摘要：PVC注塑制品如电子设备、电子元件等领域发展十分迅速。通常PVC注塑件外观及物理性能同其加工过程关系密切，PVC加工助剂是可改善PVC加工性能一类助剂，主要为核-壳型丙烯酸酯化合物（ACR）。ACR对于PVC的作用可归结为三点：1、促进PVC树脂熔融；2、改善PVC的熔体流变性；3、或可以改善PVC树脂的润滑性能，防止熔融的PVC粘附设备。本文重点阐述了在ACR类加工助剂在硬质PVC注塑领域的优点及功能，并且陈述了加工助剂选择的要点。

前言

硬质PVC通过注塑可以制成特殊形状的材料，可用于电器外壳、管件、阀门元件等，拓宽了PVC应用的宽度及广度。对于注塑来说，最大的挑战为特殊型腔结构的磨具，狭长的流道导致的加工难同原材料成本、外观、性能等的矛盾，PVC也不例外。

为了实现注塑所要求的加工性及熔体流动性，PVC树脂需要配合添加剂得以实现，这其中最为重要的添加剂是PVC加工助剂。PVC加工助剂是广义的概念，是一类可以改善PVC加工性能的助剂，本文中所讨论的加工助剂仅限于核-壳型丙烯酸酯类加工助剂，通常它的分子量为100,000-60,00,000范围内，它添加量低，每100份PVC树脂中，丙烯酸酯类加工助剂的添加量仅为0.5~2份，但它可明显改善硬质PVC的加工性能。

提升PVC的加工性能可以有多种方式，如提升PVC树脂的塑化熔融过程；改善熔体进入模具的方式；改善PVC熔体对金属表面的粘附性等。丙烯酸酯类加工助剂可具有上述一种或几种功能，这取决于ACR加工助剂分子组成，分子量及结构。然而，PVC加工助剂的多样性却带来了加工助剂选择的复杂性，如何根据产品要求来选择合适的加工助剂并非简单。本文系统地介绍了加工助剂应用上的特点，为加工助剂选择提供了指导和依据。

实验部分

通过两组配方以考察加工助剂不同的作用。其一，选择PVC（K=60）的配方去描述加工助剂对PVC熔融塑化，喷流，浇口发白及金属粘附性能的影响。其二，对于充模性要求较高的领域，选择K=51的PVC树脂，考察加工助剂对其熔体粘度的影响。具体配方如下表所示：

表一PVC配方表

丙烯酸酯类加工助剂作为变量，包括不同组成及不同分子量。其中低分子量的丙烯酸酯加工助剂的分子量小于10万；中分子量加工助剂的分子量为10万-50万；高分子量加工助剂的分子量为100万到300万；极高分子量加工助剂的分子量为300万-600万。

一些实验结果通过哈克转矩流变仪进行测试，在这些配方中，PVC是以干混料的形式存在。对于浇口发白及喷流等测试先通过双螺杆造粒，随后在注塑机上进行测试，测试条件是在讨论中指定的实验结果。

丙烯酸酯加工助剂的作用

丙烯酸酯类加工助剂在PVC中的作用可归结为三点，1、促进PVC树脂熔融；2、改变PVC熔体流变性；3、改善PVC的润滑性。某些丙烯酸酯加工助剂只具备上述的某一种功能，而某些具备两种甚至是全部上述功能。最为重要的是需要了解做PVC加工的需求，需要选择丙烯酸酯类加工助剂的哪种功能，由此选择何种类型的加工助剂。本文重点阐述了加工助剂的功能及在注塑中的优点，由此引申出如何选择加工助剂。

促进PVC树脂熔融

PVC树脂的一种最为重要的特征是颗粒性，无论悬浮聚合或本体聚合的PVC都具有颗粒态。颗粒的外部直径约为100微米，里面由无数亚微米粒子组成，其直径约为1微米，该结构如图1中第一个图所示。

       图1、PVC树脂的塑化过程

在剪切和热的双重作用下，PVC可变成可加工成型性的熔体。这个过程中PVC粒子结构破坏，初级粒子释放，并且需要初级粒子中的分子相互作用、扩散，形成具有一定内聚力的熔融材料，这个过程通常视为PVC从颗粒状材料变为平滑流体的过程，如图1所示。然而，颗粒状的PVC并非为热和剪切的良好导体，其结果为整个PVC塑化过程并不均匀，某些地方仍为颗粒状未塑化的PVC树脂，而某些地方已经成为了过塑化的熔体，树脂已经产生降解。

PVC加工助剂旨在促进PVC热和剪切的传递，促进PVC均一的熔融塑化。通常情况下，丙烯酸类加工助剂以粉末的形式存在，可均匀地分散在PVC树脂中，凭借其优异的相容性及较高分子量，它可增加整个系统的摩擦，从而促进熔融，并可改善塑化的均一性。

PVC是塑化熔融过程可通过哈克转矩流变仪进行测试。图2 为K=60的两条PVC混合物的转矩流变图，其中一条曲线为未添加加工助剂PVC混合物，另外一条为额外添加2份中分子量加工助剂的PVC混合物。图3为不同时间点上PVC复合物的数码照片。其中图3上面一排的图片并未添加加工助剂，下一排添加了2份加工助剂。

                图2.PVC混合料的转矩流变图

图3不同时间点内PVC混合物在转矩流变仪中的照片

 通过比较图2 及图3，可明显看出PVC加工助剂可改善PVC熔融塑化过程，90s左右便产生了粘性平滑的熔体，而没有添加加工助剂的配方，90s后产生的仍为易破碎的熔体，熔融并不完全。在挤出或注塑工艺中，PVC在设备中的停留时间一般很短。PVC树脂熔融速率提升十分重要，在喷嘴或模具处可改善表面粗糙及平滑度。此外，加工助剂还可以提供熔体的光泽性。（加工助剂存在的条件下，150s时显示出熔体光泽性，而无加工助剂的条件下，240s才显示出熔体的光泽性。）

加工助剂因为增加了熔体塑化的均匀性，这可减少注塑中的成型缺陷，提高成品率，增加产品的一致性。

总之，加工助剂的好处促进PVC融合，更短的时间内塑化，产品表面更细腻而具有光泽，由于塑化均匀性的提升，产品外观及质量更均一。

（下周将对加工助剂的其他性能进行阐述，详见“ACR类加工助剂在PVC注塑领域中的应用(二)”）