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1、聚氯乙烯（ polyvinylchloride ）聚氯乙烯简介 聚氯乙烯的生产 聚氯乙烯的应用 聚氯乙烯的危害 聚氯乙烯的发展前景聚氯乙烯简介聚氯乙烯的结构 聚氯乙烯的性质 聚氯乙烯的历史聚氯乙烯（polyvinylchloride）的结构聚氯乙烯是无定形的线型、非结晶的聚合物， 基本无支链， 链节排列规整。 聚合度n的数目一般为50020000。 聚氯乙烯（polyvinylchloride）性质氯乙烯的聚合物。英文缩写PVC。聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大塑料品 种。玻璃化温度8085，密度1.351.45g/cm，使用温度-1560。PVC 具有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃及绝缘性能，与大多
2、数增塑剂的混合性好， 因此可大幅度改变材料的力学性能。加工性能优良，价格便宜，但对光、热 稳定性差，100以上或光照下性能迅速下降。 稳定性聚氯乙烯树脂的软化点低，约75-80，脆化温度低于-50 -60，大多数 制品长期使用温度不宜超过55，特殊配方的可达90。若聚氯乙烯树脂纯 属头-性相接面怕线型结构，内部无支链和不饱和键，尽管C-Cl键能相对较小 ，聚氯乙烯树脂的稳定性也应当是比较高的。但即使纯度很高的聚氯乙烯树 脂，长期在100以上或受紫外线辐射就开始有氯化氢气体逸出。说明其分子 结构中存在尖性基团或不稳定结构。时间越长、降解越多、温度越高，降解 速度越快，在氧或空气存在下降解速度更快
3、。普遍认为，聚氯乙烯大分子末端基及内部的双键结构是引起降解的弱点， 与双键相邻碳原子上的氯原子不安定：脱去HCl后，形成共轭的不饱和键。该反应会连锁进行，得到多个双键共轭的聚乙炔 结构。实验证明将聚氯乙烯的双键氯化饱和后，脱HCl速度大为了低。 在聚合反应、后外理及树脂加工过程中，聚氯乙烯都可能和氧形成氧化物，后导致生 成羰基-烯丙基， 羰基与双键其轭使双键相邻碳原子上的氯原子 极为活泼，很容易脱降氯化氢。不少人认为，这很可有是引起聚氯乙烯降角的主要根 源 聚氯乙烯树脂中的支化点也是引起降解的弱点，支化点碳原子上氯原子不安定 ，也易引起脱氯化氢（叔碳上的氯比仲碳上的氯更容易反应）：最后也生成具
4、有共轭双键的多烯烃结构。 另外聚氯乙烯分子末端上的一些引发剂残基，反常的头一头连接结构（相邻 的氯原子稳定性差）等都可能降低氯乙烯的稳定性。 游离的氯化氢还包括降脱出的氯化氢，它的存在对聚氯乙烯的降解有催化作 用，在175下自动催化反应的速度为非催化反应的1000倍。苛性碱同样能强 化聚氯乙烯树脂降解均有催化作用，金属粉末可能是与分解析的氯化氢生成 高价氯化物而起催化作用的。成型加工时，强烈的机械剪切力可以使一些C-C键断裂，生成游离基， 促使聚氯乙烯降解。在热、光、紫外线作用下，聚氯乙烯脱去氯化氢，形成共轭双键数砗以上时 ，即出现变色，（通常当聚氯乙烯解离出0.2%氯化氢时），共轭双键数越大
5、 ，色泽越深。 一般来说，聚氯乙烯的分子量越大，热稳定性、耐焰、自熄的特点越强，且 具有阻燃性。 溶解性聚氯乙烯耐水、浓碱、非氧化性酸、链烃、油和臭氧。氧化性酸（如硫酸、硝酸、铬 酸）能腐蚀聚氯乙烯。 聚氯乙烯为极性高聚物， 其溶解度参数p约为9.5。聚氯乙烯能溶于某些酌酮、 酯氯化烃等，如四氢呋喃、环已酮、甲乙酮或丙酮与二硫化碳的混合物，以及四氢糠 醇、二恶烷、二氯乙烷、邻二氯苯、甲苯等。聚氯乙烯的溶解性与分子量有很大关系， 分子量越大，溶解性越差。通常浮液树脂比悬浮树脂的溶解性差 聚氯乙类在硝基烷、 丙酮、酸酐和苯胺等中要溶胀。力学性能聚氯乙烯分子中含有大量的氯原子，分子极性较大，分子间作
6、用力较强 ，大分子的敛集程度高，链间距离2.810-10m，远较聚乙烯的（4.310-10m ）为小，所以聚氯乙烯的拉伸强度、压缩强度较高，硬度刚度较大，而其冲 击强度、断裂伸长率较小。 聚氯乙烯的力学性能与低分子物含量很大关系，聚氯乙烯塑料中常使用 大量增塑剂，使用量可以相差很大，塑料性能变化很显著。增塑剂进入大 分子之间，使聚氯分子间的距离增大，相互作用力（吸引力）减小，大分 子运动容易。这各外加增塑剂起增塑效果的方法叫外增塑，如用化学方法 在分子链上引入其他基团或链段，减弱分子之间的作用力而起到增塑。来 得及来说，增塑剂含量越多，拉伸强度、弹性模量较小，而伸长率越大。 按增塑剂含量的多少
7、，常将PVC塑烯塑料分为： 无增塑PVC， 增塑剂含量为0； 硬质PVC， 增塑剂含量小于10%； 半硬质PVC， 增塑剂含量为10-30% 软质PVC， 增塑剂含量为30-70%； 聚氯乙烯糊塑料， 增塑剂含量为80%以上。电 性 能聚氯乙烯属于极性高聚物，对水等导电物质亲和力 较大，故电阻较非极性的聚烯烃要小，但仍有较高的 体积电阴和击穿电压。聚氯乙烯的极性基团直接附着 在主链上，在玻璃化温度以下，偶极链段受到冻结构 的主链原子的限制，不能移动，因而并不产生偶极化 作用，可作室温的高频绝缘材料。 作电线绝缘用时、悬浮树脂的电气绝缘性比浮液树 脂高10-100倍。降解产生的氯离子的存在会降低
8、电绝 缘性。加 工 性 能聚氯乙烯树脂的颗粒大小、鱼眼、松密度、纯度、外来杂质 、孔隙率对加工性有都有影响；糊树脂则应考虑糊料的粘度 和胶化性能。聚氯乙烯的温度形变曲 线如左图，聚氯乙烯为无 定形高聚物，收缩率小。 粉料加工前宜预热以排除 水分，增强塑化效果，防 止气泡。在Tg（80）以下，聚氯乙烯为玻璃态；在Tg Tf（约160）呈 高弹性橡胶状，有可塑性；在 Tf TD（热分解温度）为粘流态，温 度越高，流动越容易。当温度超过TD，PVC分解出大量的绿化氢（HCl ），材料丧失了化学稳定性和物理性能。 TD是加工成型的上限温度 。由于聚乙烯分子间作用力大，Tf很高，甚至接近分解温度，因此加
9、 入增塑剂以降低Tf。另一方面通过加入稳定剂提高它的分解温度才能 进行加工成型。 玻璃化温度Tg只与分子链链段结构有关，与分子量关系不大，而粘 流温度Tf是大分子开始运动的温度，与分子量大小有关，分子量越大 ，Tf越高。因此对某些加工成型（如注射成型）来说，有必要适当降 低树脂的分子量。根据分子量的大小不同，国产悬浮聚氯乙烯树脂分 为1-7级，序号越大，分子量越小。XJ-4（XS-4）至XJ-7（XS-7）型 树脂常用于制造硬管、硬板等，其它型号较低，分子量较大的树脂，因Tf较高，需加入大量增塑剂使Tf降低，故常用于制造软制品。平 均聚合度在1000以下的聚氯乙烯称作低聚合度聚氯乙烯，具有较好
10、的加工 性能，在加工过程中可少加增塑剂，这样不会由于增塑剂的迁移而使制品 加速老化。低聚合度聚氯乙烯制品具有较好的透明度，广泛地应用于建筑 材料、食品及药物包装材料以及代替有机玻璃制品。 聚氯乙烯熔体属非牛顿型的假性流体，剪切速度越大，表观粘度越小， 且变化相当灵敏。升高温度，粘度降低不多，即使塑料在分解温度以下， 但因长时间处于较高温度，也会起热及氧化降解现象，而影响其性能。所 以改善聚氯乙烯熔体的流动性应主要考虑增大剪切速率（增大压力）。实 际上，加大外作用力有助于大分子的运动，使Tf有所降低，大分子能在较 低的温度下流动。 聚氯乙烯塑料形态各各异，差别很大，加工方法也多种多样，可压制、
11、挤出、注射、涂层等。聚氯乙烯塑料常用于制造薄膜、人造革、电线电缆 的绝缘层，硬质制品，地板、家俱、运动器材等。聚氯乙烯的发展历史1912年，德国人Fritz Klatte合成了PVC， 并在德国申请了专利，但是在专利过期 前没有能够开发出合适的产品。 1926年，美国B.F. Goodrich公司的Waldo Semon合成了PVC并在美国申请了专利。聚氯乙烯生产聚氯乙烯合成方法 聚氯乙烯生产工艺聚氯乙烯合成方法聚氯乙烯用自由基加成聚合制备，方法有悬浮、本体、乳液和溶液等，其中 以悬浮法为主，以过氧化物、偶氮异腈类引发，加分散剂后可得到疏松树脂 颗粒，加工性能好。 聚合温度高，链转移速率高，产
12、物分子量小，一般应稳定在0.5以内。 溶液聚合产物直接用作涂料胶粘剂，乳液聚合产物也可直接应用，或喷雾干 燥为固体。 问题陈述 在此处键入您的问题。 （这是您的实验实验回答的问题。）聚氯乙烯生产工艺问题陈述 国内主要采用电石乙炔法生成聚氯乙烯，其原理就是电石水解，制 成乙炔，然后与等物质的量的HCl加成，得到氯乙烯，然后再加聚反应即可 得到成品聚氯乙烯。方程式如下1.电石与水反应得乙炔2.乙炔和氯化氢反应得氯乙稀3.氯乙稀加成变成聚氯乙烯nC2HCL=CHCHCln乙炔的工艺流程叙述及方框图叙述：桶装或袋装电石经过破碎机破碎后，由皮带机送到电石大贮斗内，再 从电石大贮斗放入加料斗，经计量后借电
13、石吊斗、电动葫芦、电磁振动器连 续加入乙炔发生器。电石水解产生的粗乙炔气由乙炔发生器顶部逸出，经喷 淋预冷器、正水封进入冷却塔和乙炔气柜。来自发生器经冷却后的乙炔气， 进入乙炔压缩机加压，然后经清净塔除去粗乙炔气中的硫化氢等杂质，再经 中和塔、冷凝器等除去酸和水分。精制后的精乙炔气送往氯乙烯合成转化工 序。乙炔的工艺流程叙述及方框图方框图：电石电石仓两个贮斗发生器碱洗塔 冷却塔水环压缩机水分离器清净一塔清净 二塔中和塔冷却器旋风分离器送至氯乙烯工 序氯乙烯的工艺流程叙述及方框图叙述:来自乙炔工段的乙炔气经乙炔砂封与来自氯化氢工段的氯化氢气体以 1:1.051.1配比进入混合器，混合后的气体经两
14、组石墨冷却器冷却后进入除 雾器进一步脱水，脱水后的混合气进入预热器，开温后的混合气体进入装有 氯化汞触媒的一组转化器进行第一次转化， 经过初步转化的混合气体再进入 二组转化器， 反应后的粗氯乙烯进入脱汞罐脱汞后进入除沫冷却器降温，降 温后进入制酸塔，回收气体中的氯化氢进入水洗塔，然后进入碱洗塔，然后 经除沫器，一部分进入气柜一部分进入压缩机，压缩后的气体进入全凝器， 没有冷却的气体进入尾气回收系统达标后排放。 全凝器和尾气冷凝器冷凝下来的氯乙烯液体进入粗单体贮槽，除水后 氯乙烯液体进入低沸塔，塔釜再沸器用热水加热塔顶，用0度水降温冷却除去 低沸物的粗氯乙烯液体进入高沸塔，塔釜再沸器用热水加热塔
15、顶，用0度水冷 却气态氯乙烯进入成品冷凝器，用0度水冷凝成液体氯乙烯，成品氯乙烯进入 单体贮槽贮存再送聚合工段。氯乙烯的工艺流程叙述及方框图方框图: HCLHCL缓冲罐HCL预冷器+乙炔沙封混合 器石墨冷却器多孔过滤器预热器转化器除汞 器冷却器水洗组合塔碱洗塔汽水分离器机 前冷却器单压机机后冷却器全凝器水分离器 低塔加料槽低沸塔高沸塔成品冷却器单体 贮槽聚合工艺流程叙述及助剂叙述:配料用的水由纯水车间送来加入高纯水贮槽，由高纯水泵送到单体 计量槽，准确计量氯乙烯单体，由氯乙烯工段送到单体计量槽，称量好的各 种助剂加入釜中进行一段时间冷搅，结束后启动热水泵，把热水送入釜夹套 和内冷管中，当釜温升到反应温度停热水泵，用循环水将反应热移出，聚合 反应持续进行，当反应压力下降到0.10.15MPa即可联系出料。聚氯乙烯树脂是聚氯乙烯塑料的基础。聚氯乙类树脂由于热稳定性差。加 工性能也较差、不能单独使用，必须和多种助剂配合才具有实用价值。聚氯 乙烯塑料根据所用的增塑剂量的多少，表现出硬质、软质、甚至是粘稠液体 （糊状）的外观特征，使得其应用领域相当广泛，制品多种多样。 常用助剂: 分散剂 引发剂 缓冲剂 消泡剂 终止剂干燥包装工艺叙述及方框图叙述:聚合后的浆料经过过滤器进入沉析槽，然后由浆料泵送至供料槽，浆 料通过供料槽出来，再经过滤器由供料泵打至螺旋板换热器，经
