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1、第一篇 产品和概况,授课班级:五年高职化工08 授课教师：孟根图雅,内蒙古化工职业学院,第六部分,聚氯乙烯的开发方向,第五部分,聚氯乙烯生产中的安全环保技术,第四部分,聚氯乙烯树脂的相关知识,第三部分,产品质量标准和测定方法,第二部分,产品性能及用途,第一部分,产品的高分子结构和颗粒形态,内蒙古化工职业学院,第一部分 产品的高分子结构和颗粒形态,一、聚氯乙烯的结构,内蒙古化工职业学院,聚氯乙烯树脂是氯乙烯单体（vinyl chloride monomer, 简称VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。,英文名称：polyvinyl chlo
2、ride, 简称PVC,内蒙古化工职业学院,高分子链结构 PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物。,对于PVC来讲，聚合反应的温度是控制分子量和链结构的决定因素。,内蒙古化工职业学院,随着聚合反应温度的降低，间规立构规整度提高。,例如：在 -60oC聚合而成的PVC，间规立构规整度高达65。,高分子立体构型,二、聚氯乙烯制备方法,内蒙古化工职业学院,三、PVC颗粒的形态结构,形成PVC颗粒特殊组织形态的主要原因是VCM不溶于PVC。,内蒙古化工职业学院,紧密型PVC,疏松型PVC,HMWPVC 聚合度1700,通过调整悬浮聚合时的配方和工艺条件，可以获得紧密型和疏松型PVC，颗粒尺
3、寸50250m。 聚合温度对颗粒形态有显著影响：温度越低，获得的PVC颗粒就越疏松。,一、聚氯乙烯树脂的物理化学性质 聚氯乙烯树脂（PVC）是重要的有机合成材料。 其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑业、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域。 PVC与PE、PP、PS、ABS并称世界五大通用树脂，且以其突出的性价比在社会生活当中得到了广泛的应用。,内蒙古化工职业学院,第二部分 产品性能及用途,物理性质： 白色粉末，无毒、无臭。 相对密度：1.351.46 折射率1.544（20） 不溶于水，汽油，酒精和氯乙烯，溶于丙酮，二氯乙烷，二甲苯等溶剂，化学稳定性很高，具有良好的
4、可塑性。 除少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90% 以下的硫酸、50-60%的硝酸及20%以下的烧碱。 聚氯乙烯在100以上开始分解并缓慢放出HCl，随着温度上升，分解与释放HCl速度加快，致使聚氯乙烯变色。,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,（1）热性能,分子量提高PVC的Tg和热变形温度提高； 增塑剂用量对PVC的耐热性有决定性的影响：,PVC是一种热敏性的塑料：当温度超过140oC时就会分解。 聚合温度较低制成的PVC热稳定性要高一些。,PVC的热绝缘性较好。,化学性质：,PVC稳定剂,金属皂类（含硬脂酸铅）,重金属（铅、锌、镉、亚锡）与脂肪酸合成的皂类,碱土金属（镁、钙
5、、锶、钡）与脂肪酸合成的皂类,热稳定性优异，低毒、制品透明、但价格昂贵。,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,（2）光稳定性,纯PVC在日光或紫外线单色光照下，发生老化，色泽变暗。与热老化极为相似，但有不同之处，它是材料表面上进行的自由基氧化过程。光老化首先是从氯化氢降解开始，接着是断链和交联。 破坏力量最大的是波长290-400nm的紫外光 提高光稳定性可添加助剂: 紫外线吸收剂：UV-9 、UV-327 、UV-356 光屏蔽剂 :炭黑、氧化钛、氧化锌 萃取剂：肟类、二价镍的化合物,内蒙古化工职业学院,（三）电性能 聚氯乙烯相邻高分子之间有强的偶极键，故不宜用作高压电缆及通讯电缆，但密
6、度较高，耐电击穿，且耐老化，来源有广泛，故常用作低压电缆及电缆护套的加工。,（四）化学稳定性 常温下可耐任何浓度的盐酸、90% 以下的硫酸、50-60%的硝酸及25%以下的烧碱，对盐类也相当稳定。,内蒙古化工职业学院,二、聚氯乙烯树脂的用途,1、型号 电石法：SG-(1-8)型（采取国家标准） 低型号 软制品 高型号 硬制品 K值（1 8型）（高 低） 聚合度（1 8型）（高 低）,注：1、4、6型当前市场流通量很少，不常见。,各型号电石法聚氯乙烯的主要生产企业及用途：,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,2、PVC的应用与改性,PVC的用途极为广泛，是目前用量仅次于PE的第二大用量的树脂
7、材料。 PVC的性能优势。,内蒙古化工职业学院,PVC的主要应用领域,建筑领域门窗异型材、塑料水管 化工设备化工管道、容器 电器、电缆绝缘（代替大部分橡胶） 汽车工业内装饰材料：方向盘握把、仪表盘、脚垫 软质PVC管、膜、薄片日用品、包装材料 PVC糊涂敷织物人造革 PVC发泡制品衬垫、拖鞋、隔热隔声材料,Performance,型材/门窗 30%,管材/件 20%,人造革 5%,其他 20%,板片材及 其他型材 8%,电缆料 6%,薄膜 6%,鞋及鞋底 5%,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,PVC的缺点,内蒙古化工职业学院,高分子量PVC （HWM-PVC),氯化PVC（CPVC)：
8、提高PVC的氯含量,VC共聚物：与其它烯类单体共聚，破坏PVC链规整性，提高熔体流动性、抗冲击性和耐寒性。,PVC的改性,第三部分 产品质量标准和测定方法,内蒙古化工职业学院,一、产品质量标准 参见表1.6,出厂检验项目： 黏数（平均聚合度）、 表观密度、 挥发物含量、筛余物、 杂质粒子数、“鱼眼”数残留单晶体含量,型式检验项目中的抽检项目： 增塑剂吸收量、 白度、 水萃取液电导率、 残留氯乙烯含量,二、检验规则,内蒙古化工职业学院,三、测定方法,过筛率的测定 残留氯乙烯单体含量的测定 平均聚合度的测定 挥发物的测定 杂质粒子的测定 水萃取液电导率的测定 表观密度的测定 增塑剂吸收量的测定 鱼
9、眼检测 白度的测定,内蒙古化工职业学院,平均聚合度,通常用粘数来表示聚合物分子量大小，划分聚合物型号。在国际上还有用K值或聚合度来划分聚合物型号。,PVC树脂是一种非结晶的线性高分子化合物，其相对分子质量愈大，粘数就越高，材料的强度、刚度、韧性、耐热及耐低温性愈好，但成型加工性能愈差。究其原因，主要是随PVC树脂相对分子质量增加，PVC大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加，使其材料力学性能提高，分子链中不正常的弱结构及链端基结构相应减少，故材料耐热及耐候性提高。,该指标属于必检项目，其数值反映了PVC树脂的平均分子量大小，也就是PVC分子链的长短，决定了树脂的牌号和相应加工参数。同一牌号树脂
10、该指标的差别，也会对加工工艺和制品性能产生一定影响。选择及应用时，应引起注意和重视。,内蒙古化工职业学院,鱼眼,在聚氯乙烯生产中，鱼眼的形成直接影响PVC产品的质量，后加工中影响塑料制品表面的美观性，大大降低制品的拉伸强度、伸长率等机械性能，易导致塑料膜或片的穿孔，尤其是电缆制品，会影响其电绝缘性和低温挠屈性。 总之，“鱼眼”已成为树脂生产和塑化加工中最重视的指标之一。目前国内大的PVC厂家一般要求PVC产品鱼眼数小于10颗，因此，研究PVC鱼眼的形成及消除有其重要的现实意义。,鱼眼是指难于(或不能)塑化加工的聚氯乙烯颗粒，在制品中呈现为透明粒子。,内蒙古化工职业学院,鱼眼形成的原因：,多次聚
11、合形成PVC鱼眼,局部热量不均，形成难以塑化的鱼眼,分散剂匹配不当形成鱼眼,引发剂使用不当造成鱼眼,搅拌不当形成鱼眼,pH不当形成鱼眼,脱盐水质量形成鱼眼,VCM中杂质多导致鱼眼,回流冷凝器,链转移剂,内蒙古化工职业学院,降低鱼眼的措施,优化聚合配方：选择多元助剂 提高原料质量：提高VCM质量 优化工程措施：改善设备和技术,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,白度,白度是指PVC树脂在160加热10min后的白色程度，是衡量PVC树脂热稳定性的重要质量指标。 该指标对树脂的加工性能以及制品的耐老化性能有很大的影响，白度较低的树脂往往出现初期变色。 影响树脂白度的因素有很多，如VCM质量，V
12、CM转化率，聚合配方中引发剂、水油比、分散剂的用量，后工序中汽提、离心干燥工艺等。,内蒙古化工职业学院,提高VCM质量 控制聚合反应终止的压力降 采用复合分散剂 采用复合终止剂加强对汽提、离心干燥工艺的管理,控制措施：,第六部分,聚氯乙烯的开发方向,第五部分,聚氯乙烯生产中的安全环保技术,第四部分,聚氯乙烯树脂的相关知识,第三部分,产品质量标准和测定方法,第二部分,产品性能及用途,第一部分,产品的高分子结构和颗粒形态,内蒙古化工职业学院,4.1 聚氯乙烯树脂的分子量分布 4.2聚氯乙烯树脂的粒度分布 4.3聚氯乙烯的流变性能 4.4“鱼眼” 4.5聚氯乙烯降解的概念 4.6树脂的残留氯乙烯 4
13、.7电石查定及查定方法,4.5.1聚氯乙烯降解的概念,聚氯乙烯聚合物在受到热、紫外光及空气中氧气的作用下，都会发生降解放出氯化氢，使聚合物颜色发生改变。（老化现象） 白-微红-粉红-浅黄-褐色-红棕-红黑-黑色 超过200降解的最终产物可有芳香族化合物苯，但始终不会得到氯乙烯单体。 加入热稳定剂、紫外线吸收剂及抗氧剂改进树脂及制品的老化性能。,4.5.2聚氯乙烯降解的原因,降解的机理：脱氯化氢-断链和交联。 （1）脱氯化氢降解 （2）两个高分子交联 （3）高分子环化,4.5.3聚氯乙烯热降解的影响因素,（1）高分子链的薄弱环节： 尽量减少薄弱基团的相对含量，将有利于产品稳定性的提高。薄弱环节使
14、其在受热时发生降解，是引起树脂初期着色的主要原因。 （2）聚合度 聚合度越低，热降解速度越快。1-4型树脂稳定性大于5-8型。 （3）温度 温度越高，受热时间越长，降解速度越快 （4）杂质的影响 铁盐、锌盐、铜盐及残余的引发剂,4.6树脂的残留氯乙烯,树脂的残留氯乙烯：是指聚氯乙烯树脂中所吸附或溶解的部分未参与聚合反应的氯乙烯单体。 树脂对单体有较大的吸附能力之故。 较高压下，吸附量与温度无关，而只取决于氯乙烯的压力。 较低压力下，吸附量与温度有关，温度高，吸附量低。 聚氯乙烯树脂中，不管后处理工艺如何，或多或少地吸附着一定量的残留氯乙烯单体，其吸附量因树脂型号而有所差异。,表观密度越大，残留
15、单体量越多；紧密型比疏松型含量高；黏度低的含量比黏度高的多。 树脂产品中残留的氯乙烯：从树脂生产和制品加工中慢慢地逸出，从而污染操作环境，影响人体健康。 热加工赶不掉的氯乙烯留在制品中继续污染，制品与食品或饮水接触时，转入人体中危害健康。,电石查定及查定方法,全国大型电石厂家,第六部分,聚氯乙烯的开发方向,第五部分,聚氯乙烯生产中的安全环保技术,第四部分,聚氯乙烯树脂的相关知识,第三部分,产品质量标准和测定方法,第二部分,产品性能及用途,第一部分,产品的高分子结构和颗粒形态,内蒙古化工职业学院,聚氯乙烯生产中的安全环保技术,6.1 PVC安全规范 6.2PVC劳动安全与工业卫生规范 6.3PV
16、C环保规范 6.4PVC生产中的安全管理 6.5PVC生产中的能源管理 6.6PVC生产中的环保管理,第六部分,聚氯乙烯的开发方向,第五部分,聚氯乙烯生产中的安全环保技术,第四部分,聚氯乙烯树脂的相关知识,第三部分,产品质量标准和测定方法,第二部分,产品性能及用途,第一部分,产品的高分子结构和颗粒形态,内蒙古化工职业学院,聚氯乙烯开发方向,世界PVC树脂工业技术进展 国内PVC树脂的装备技术进展 PVC生产工艺技术的进展,主要塑料品种的工业化历史,1868 硝酸纤维素(1833) 1909 酚醛树脂(1872) 1919 酪素塑料(1897) 1926 苯胺甲醛树脂(1892) 1927 醋酸纤维(1865) 醇酸树脂(1901) 1929 聚醋酸乙烯(1912) B8醛树脂(1918) 1931 聚丙烯酸甲酯(1880) 1935 乙基纤维素(1913) 1936 聚氯乙烯(1872)
