PVC 树脂的材料特性使得其制品存在强度低韧性差的问题，因此，生产企业不得不加入各种加工助剂以及抗冲剂 等辅助材料改善制品性能。市面上销售的各类加工助剂和抗冲剂的确可以有效改善 PVC 产品性能，但是，在实际生产 过程中，要同时兼顾产品强度和韧性比较困难，产品抗冲性能提高的同时，伴随着产品强度降低，因此，如何在保持 产品韧性的同时强度不变或者能有所提高是生产企业面临的并急需解决的问题。
对于 PVC 给水管来说，兼顾韧性和强度尤为迫切和必要，特别是建筑埋墙小口径给水管对刚性的要求苛刻但韧性 也要足够高。很多企业在生产实践中虽然可以解决这个问题，但代价是产品生产成本的极大提高，对于竞争日益激烈 的今天，牺牲成本无异于缘木求鱼，得不偿失。
本课题工艺技术研究目的就在于寻找一种适宜的方法，在保证企业成本不提高的前提下，兼顾产品强度和韧性， 甚至在保证产品韧性的同时产品强度还能够得以提高。
二、原料与实验
本研究基于企业实际生产应用，其成果有极大的参考价值。考虑到影响产品强度与韧性的关键因素，本课题重点研究 PVC 生产中的加工助剂以及抗冲剂对产品性能的影响。
2.1 主要原材料与设备
2.1.1 主要原材料
表一：主要原材料
PVC树脂SG5 国产 轻质碳酸钙 国产
钙锌稳定剂 国产 CPE135A 国产
润滑剂LA-W95 国产费托蜡 金红石型钛白粉 国产
ACR 国产
增强改性剂
POLYCOM-P
进口
2.1.2 新型加工助剂组分与理力学性能
本研究中采用的新型加工助剂Polycom-P 与基于丙烯酸酯体系的加工助剂完全不一样，它是一种复合型加工助剂。主要由聚烯烃共聚物和无机偶联剂以及纳米改性材料组成。派福瑞 Polycom-P 物理力学性能见下表 。
表二：POLYCOM-P物性表
性能 测试标准 数值 单位
熔融指数 ASTM D3364 23 g/10min
热变形温度 ASTM D648 75 ℃
拉伸屈服强度 ASTM D638 78.350 MPa
弯曲模量 ASTM D790 585.320 MPa
缺口冲击强度 ASTM D256 1.9 Kg.cm/cm
2.1.3 设备
SJSZ-65 锥形双螺杆挤出机:国产
50kN~100kN(5 吨~10 吨)电子万能试验机:国产
落锤冲击试验机:国产
2.2 配方设计
配方设计按照 GBT 10002.1-2006 给水用硬聚氯乙烯（PVC-U)管材标准对 PVC-U 给水管物理力学性能要求进行设计。
表三：配方设计表
PVC 给水管增强增韧配方设计
组分
原配方
试用配方
PVC 树脂
100
100
钙锌稳定剂 JCS309
3
3
轻质碳酸钙
20
20
金红石钛白粉
1
1
硬脂酸 1801
0.4
0.3
润滑剂 LA-w95
0.5
0.4
CPE
3
2
ACR401
0.7
0
Polycom-P
0
0.5
试用配方用于Ф20 给水管生产。
2.3 PVC-U 管材生产与工艺技术
2.3.1 生产工艺
本次试生产产品规格为Ф20 PVC 给水管，按照表三配方设计分别配制原配方混和料和试用配方混和料。混和料配 制时，当高速混料机混和料温度达到 120℃卸料备用。将混和料加入 SJSZ-65 锥形双螺杆挤出机中，经料斗进入挤出 机螺筒加热塑化、模塑成型、定径、冷却、牵引、切割、自动捆扎包装、最后入库。分别取原配方和试用配方各 4 米 制作检测用试样。
2.3.2 工艺参数
本次试生产原配方与试用配方生产工艺参数依据生产实际情况设定，见表四。
原配方
主机螺筒温度
℃
185
182
179.0
171.0
188.0
模头温度
℃
180
180
205.0
203.0
左口模
206
右口模
205
主机转速
R/min
1600
牵引速度（左）
R/min
74-75
下料转速
R/min
680
牵引速度（右）
R/min
73-74
主机电流
A
37
主机扭矩
68%
试用配方
主机螺筒温度
℃
180
178
172.0
165.0
185.0
模头温度
℃
180
180
202.0
200.0
左口模
203
右口模
202
主机转速
R/min
1600
牵引速度（左）
R/min
76-78
下料转速
R/min
700
牵引速度（右）
R/min
74-76
主机电流
A
36
主机扭矩
66%
2.4 检测数据
取 2.3.1 生产的样品分别按检测项目要求制作试样。检测结果见表五。
试用配方检测结果
序号
检测项目
技术要求
检测结果
单位
原配方
试用配方
1
拉伸屈服强度
冲裁样≥38
39.9
41.8
Mpa
2
断裂伸长率
冲裁样≥80
152
156
%
3
落锤冲击
20/20 无破
（0℃,dn25,1.6kg,2000mm）
20/20 无破
20/20 无破
/
4
20℃,1 小时静液压试验
△=32.4MPa,ρ=2.76MPa
T=20℃，t=1h
1h 无破裂，无渗漏
1h 无破裂，无渗漏
/
三、结果与讨论
3.1 不同加工助剂分子量与 PVC 加工助剂选择
PVC 生产加工需要依据产品物理性能要求，选用不同分子量的加工助剂，常用加工助剂分子量大小见表一，随着 加工助剂分子量的增大，加工助剂的功能发生变化，低分子量助剂只有单一的促进 PVC 塑化作用，增加产品抗冲剂能 力不明显，随着分子量的增加，助剂提升产品抗冲剂能力逐渐明显，PVC 混和料熔体粘度逐渐加大，内摩擦力增大，塑化温度升高。因此，配方设计要依据产品物理力学性能要求，选用适宜的加工助剂。
3.2 增强增韧机理
Polycom-P 作为一种复合型的加工助剂，聚烯烃共聚物和无机偶联剂以及纳米改性材料等几种主要成分在PVC 混和料塑化加工时作用不同。这里的聚烯烃共聚物与 PVC 树脂亲和力极强，促使 PVC 树脂快速塑化，无机偶联剂 可以增强混和料中不同物料充分分散混和以及提高相互之间的结合力，有利于物料充分塑化，纳米改性材料促使不同 物料充分均匀混和，促进碳酸钙填料均匀分散。三种组分分工协作，使 PVC 混和料充分塑化，因此，不需要额外添加 加工型助剂。同样，混和料在聚烯烃共聚物和无机偶联剂以及纳米改性材料作用下，最大可能地提升产品的抗冲击性能，也就是达到同样的抗冲击能力需要的抗冲击较少。
Polycom-P 助剂的使用使得 PVC 混和料充分塑化并增强了不同组分分子间结合力，因此，产品拉伸强度提高。减少抗冲剂的使用，产品韧性并没有受到影响，同样，提升了产品拉伸强度。给水管液压试验就容易通过。
3.3 生产应用与生产工艺
Polycom-P 作为一种复合型的加工改性剂，在生产使用时要充分分析原配方各组分的功用，既要考虑产品 物理性能，也要考虑配方各组分作用。由于新型加工助剂Polycom-P 与传统 ACR 基于的丙烯酸酯体系完全不一 样，它与 ACR 的主要区别在于塑化扭矩、较低的熔融塑化温度、良好的分散性以及与 PVC 树脂亲和相容性等特点，功能更全面，更有利于产品加工和性能改善。因此，在实际应用时，要考虑润滑体系的选择和使用份量、抗冲剂选择和使用份量等，可以完全替代中低粘度的ACR，部分替代高粘度 ACR。
从表四工艺参数变化可以看出，试用配方螺筒加工温度平均降低 3-5℃，管材生产速度也有提高。
3.4 产品拉伸强度和抗冲击性能
PVC 加工助剂一般分为加工型助剂和抗冲型助剂，常用的ACR401 为加工型助剂，CPE、MBS 为抗冲型助剂，此外， 还有抗冲型加工助剂。这些助剂一般只有单一功能。一是促进PVC塑化加工，提升产品强度。另一是提升 PVC产品抗冲击性能。如果PVC混和料中增加抗冲剂，产品抗冲剂性能提高，但产品的拉伸强度就会降低。反之，一种助剂提高 了产品的拉伸强度，产品的抗冲击性能就会减小。因此，兼顾产品强度与韧性是生产厂家必须解决的问题。
通过表五检测数据可以看出，试用配方和原配方比较，在保持断裂伸长率基本保持不变的情况下，试用配方产品 拉伸强度提升了 1.9Mpa。试用配方产品落锤冲击性能和原配方一样都达到国家标准要求。产品液压性能检测也完全合格。
四、结论
4.1 Polycom-P 是一种性能良好的，兼顾提高 PVC 产品拉伸强度和抗冲击性能的增强增韧助剂。应用功能更全 面，更有利于产品加工和性能改善。
4.2 Polycom-P 有效提升产品质量，是一款创新性助剂，它的推广应用具有良好社会经济效益。