很大用量，不十分合算。

三、PVC增塑劑的選擇

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、流動溫度與所含微晶的熔點均降低，增塑劑可提高樹脂的可塑性，使制品柔軟、耐低溫性能好。

增塑劑在10份以下時對機械強度的影響不明顯，當加5份左右的增塑劑時，機械強度反而最高，是所謂反增塑現象。一般認為，反增塑現象是加入少量增塑劑后，大分子鏈活動能力增大，使分子有序化產生微晶的效應。加少量的增塑劑的硬制品，其沖擊強度反而比沒有加時小，但加大到一定劑量后，其沖擊強度就隨用量的增大而增大，滿足普適規律了。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。有時為了提高加工流動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。

增塑劑的選用原則：

3.1. 按制品的軟硬程度選用

PVC制品的軟硬程度不同，增塑劑的需求量也不同。硬制品——增塑劑加入量為0~5份；半硬制品——增塑劑加入量為6~25份；軟制品——增塑劑加入量為26~60份；糊制品——增塑劑加入量為60~100份。增塑劑總量，應根據對制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環境不同而不同。一般壓延工藝生產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。

注：以上加入量只是一個大概范圍，實際加入量有時是超出上述范圍的。

3.2. 按PVC制品的性能要求選取

（1） 耐寒PVC制品一般選用脂肪族二元酸酯類與主增塑劑一起加入，其中DOS耐寒效果最好，常用于農膜中，它與PVC相容性不好，一般以不超過8份為宜。

（2） 無毒PVC制品一般不選磷酸酯類（DPOP除外）及氯化石蠟，近年來發現DOP及DOA有致癌嫌疑，可用DHP、DNP及DIDP代替；對無毒要求十分嚴格時，一般需選環氧類和檸檬酸酯類增塑劑。

（3） PVC農用制品一般不選DBP及DIBP，它們會對農作物產生毒害作用。

（4） 耐高溫PVC制品一般需選用耐熱增塑劑品種，常用的有：TCP、DIDP、DNP、聚酯類及季戊四醇等。

（5） PVC阻燃制品一般需選用磷酸酯類和氯化石蠟增塑劑，以提高其阻燃性。

（6） 要求降低PVC制品成本時，可選用氯化石蠟和石油酯（M-50）等廉價增塑劑。42%氯化石蠟嚴格講是一種增量劑，由于與PVC相容性很差，所以用量不宜過多。目前還有一些餾分油或其它一些類似結構的廉價產品，也用于PVC配方中，它們很多都有一定氣味。

四、PVC潤滑劑選擇

潤滑劑的作用在于減少聚合物和設備之間的摩擦力，以及聚合物分子鏈之間的內摩擦。前者稱為外潤滑作用，后者稱為內潤滑作用。具有外潤滑作用的如硅油、石蠟等，具有內潤滑作用的如單甘酯，硬脂醇及酯類等。至于金屬皂類，則二者兼有。另外需要說明的是，內外潤滑的說法只是我們的一種習慣稱謂，并沒有明顯的界限，有些潤滑劑在不同的條件起不同的作用，如硬脂酸，在低溫或少量的時候，能起內潤滑作用，但當溫度升高或用量增加時，它的外潤滑作用就逐漸占優勢了，還有一個特例是硬脂酸鈣，它單獨使用時作外潤滑劑，但當它和硬脂酸鉛及石蠟等并用時就成了促進塑化的內潤滑劑了。

根據不同成型方法，其潤滑作用側重不同：壓延成型，防止熔料粘輥，潤滑劑應以內潤滑劑和外潤滑劑配合使用，常用品種以金屬皂為主，并配以硬脂酸；注射成型，提高流動，提高脫模性；擠出成型，提高流動，提高口模分離性；擠出和注射，潤滑劑一般以內潤滑劑為主，一般以酯、蠟配合使用。壓制及層壓成型，利于壓板與制品分離。以外潤滑劑為主，常用品種為蠟類潤滑劑。

一個配方中，一般應選用內、外潤滑劑并用。潤滑劑的用量隨加工方法不同而異。

加工方式 潤滑劑類型 用量（份）

壓延成型 內潤滑劑 0.3~0.8

外潤滑劑 0.2~0.8

擠出、注塑成型 內潤滑劑 0.5~1.0

外潤滑劑 0.2~0.4

在硬質PVC塑料中，潤滑劑過量會導致強度降低，也影響工藝操作。對于注射制品會產生脫皮現象，尤其是在澆口附近會產生剝層現象。對注射制品，硬脂酸和石蠟總用量一般為0.5~1份：擠出制品一般不超過1份。透明無毒制品，如吹塑瓶、透明片材等，常用的有OP蠟、E蠟等，加入量為0.3~0.5份，也可與0.5份硬脂酸正丁酯配合使用；也可選用高碳醇0.5份與硬脂酸正丁酯或硬脂酸0.5份配合。不透明制品，如板材、管材等，常用金屬皂、石蠟、硬脂酸并用。金屬皂1~2份，石蠟、硬脂酸0.3~0.5份。

在軟制品配方中，潤滑劑用量太多，會起霜并影響制品的強度及高頻焊接和印刷性。而潤滑劑太少則會粘輥，對吹塑薄膜而言，潤滑劑太少會粘住口模，易使塑料在模內焦化。同時，為了改善吹膜的發粘現象，宜加入少量的內潤滑劑單甘酯。生產PVC軟制品時，潤滑劑加入量一般小于1份。在透明膜配方中，選用金屬皂類和液態復合穩定劑，配合使用硬脂酸（用量小于0.5份）。對于吹塑膜，為防止粘連，可選用硬脂酸單甘油酯。電纜類配方中，如加入填料，可采用高熔點蠟0.3~0.5份為潤滑劑。

潤滑劑與其它助劑的關系：

（1） PVC中的熱穩定劑有一定的潤滑作用，不同的熱穩定劑的潤滑性大小如下：金屬皂>液體復合金屬皂類>鉛鹽>月桂酸錫>馬來酸錫≈硫醇有機錫。因此，對于熱穩定劑潤滑作用大的，可相應減少潤滑劑的用量。有機硫醇錫類熱穩定劑缺乏外潤滑性，配方中需適當加入外潤滑劑；而二丁基錫羧酸酯熱穩定劑的外潤滑作用突出，可適當減少外潤滑劑用量。

（2） 加工助劑大都兼有外潤滑功能，可相應減少潤滑劑加入量。

（3） 配方中含有大量非潤滑填料時，應相應增加內、外潤滑劑的加入量。

五、PVC加工助劑的選擇

加工助劑主要是一類可以改善樹脂加工性能的助劑，其主要作用方式由三種：促進樹脂熔融、熔體流變改性及賦予潤滑功能。

常用加工助劑品種是ACR類，ACR為甲基丙烯酸甲酯的共聚物。另外還有α-甲基苯乙烯的低聚物、丁二烯和丙烯腈共聚物等。

PVC硬制品中必須要加入加工助劑，以改善物料的加工性能，而PVC軟制品中可以不加或少加，透明制品和無毒制品可以根據制品的軟硬程度，確定加工助劑的添加量。

下面以ACR為例加以說明：

只用于改善樹脂加工性能時，添加量一般不高，在1~3份左右，如果同時需要改善抗沖擊性能，添加量就比較多了。但要注意所選擇的加工助劑是否有較好的改性作用。

國內ACR產品有ACR-201、ACR-401等品種。ACR-201為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸酯的接枝共聚物，外觀為白色粉末，加入PVC中可改善其熔體強度和熔體延展性。ACR-201主要用于硬質PVC異型材、管材、瓶類及片材，用量為0.5~2份。ACR-401,由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯四種單體共聚而成，屬于核-殼共聚物，在PVC中的加入量如下：

PVC制品	ACR-401添加量（份）
透明厚片（0.1~1mm）	2~3
透明薄片（0.05~0.1mm）	1.5~2.5
硬管	1.5~2
板材	2~3
地板	8~10
異型材	5~9
低發泡硬質品	3~8

其它類加工助劑應用情況如下：

AMS類，ANS系α-甲基苯乙烯的低聚物，其六聚體又稱為M-80，它無毒且透明性好，可改善PVC的加工流動性及制品光澤。AMS可用于PVC硬制品，在硬管中加入2~5份，透明片中加入3份，地板中加入10份。

P83為丁二烯和丙烯腈共聚物，其表面經PVC乳液處理后，可用作加工助劑，加入量可達20份左右。

820-G是由氯化石蠟與氧化聚丙烯—乙烯通過自由基接枝而成的，它可改善PVC的加工流動性，光澤及手感，加入量可達5~10份。

六、PVC抗沖改性劑的選擇

抗沖改性劑多用于硬質PVC制品加工，以彈性體增韌為基本原理的抗沖改性劑，主要類型包括氯化聚乙烯 (CPE)、丙烯酸酯類聚合物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)等。CPE廉價易得，是通用型抗沖改性劑品種。ACR抗沖改性劑的抗沖改性和耐候性優異，井兼具一定的加工改性效果，因而在抗沖改性劑領域具有突出的地位，也是當今世界PVC抗沖改性劑發展的主要方向。MBS系透明硬質PVC制品的抗沖改性劑重要類型，但由于分子內具有丁二烯不飽和鍵，耐候性差，一般用于戶內制品。

目前國內CPE型號一般用如135A、140B、239C等來標識，其中第一位數字1和2表示殘余結晶度（TAC值）的大小，1代表TAC值在0~10%，2代表TAC值大于10%；第2位和第3位數字表征氯含量，如35表示氯含量為35%；最后一位是字母A、B和C，用來表示原料PE分子量的大小，A為最大，B為中間，C為最小。作為PVC改性劑使用的CPE，一般選用氯含量在30~40%左右，分子量最大的A型，TAC值小于5的CPE樹脂。其添加量一般在8~12份。

ACR是丙烯酸酯類具有核-殼結構共聚物的統稱。根據結構和聚合單體的不同，又分為加工助劑和抗沖改性劑兩類。抗沖改性劑ACR同樣具有改善PVC加工的性能。ACR在耐候性、制品光澤性等方面優于CPE，并具有比CPE更寬的加工溫度范圍和較高的抗沖效能，所以是意向替代CPE的PVC抗沖改性劑。實驗經驗表明，一般ACR抗沖改性劑的用量范圍在6~8份，也可用到10份左右。

MBS是PVC非常重要的彈性體抗沖改性劑。由于與PVC有很好的相容性和接近的光折射率，MBS主要是被用來提高透明PVC制品的抗沖性能。當然也可用于非透明PVC制品中。由于丁二烯的存在，分子鏈中帶入了雙鍵，使得MBS改性的PVC耐候性能不好，不能用于戶外制品。100phrPVC中加入8~15phr,沖擊強度明顯提高，透明性良好。但MBS用量大于15phr時，不僅透明性增加的不明顯，而且沖擊強度呈下降趨勢。因此，MBS用量以8~12phr為宜。值得注意的是，MBS易被液體助劑溶脹，在PVC多組分原料混合時，MBS應最后加入。

NBR（丁腈橡膠）作為丁二烯與丙烯腈的共聚物，與PVC有好的相容性，易在PVC中形成抗沖效果的“海-島”結構，提高PVC抗沖性能。PVC中一般采用粉末NBR，如P83等。用量大致在5%~20%左右。

ABS品種、牌號繁多。但用作PVC抗沖改性劑的僅為其中的一部分。一般將橡膠含量高、模量低的ABS用作PVC抗沖改性劑。ABS中同樣存在雙鍵，因此ABS改性的PVC制品也不宜用于室外。主要由室內裝飾材料及信用卡片料等。ABS不同牌號間性能差異較大，用量也不同，一般在5~15份之間。

剛性粒子類沖擊改性劑：隨著塑料抗沖擊改性機理研究的進展和超細化技術與納米粒子的開發應用，原來認為剛性粒子不能用作沖擊改性劑的觀念已被突破。按剛性粒子既增強又增韌的機理，已用納米粒子（例如納米CaCO3）制得PVC/ CaCO3等復合材料。以納米粒子改性PVC、PP、PE、EVA、PS的應用結果表明，無機剛性粒子與有機沖擊改性劑之間有良好的協同效應。據報道，國外已研究用非晶SiO2粒子替代CPE、ACR等。

七、PVC配方設計步驟

PVC樹脂屬于一類強極性聚合物，其分子間作用力大，從而導致PVC軟化溫度和熔融溫度較高，純PVC樹脂一般需要在160~2100C時才可塑化加工。另外，PVC分子內含有的取代氯基，容易導致PVC脫HCl反應，從而引起PVC降解，所以PVC對熱極不穩定，溫度升高，會大大促進PVC脫HCl反應，純PVC當溫度達到1200C時，即開始脫HCl反應，從而導致PVC熱降解發生。
鑒于PVC上述兩個特點，純PVC在未達到軟化溫度之前已開始發生熱降解，從而導致純PVC無法用塑化熔融法加工，因此，必須對純PVC進行改性，在PVC中添加各種改變性能的助劑，使之可以用塑化方法加工。在選擇助劑的品種和用量時，必須全面考慮各方面的因素，如物理—化學性能、流動性能、成型性能，最終確立理想的配方。

一個PVC配方的設計和確定，一般經過如下步驟：

7.1、 根據制品的性能，確定PVC樹脂的牌號；

7.2、 根據制品的軟硬程度，確定增塑劑的添加量；

7.3、 根據性能（比如透明性、毒性等）和經濟性，確定穩定劑的類型和添加量；

7.4、 根據制品性能、設備情況以及穩定性的類別和增塑劑的添加量，確定潤滑體系的組成和添加量；

7.5、 根據PVC配方主要構成和設備情況，確定加工助劑的添加量；

7.6、 根據成本和性能，確定填充劑的用量（同時調整潤滑劑的比例）；

7.7、 根據制品性能，確定是否添加其它助劑品種。

配方設計好后，經過物料混合，進行加工成型試驗，根據加工和制品情況，調整配方比例。最終確定配方。