塑料材料聚氯乙烯(PVC)的基本物理化学特性及典型应用介绍

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1、聚氯乙烯（PVC）的介绍1.概述聚氯乙烯（PVC）是世界第二大通用树脂，早在1835年法国化学家勒尼奥就发现，在日光照射下，氯乙烯聚合变成一种白色固体。1914年德国和美国的化学家发现，有机过氧化物可加速氯乙烯的聚合反应。1931年德国法本公司采用乳液聚合的方法，使聚氯乙烯生产实现了工业化。乳液聚合是将氯乙烯单体和水，用烷基磺酸钠（表面活性剂）做乳化剂，使氯乙烯均匀地分散在水中以形成乳状液，再以过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，使氯乙烯聚合为聚氯乙烯。使聚氯乙烯在应用上有真正突破是在1933年。美国化学家西蒙在当时用途不广的聚氯乙烯粉料中加进高沸点的溶剂和磷酸三甲酚酯后加热，在冷却以后，意外地

2、得到了性质柔软、易于加工、并富有弹性的聚氯乙烯（这里磷酸三甲酚酯起了增塑剂的作用）。从此，聚氯乙烯广泛应用的大门被打开了。1936年美国联合碳化物公司开发了氯乙烯的悬浮聚合技术，使生产工艺较乳液聚合法简化，能耗降低，成本下降。现在，80％的聚氯乙烯是用悬浮聚合法生产的，即在搅拌和分散剂（水）的作用下，使氯乙烯单体分散成液滴状以后，悬浮在水中。聚合反应在液滴之间进行，引发剂采用过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈等。聚氯乙烯的化学分子式如下：PVC是由液态的氯乙烯单体（VCM）经悬浮、乳液、本体或溶液法工艺聚合而成，其中悬浮工艺在世界PVC生产装置中大约占90％的比例。在世界PVC总产量中均

3、聚物也占大约90％的比例。PVC 是应用最广泛的热塑性树脂，可以制造强度和硬度很大的硬质制品如管材和管件、门窗和包装片材，也可以加入增塑剂制造非常柔软的制品如薄膜、片材、电线电缆、地板、合成革、涂层和其它消费性产品。硬质制品目前占PVC总消费量的65～70％，今后PVC消费量进一步增长的机会主要是在硬质制品应用领域。目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量的一半以上。2.基本性能      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500～20000。聚氯乙烯树脂为白色粉末，相对密度约1.4。聚氯乙烯塑料有较高的机械强度，良好的化学稳定性。  

4、    聚氯乙烯分子中含有大量的氯，使其具有较大的极性，同时具有很好的耐燃性。      聚氯乙烯塑料有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃烧和绝缘性能。但是对光和热的稳定性差。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时开始分解，130℃以上分解更快。受热分解出氯化氢气体，使其变色，由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紧外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后发脆。同时，上述良好的力学和化学性能迅速下降。解决的办法是在加工过程中加入稳定剂，如硬脂酸或其他脂肪酸的镉、钡、锌盐。      聚氯乙烯的抗冲击性能差,耐寒性不理想，硬质聚氯乙烯塑料的使用温度下限为-15℃，软

5、质聚氯乙烯塑料为-30℃。      聚氯乙烯的透水汽率很低。硬聚氯乙烯长期浸入水中的吸水率小于0.5％，浸水24小时为0.05％，选用适当增塑剂的软聚氯乙烯吸水率不大于0.5％。         聚氯乙烯室温下的耐磨性超过普通橡胶。      聚氯乙烯的电性能取决于聚合物中残留物的数量和各种添加剂。聚氯乙烯的电性能还与受热情况有关，当聚氯乙烯受热分解时，由于氯离子的存在而降低其电绝缘性。3.生产工艺简述 PVC树脂可以用悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合或溶液聚合四种基本工艺生产。聚合反应由自由基引发，反应温度一般为40～70OC，反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC树脂的分子量分布

6、影响很大。悬浮聚合生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广，一直是生产PVC树脂的主要方法，目前世界上90％的PVC树脂 (包括均聚物和共聚物) 都是出自悬浮法生产装置。美国悬浮法均聚PVC树脂的生产能力不断提高，1987年占84％，1996年为90％。PVC树脂生产技术已经十分成熟，近年来主要是针对已经基本定型的工艺技术进行一些改进。90年代中期以来有关PVC树脂工艺技术的专利集中在改进防结焦涂层、改进引发剂体系、改进乳化剂以及减少残留单体含量等方面。经过30多年的发展，我国已经建成包括先进的悬浮法、本体法和生产糊树脂的乳液法、微悬浮法等在内的工艺齐全的PVC树脂生产

7、装置。但是, 整个行业的技术水平还比较低。我国生产装置规模普遍较小，国外先进国家悬浮法装置生产规模一般在10～20万吨/年，在我国70余生产厂只有3套装置达到这样的规模；目前国外乙烯氧氯化法路线生产的PVC树脂已占90％以上的比例，发达国家基本淘汰了电石乙炔法路线，我国采用乙烯路线的PVC树脂仅占PVC树脂总能力的1/3。3.1悬浮聚合悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态，聚合反应在单体小液滴中进行。通常悬浮聚合反应