材料科学概论之聚氯乙烯

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1、材料科学概论AnIntroductiontoMaterialsScience主讲教师：高林2006年2月第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产以聚氯乙烯树脂(PVC)为基础原料．与稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂及其他改性剂配合的聚氯乙烯塑料是目的品种和数量最多的五大通用塑料之—，其产量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有强度高、耐腐蚀性好、加工简便、价格低廉、容易改性等优点，广泛应用于农业、化工、电子、建筑、机械及轻工等部门。尤其是硬质聚氯乙烯制品具有优越的阻燃性、电绝缘性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、强度大、耐腐蚀性好等优点，近几年来发展很快，大量用来制造管材、板材、异型材，尤其是当

2、前中国政府部门大力推广的、用以替代金属门窗的聚氯乙烯塑料门窗。第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯发展至今已经历了100多年的历史，早在1835年，法国化学家V.Regnauh就用苛性钾酒精溶液处理1,2—二氯乙烷合成了氯乙烯。1872年德国的E.Bauman发现盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于阳光下会由低粘度的液体转变为非结晶的白色粉末，而且发现这些固体的化学稳定性很好，不为酸碱等试剂浸蚀。这是关于聚氯乙烯的首次文献记录。真正开始现代化工业生产氯乙烯的是1912年德国F.Klatt发现乙炔和氯化氢经催化加成可制得氯乙烯。由于当时对聚氯乙烯的特性，特别是其在160℃还不软化，再升温也不

3、会流动，但到180℃就开始分解的加工行为了解甚少，因此限制了它的加工应用。直到20世纪30年代初，随着聚氯乙烯热稳定剂和增塑剂的出现，特别是聚氯乙烯热稳定化技术和增塑技术的发展，为聚氯乙烯的加工和应用提供了广阔的前景，才引起了各国的重视。第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产二次世界大战中，交战双方都看到丁聚氯乙烯的战略价值。作为电线绝缘材料它不仅是橡胶的代用品，而且在耐油性、耐燃性、耐湿热等性能上超过当时其他所有的绝缘材料，作为潜艇电线绝缘来说是唯一可选用的材料。为了适应战时重要物资的特殊需要，聚氯乙烯的聚合方法也开始由乳液聚合向悬浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大战之后，聚氯乙烯转向民用

4、，打升了更为广阔的应用天地，聚氯乙烯的生产进入更为迅速的发展阶段。石油工业的深入开发，为聚氯乙烯生产的迅速扩展带来了新的活力，同时聚氯乙烯生产、稳定、增塑、加工、机械等相关技术的研究也进入了一个前所未有的空前高涨和繁荣时期。由于聚氯乙烯生产规模不断扩大，聚氯乙烯工业与氯碱工业、热稳定剂工业、增塑剂工业、聚氯乙烯制品加工业以及加工机械制造业等联成一体，形成相互关联的新兴产业群体。这一群体不仅对化学工业有举足轻重的影响，就是在整个国民经济中也占有一定地位。第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.1聚氯乙烯树脂生产11.1.1种类聚氯乙烯树脂的生产工艺方法众多，不同生产工艺方法制备的聚氯乙烯

5、的结构、性能存在较大差异性，而不同的结构、性能适合于不同加工工艺、制品使用性能，各种类型的聚氯乙烯树脂制备大致如下表所示。聚氯乙烯分类聚氯乙烯PVC通用树脂（悬浮法、本体法）分散型树脂（乳液法）糊树脂（乳液法、微悬浮法）溶液树脂（溶液法）第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.1聚氯乙烯树脂生产11.1.2制造方法聚氯乙烯是以氯乙烯为单体．在引发剂的作用下脂。其基本反应式表示如下：nCH2=CHCl-(-CH2-CH-)n-A.原料Cl聚氯乙烯的单体为氯乙烯(又称一氯乙烯)，微溶于水，溶于大多数普通有机溶剂．如乙醇、乙醚、苯等，在常温常压下为无色气体，-13.9℃时液化为无色液体。氯乙

6、烯常用的工业生产方法有：乙炔法、乙烯乙炔联合法、乙烯氧氯化法。无论哪一种方法，所用乙炔或乙烯都必须是高纯度的。乙炔法工业上生产氯乙烯最早的方法是采用电石(CaC2)加水产生乙炔，乙炔经精制后，与氯化氢在120~180℃，氯化汞的作用下制备氯乙烯。此法生产规模受限制，生产成本高，操作危险性大，引发剂毒性大，日前已逐渐淘汰。第11章聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产A.原料乙烯、乙炔联合法(烯炔联合法)：联合法分两种。一为电石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，综合利用二氯乙烷的副产物氯化氢与电石乙炔合成氯乙烯。这种方法在20世纪60年代出电石乙炔向乙烯氧氯化法过渡时期应用很普遍，但现在绝大部分已被氧

7、氯法替代。另一种方法与前一种方法基本原理相同，只是原料来源于石油化学工业，将石脑油裂解得到乙烯、乙炔的混合气体，经精制后，制备氯乙烯。乙烯氧氯化法：用乙烯、氯气或氯化氢为原料合成氯乙烯，是工业上制备氯乙烯的最主要方法。所谓氧氯化法就是在引发剂存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。氧氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化法三种。目前工业上绝大部分氯乙烯生产采用二步法，三步法很少采用，一步法在技术路线上和经济上优于二步