前言:
   卫生部《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》（2001），对与生活饮用水接
触的输配水管的浸泡水重金属含量作了严格限定，要求As≤0.005mg/L，Cd≤0.0005mg/L，Cr
≤0.005mg/L，Al≤0.02mg/L，Pb≤0.001mg/L，Hg≤0.0002mg/L，Fe≤0.06mg/L，Mn≤0.02m
g/L，Cu≤0.2mg/L，Zn≤0.2mg/L，Ba≤0.05mg/L，Ni≤0.002mg/L，Sb≤0.0005mg/L，Ag≤0
.005mg/L，Sn≤0.002mg/L。该标准比GB/T10002.1-1996里的重金属含量控制（Pb≤0.3mg/L，
Sn≤0.02mg/L，Cd≤0.01mg/L，Hg≤0.001mg/L）更严格。卫生部标准比技监局标准要求含量
铅减少300倍，锡减少10倍，镉减少20倍，汞减少5倍。因此，在PVC加工过程中通常使用的Pb
、Cd、Ba、Sn、Sb等重金属稳定剂，包括有机锡和硫醇锑稳定剂，均受到严格限制。
其实，有机锡只是一定限度的无毒，除了作为重金属的锡其含量受到一定控制外，有机锡中的
硫醇一定程度有毒，气味难闻，而且会腐蚀铜等金属元素。现在市面上流行的甲基锡稳定剂，
一般为一甲基锡、***基锡和***基锡的混合物，其中一甲基锡低毒，***基锡和***基锡有
毒。另外由于硫醇锡和硫醇锑在阳光下暴晒会分解产生硫化物而使制品变色，所以户外产品的
使用受到限制。
   因此，在国内外现在均***开发和应用无毒稳定剂。钙锌是其中的一个重要品种。钙锌无毒，
但钙锌的热稳定性能难以达到PVC的加工要求，尤其是对于硬质PVC制品，加工过程容易出现初
期着色而变红。在透明制品上，钙锌的透明性能差，容易出现压析、喷霜或者遇水白化现象。
   针对国内的生产现状，广州通达公司研制开发了新型RT/TM/LT无毒稳定剂。RT/TM/LT是一种特
别的有机单体复合物，***不含Pb、Cd、Ba、Cr、Sb、As、Hg、Se等毒害性重金属。其中RT/
TM外观呈油状透明，完全无色，应用于透明制品效果良好。可解决液体钙锌应用在透明制品的
初期着色，以及压析、喷霜或者遇水白化现象；也可以避免因使用硫醇锡或者硫醇锑而出现的
毒害超标、在阳光下暴晒变色、以及锈蚀铜等现象。在透明无毒食品包装片材/透明无毒输血
软管/透明无毒电缆材料等产品上应用，可以完全取代辛基锡或者丁基锡，80%-100%取代甲基
锡。LT针对无毒非透明制品而设计，外观为白色固体，可以避免使用普通钙锌稳定剂而出现的
初期着色“变红”现象，尤其适合于给水管材/管件，以及百叶窗帘、无毒电缆、玩具、家具
材料、汽车饰件等需要无毒的场合。
   本文比较了国内外几种典型的无毒稳定剂在UPVC给水管材/管件上的应用。在挤出/注塑工艺过
程的流动性能、稳定性能和制品的物理性能、耐侯性能等方面进行了一系列试验。
1 实验部分
1．1  主要原料
PVC树脂粉S-1000，S-700（齐鲁石化、四川德阳等地产）；MBS B-56、PA-20，日本钟渊；KM
 355，美国罗门哈斯；OP蜡，德国科莱恩；抗冲击改性剂CPE135A、加工改性剂ACR-201、钛白
粉、填料、OPE蜡等均为市场购。钙锌或者稀土复合稳定剂，进口和湖南、广东等地；LT-P/L
T-F无毒稳定剂，广州通达橡塑有限公司。
1．2  设备
高速捏合机、冷却混合机，江苏产；Φ60锥型双螺杆挤出机及挤出模头，广东联塑科技有限公
司产。东华300电脑注射成型机，东华机械有限公司。
1．3  实验方法
将PVC树脂粉、复合稳定剂、内外润滑剂、加工改性剂、增塑剂、填料等原材料按一定的配比
置捏合机中捏合，适当调整温度、螺杆转速、加料速度、牵引速度、冷却水槽真空度等加工工
艺，在Φ60锥型双螺杆挤出机上挤出管材。适当调整温度、注射压力、注射速度等加工工艺，
在注射成型机上注射管件。
2 挤出基本配方及其工艺
2．1 基本配方
我们采用固定其它材料的种类和用量，固定稳定剂的用量，仅改变稳定剂品种的基本配方来进
行试验，以求达到数据的可比性。基本配方如表1所示。
表1  挤出基本配方
原材料 配方1湖南钙锌 配方2广东某地稀土 配方3进口钙锌 配方4通达LT-P
PVC S-1000 100 100 100 100
MBS B-56 2 2 2 2
KM 355 2 2 2 2
CPE-135A 1 1 1 1
ACR 201 0.5 0.5 0.5 0.5
稳定剂 3.6 3.6 3.6 3.6
OP 0.3 0.3 0.3 0.3
OPE-WAX 0.1 0.1 0.1 0.1
CaCO3 6 6 6 6
TiO2 2.5 2.5 2.5 2.5
2．2 基本工艺
    捏合温度  热混120℃  冷混55℃
挤出温度  螺杆一段  螺杆二段  螺杆三段  螺杆四段  螺杆五段
160℃      160℃     155℃     150℃     155℃
法兰温度  165℃
模具温度  模具一段170℃  模具二段185℃
2．3 基本结果
电流：配方1为60安，数据偏大；配方2-4均为40安左右，数据正常。
压力：配方1为280kg/mm2，数据偏大；配方2为180 kg/mm2，数据稍低，配方3-4均为220 kg/
mm2左右，数据正常。
熔体温度：配方1为175℃，数据偏大；配方2 -4均为165℃左右，数据正常。
产品外观：配方1产品呈明显红色；配方3略呈黄色，配方2、4产品为正常白色。
2．4 添加有机锡的试验
在上述基本配方中加入0.5PHR有机锡TM-181，配方1产品略呈黄色，配方3、4产品正常，配方
2产品变明显黑色。
3 挤出工艺主要难点分析与解决对策
3．1 初期着色性能
可以看出，普通钙锌稳定剂（如配方1）的稳定性能较差，熔体挤出塑化时“过早塑化”不耐
温，使挤出压力和熔体温度升高；耐初期着色性能差，从而使产品出现红色。而配方3、4所使
用的稳定剂不含重金属，稳定性能良好，能较好的解决初期着色问题。
3．2 制品物理性能
对于耐压性能与拉伸强度的关系，有人曾提出过Naday公式
PB = 2t/Dm*f = 2tf/(D-t) = 4tf/(D+d) 
PB  瞬时间之***水压(Kg/cm2)
f  拉伸强度(Kg/cm2)
t  管厚(cm)
Dm  PVC管中线口径(cm)
D  PVC管外径(cm)
f  PVC管外径(cm)
可见，在管壁厚一样的情况下，耐压性能与拉伸强度有关。钙锌稳定剂的基本组成是金属皂硬
脂酸钙和硬脂酸锌，金属皂加入过多容易使产品的冲击强度和拉伸强度降低，从而导致耐***
水压（耐压性能）降低。
拉伸强度除了与配方中的材料种类和数量有关外，还与管材的塑化度有关（见表2）。
表2  不同塑化度管材的拉伸强度和断裂伸长率
塑化度% 20 40 60 65 70 80
拉伸强度Mpa 39 43 46 44 43 34
管材塑化程度除了与配方材料有关外，还可通过挤出机和模头温度辅助调节。螺杆转速应与配
方的流变性能相对应，否则影响塑化。由于普通钙锌稳定剂的热稳定性能差，温度升高螺杆转
速加快，制品容易变色，因此其加工工艺范围受到限制。
3． 3  金属含量与制品卫生性能
配方2所使用的稳定剂含有与有机锡中的硫醇起化学反应的重金属元素，因此尽管塑化性能和
耐初期着色性能均十分良好，但由于重金属受到严格管制，并不适合用于生产给水管材。配方
3、4所使用的稳定剂不含重金属，稳定性能良好，能较好的解决初期着色问题。
4 注塑基本配方及其工艺
4．1 基本配方
同样我们固定其它材料的种类和用量，固定稳定剂的用量，仅改变稳定剂的品种，基本配方如
表3所示。
表3  注塑基本配方
原材料 配方1湖南钙锌 配方2广东某地稀土 配方3进口钙锌 配方4通达LT-F
PVC S-700 100 100 100 100
MBS B-56 2 2 2 2
PA-20 4 4 4 4
稳定剂 4.5 4.5 4.5 4.5
OP 0.3 0.3 0.3 0.3
OPE-WAX 0.1 0.1 0.1 0.1
CaCO3 2 2 2 2
TiO2 2 2 2 2
4．2 基本工艺
    捏合温度  热混110℃  冷混55℃
螺杆温度  螺杆一段  螺杆二段  螺杆三段  螺杆四段  螺杆五段
165℃      165℃     170℃     175℃     175℃
喷嘴温度  170℃    模具冷却温度  40℃
速度压力数据
熔胶 射胶 保压
速度（%） 压力(bar) 速度（%） 压力(bar) 速度（%） 压力(bar)
一段 20 60 40 60 5 40
二段 20 60 25 75 
三段 30 60 
四段 
4。3  基本结果
配方1制品浇口红斑，注不满。配方2浇口白斑，外观光泽差。配方3、4结果理想。
4。4  添加有机锡的试验
在上述基本配方中加入0.5PHR有机锡TM-181，配方1产品略呈黄色，配方3、4产品正常，配方
2产品变明显黑色。
5 注塑问题分析
5．1  热稳定性不够引起浇口红斑
从注塑结果分析，配方1所使用稳定剂热稳定性不够，因而容易糊料而导致浇口红斑，产品整
体变黄；流动性能差，导致注塑不满，须加大速度和压力，但加大速度和压力容易出现产品分
层、浇口斑纹。使用进口钙锌或LT无毒稳定剂能较好解决此问题。
5．2  外观光泽差
配方2制品的外观光泽差，分析乃复合稳定剂的低档润滑成分过多，导致熔融塑化差、流动性
能差，而使外观不佳。
6 结论
使用合适的无毒稳定剂，同时配合合适的生产工艺，能改善制品的初期着色性能、耐压抗冲击
等物理性能、同时满足卫生部门对重金属含量控制等等卫生性能要求。同时，可以避免给水管
件生产过程中的注塑浇口红斑、外观光泽差等现象。