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1、聚氯乙烯（PVC）的生产工 艺和基础知识（总8页）本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchPVC的生产工艺聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，以悬浮聚合法为主，约占PVC 总产量的80%左右。单体的来源：乙烯法、石油法和电石法。我国的方法：主要还是电石法。树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙 度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。(1) 悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发 剂则溶于单
2、体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收， 为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯 醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合 物，如过氧化二碳酸二异丙酯过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己 酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行 的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水 洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。(2) 乳液聚合法最早的工业生产PVC的一种方法。在乳液聚合中，除水 和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于 水相中而成乳液状，以水
3、溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，还可以采用“氧化 -还原”引发体系，聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂， 十二烷基硫醇作调节剂，碳酸氢钠作缓冲剂的。聚合方法有间歇法、半连续法 和连续法三种。聚合产物为乳胶状，乳液粒径0.052ym，可以直接应用或经 喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短，较易控制，得到的树脂分子 量高，聚合度较均匀，适用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸渍制品。(3) 本体聚合法聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。 聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h,生成种子粒子，这时 转化率达8%10%，然后流入第二段聚合釜中，
4、补加与预聚物等量的单体， 继续聚合。待转化率达85%90%，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成 品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。此法生 产过程简单，产品质量好，生产成本也较低。PVC 发明小故事一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场，就投资制造了大量的乙炔 气。可就在大量的乙炔被生产出来时，新型发电机被发明了。随之而来的是电 价的大幅度下降，从此再没有人用乙炔气灯了。这样一来，大量的乙炔气就没 用了。PVC的发明过程很有意思。这要从100多年前的德国说起一一当时电的 价格很贵，照明用灯是一般是用乙炔气为燃料的。为了利用这些乙炔气，在1912年的时候，有一个叫Fri
5、tz Klatte的德国化学 家，将乙炔与盐酸反应得到了氯乙烯。他把得到的氯乙烯放在实验室的架子 上，过了一段时间，发现氯乙烯聚合了。聚氯乙烯就这样被发明了。遗憾的是，当时他并不知道聚氯乙烯有什么用处，虽然他所在的公司 (Greisheim Electron)将聚氯乙烯这种材料在德国申请了专利，但直到1925年专 利过期，他们也没有想出聚氯乙烯有什么用途。然而就在一年后，即 1926 年， 美国化学家，Waldo Semon,又一次独立地发明了聚氯乙烯，而且发现这种材 料具有优良隔水性能，非常适合做浴帘。于是，Semon和他所在的B.F.Goodrich公司将聚氯乙烯在美国申请了专 利，就这样
6、PVC开始被大量生产应用。PVC 的特性玻璃化温度:85C.熔点：130C。无定型态密度(25C): 1.385 g/cm3。晶体密度(25C): 1.52 g/cm3。生产的PVC分子量一般在5万12万范围 内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加。无固定熔点，8085C开始软化，130C变为粘弹态，160180C开始转变为粘流态。有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度510kJ/m2。有优异的介电性能。 PVC 为无定形结构的白色粉末，支化度较小。但对光 和热的稳定性差，在100C以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化 氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机
7、械性能也迅速下降，在实际应 用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。加工时对热的稳定性比较差。PVC 很坚硬，溶解性也很差。只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少 数溶剂中。刚性 PVC 是使用最广泛的塑料材料之一。 PVC 材料是一种非结晶性 材料。PVC 材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗 冲击剂及其它添加剂。PVC 材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC 对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸 如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC 在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此
8、参数不当将导 致材料分解的问题。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更 难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是 小分子量的 PVC 材料。PVC 的收缩率相当低，一般为 0.20.6%。改性 PVC 的主要品种（1）氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 ：制造塑料地板、涂料、薄膜、压塑制 品、唱片及短纤维等。（2）氯乙烯- 偏二氯乙烯共聚物 ：这种共聚物制得的薄膜无毒、透明，具 有极低的透气性与透湿性，是极好的食品包装材料。这种共聚物也是一种优良 的防腐蚀材料。由其制造的纤维称偏氯纶，可做渔网、座垫编织物和化工滤布（3）丙烯-氯乙烯或乙烯氯乙烯共
9、聚物:丙烯含量约 10的共聚物，用 于吹塑成型和注射成型等。与氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比，加工温度较低、 且与热分解温度间隔大，熔体流动性好，无毒，透明可制透明度高的薄膜、容 器等。（4）氯乙烯接枝共聚物：以乙烯- 醋酸乙烯酯树脂为基材的氯乙烯接枝共 聚物，具有优良的耐冲击性、耐气候性和耐热性，适于作室外用建筑材料。（5）氯化聚氯乙烯：PVC经氯化而得的一种热塑性树脂，俗称过氯乙烯， 简称CPVC，含氯量6168%，氢原子没有全部被氯取代。白色或淡黄紫色粉 末，溶解性比聚氯乙烯好，能溶于丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷，耐热性 比聚氯乙烯高2040C，耐寒性比聚氯乙烯约低25C，不易燃烧，耐气
10、候、耐 化学药品及耐水性均优。可以用挤出法生产管材，主要作热水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纤性，可用于胶粘剂、 清漆和纺丝。胶粘剂主要用于粘接PVC板及其制品。清漆的漆膜能耐腐蚀、柔软、耐磨且剥离强度高。用它纺成的丝称过氯纶，对酸、碱、盐皆稳定，适于作耐化学腐蚀的滤 布、工作服、筛网、渔网和运输带等。PVC 的应用（1）PVC的应用一般软制品。利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线 等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽 车配件等。（2）PVC的应用薄膜。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延 机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种
11、方法加工的薄膜，称压延薄膜。也可以将软PVC粒料，利用吹塑成型机吹制成薄膜，这称为吹塑薄膜。薄膜上 可以印花（如包装装潢图案和商标等）。薄膜用途很广，可以通过剪裁，热合加工 成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑 料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，有受热收缩的特性，可用于收缩包 装。（3）PVC 的应用涂层制品。有衬底的人造革是将 PVC 糊涂敷于布上或纸张 上，然后在100C以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬 底材料加热压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软 质薄片，再压上花纹即成。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面
12、、沙发 及汽车的座垫等。还有地板革，用作建筑物的铺地材料。（4）PVC 的应用泡沫制品。软质 PVC 混炼时，加入适量的发泡剂作成片 材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫、及防震缓冲 包装材料。也可用挤出机挤出成低发泡硬PVC板材和异型材，可代替木材使 用，是一种新型的建筑材料。（5）PVC 的应用透明片材。 PVC 中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混 合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以作成薄壁透明容器或用于 真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料如月饼包装盒。（6）PVC 的应用糊制品。将 PVC 分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成 增塑溶胶，通常用乳液或
13、微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充 分搅拌，脱气泡后，配成 PVC 糊，再用浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。 如衣架、工具手柄、圣诞树等。（7）PVC 的应用硬管和板材。 PVC 中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼 后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异形管、波纹管，用作下水管、引水 管、电线套管或楼梯扶手。 将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质 板材。 板材可以切割成所需的形状，然后利用 PVC 焊条用热空气焊接成各种耐 化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。（8）PVC 的应用其它。门窗由硬质异形材料组装而成。在有些国家已与木 门窗、铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材
14、（北方、海边）；中 空容器；油瓶、水瓶（已经被 PET、PP 代替）。PVC 的应用概述聚氯乙烯是用途最广泛的通用塑料之一。PVC具有很好的隔水性，所以被 广泛用于制造水管，浴帘；此外PVC具有阻燃性能，因为在燃烧时，PVC会释 放出抑制燃烧的氯原子。供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器 械，食品包装等。仿木材料、代钢建材。1. 化工设备：管道、贮槽、反应器及反应器衬里、烟囱、鼓风机、泵及阀 门。2. 建 筑：墙纸、地板、建筑板材、门窗以及防水卷材。3. 电子电器：电线电缆绝缘层、电线套管、电池套管、槽线盒等。4. 包 装：中空吹塑包装瓶，可用于食品、调味品、饮料等包装、包装各种 物品的软包装、啤酒瓶盖及饮料瓶盖内衬。5. 汽 车：内饰件及各种部件的表皮套等、汽车仪表电线绝缘层及护套、护 管。6. 其 它：日用品，如凉鞋、拖鞋、盘、盆、盒、水池、洗衣板等、薄膜用 品，如农用薄地膜、雨衣薄膜、民用薄膜等、小型机械零件，手轮、螺栓、阀 膜、支架等。
