PVC簡(jiǎn)介
聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)式為[CH2-CHCl]n，是由氯乙烯單體通過自由基聚合而成的一種聚合物，英文名polyvinyl chloride，縮寫為PVC。聚氯乙稀樹脂為白色或淺黃色粉末，透明度勝于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯。它是世界上使用量最大的樹脂之一，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛， 其制品形式十分豐富，可分為硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚氯乙烯糊三大類。硬聚氯乙烯的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。主要用于管材、門窗型材、片材等擠出產(chǎn)品，以及管接頭、電氣零件等注塑件和擠出吹型的瓶類產(chǎn)品，它們約占聚氯乙烯65%以上的消耗。軟聚氯乙烯主要用于壓延片、汽車內(nèi)飾品、手袋、薄膜、標(biāo)簽、電線電纜、醫(yī)用制品等。聚氯乙烯糊約占聚氯乙烯制品的10%，主要用產(chǎn)品有搪塑制品等。
pvc粉狀樹脂可以按照粉狀樹脂的結(jié)構(gòu)不同分為緊密型和疏松型兩種：緊密型呈乒乓球狀，吸收增塑劑的能力低，主要用于硬質(zhì)PVC制品的生產(chǎn)；疏松型呈棉花團(tuán)狀，可大量吸收增塑劑，常用于軟質(zhì)PVC的生產(chǎn)。
聚氯乙稀有較好的電氣絕緣性能，可作低頻絕緣材料，其化學(xué)穩(wěn)定性也好。由于聚氯乙稀的熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)導(dǎo)致分解，放出HCL氣體，使聚氯乙稀變色，所以其應(yīng)用范圍較窄，使用溫度一般在-15~55度之間。
PVC按分子量的大小可分為通用型和高聚合度型兩大類。通用型PVC的平均聚合度為500～1800，高聚合度型PVC的平均聚合度則大于1800。常用的PVC樹脂大多為通用型。
PVC材料性質(zhì)
密度 1.38g/cm3 (加入了增塑劑和填料等的聚氯乙稀塑件的密度一般為1.15-2.00g/cm3)
楊氏彈性模量(E) 2900-3400 MPa
拉伸強(qiáng)度(σt) 50-80 MPa
Elongation @ break 20-40%
Notch test 2-5 kJ/m2
玻璃轉(zhuǎn)變溫度 87 °C
熔點(diǎn) 212 °C
Vicat B1 85 °C
導(dǎo)熱率 (λ) 0.16 W/m.K
熱膨脹系數(shù) (α) 8 10-5 /K
熱容 (c) 0.9 kJ/(kg•K)
吸水率 (ASTM) 0.04-0.4
Price 0.5-1.25 €/kg
聚氯乙烯的最大特點(diǎn)是阻燃，因此被廣泛用于防火應(yīng)用。但是聚氯乙烯在燃燒過程中會(huì)釋放出氯化氫和其他有毒氣體,例如二惡英。
聚氯乙烯的燃燒分為兩步。先在240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴，然后在400-470℃發(fā)生碳的燃燒。
物理和化學(xué)性質(zhì)
穩(wěn)定;不易被酸、堿腐蝕;對(duì)熱比較耐受
聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90％的硫酸、濃度為60％的硝酸和濃度20％的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80℃，于130℃開始分解變色，并析出HCl。
工業(yè)聚氯乙烯樹脂主要是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，但也包含一些結(jié)晶區(qū)域（約５％），所以聚氯乙烯沒有明顯的溶點(diǎn)，約在80℃左右開始軟化，熱扭變溫度（ 1.82MPa負(fù)荷下）為70-71 ℃，在加壓下150℃開始流動(dòng)，并開始緩慢放出氯化氫，致使聚氯乙烯變色（由黃變紅、棕、甚至于黑色）。工業(yè)聚氯乙烯重均相對(duì)分子質(zhì)量在4.8-4.8萬(wàn)范圍內(nèi)，相應(yīng)的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為2-1.95萬(wàn)。而絕大多數(shù)工業(yè)樹脂的重均相對(duì)分子質(zhì)量在10-20萬(wàn)，數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量在4.55-6.4萬(wàn).硬質(zhì)聚氯乙烯（未加增塑劑）具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐候性和耐燃性，可以單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬質(zhì)聚氯乙烯可以用增強(qiáng)材料。
PVC的合成
聚氯乙烯是由乙炔氣體和氯化氫合成氯乙烯，再聚合而成。在20世紀(jì)50年代前期是以乙炔電石法生產(chǎn)，50年代后期則轉(zhuǎn)向了原料充足、成本低廉的乙烯氧化法；目前世界上80%以上的PVC樹脂都是由此方法生產(chǎn)的。但到2003年后，因石油價(jià)格暴漲，乙炔電石法成本反而比乙烯氧化法還要低10%左右，所以PVC的合成工藝又轉(zhuǎn)向了乙炔電石法。
PVC是由液態(tài)的氯乙烯單體（VCM）經(jīng)懸浮、乳液、本體或溶液法工藝聚合而成，其中懸浮聚合工藝生產(chǎn)工藝成熟、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品品種多、應(yīng)用范圍廣，一直是生產(chǎn)PVC樹脂的主要方法，在世界PVC生產(chǎn)裝置中大約占90％的比例（在世界PVC總產(chǎn)量中均聚物也占大約90％的比例）。其次是乳液法，用于生產(chǎn)PVC糊樹脂。其聚合反應(yīng)由自由基引發(fā)，反應(yīng)溫度一般為40～70OC，反應(yīng)溫度和引發(fā)劑的濃度對(duì)聚合反應(yīng)速率和PVC樹脂的分子量分布影響很大。
懸浮聚合
懸浮聚合通過不斷進(jìn)行攪拌使單體液滴在水中保持懸浮狀態(tài)，聚合反應(yīng)在單體小液滴中進(jìn)行。通常懸浮聚合反應(yīng)為間歇聚合。
近年來(lái)各公司對(duì)PVC樹脂間歇懸浮聚合工藝的配方、聚合釜、產(chǎn)品品種和質(zhì)量不斷研究和改進(jìn)， 開發(fā)出各具特點(diǎn)的工藝技術(shù)，目前應(yīng)用較多的是Geon公司（原B.F Goodrichg公司）技術(shù)、日本信越公司技術(shù)、歐洲EVC公司技術(shù), 這三大公司的技術(shù)在1990年以來(lái)世界新增的PVC樹脂生產(chǎn)能力中各占大約21%的比例。
乳液聚合
乳液聚合與懸浮聚合基本類似，只是要采用更為大量的乳化劑，并且不是溶于水中而是溶于單體中。這種聚合體系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，從而得到粒徑很小的聚合物樹脂，一般乳液法生產(chǎn)的PVC樹脂的粒徑為0.1—0.2mm，懸浮法為20―200mm。引發(fā)劑體系與懸浮聚合也有所不同，通常是含有過硫酸鹽的氧化還原體系。干燥方法也設(shè)計(jì)成可以保持較小的粒徑的方式, 常常采用一些噴霧干燥劑。由于不可能將乳化劑完全除去，因此用乳液法生產(chǎn)的樹脂不能用于生產(chǎn)需要高透明性的制品如包裝薄膜或要求吸水性很低的制品如電線絕緣層。一般來(lái)說乳液聚合PVC樹脂的價(jià)格高于懸浮聚合的樹脂，然而需要以液體形式配料的用戶使用這種樹脂，如糊樹脂。在美國(guó)大部分乳液聚合的樹脂產(chǎn)品都是糊樹脂（又叫分散型樹脂），少量用于乳膠。在歐洲，各種乳液工藝也用于生產(chǎn)通用樹脂，尤其是壓延和擠出用樹脂。
本體聚合
本體法生產(chǎn)工藝在無(wú)水、無(wú)分散劑，只加入引發(fā)劑的條件下進(jìn)行聚合，不需要后處理設(shè)備，投資小、節(jié)能、成本低。用本體法PVC樹脂生產(chǎn)的制品透明度高、電絕緣性好、易加工，用來(lái)加工懸浮法樹脂的設(shè)備均可用于加工本體法樹脂。PVC本體工藝在80年代得到較大發(fā)展。但是，盡管從理論上說懸浮和本體聚合反應(yīng)工藝生產(chǎn)的樹脂可以用于相同的領(lǐng)域，實(shí)際上加工廠一般只使用其中之一，因?yàn)閼腋『捅倔w樹脂不能混合，即使少量混合也會(huì)因靜電效應(yīng)導(dǎo)致聚合物粉末的流動(dòng)性降低，而懸浮聚合樹脂更易得到的，因此大多數(shù)加工廠放棄了本體樹脂，近年來(lái)本體工藝出現(xiàn)了止步不前或衰退的狀態(tài)。
溶液聚合
在溶液聚合中，單體溶解在一種有機(jī)溶劑（如n－丁烷或環(huán)己烷）中引發(fā)聚合，隨著反應(yīng)的進(jìn)行聚合物沉淀下來(lái)。溶液聚合反應(yīng)專門用于生產(chǎn)特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物（通常醋酸乙烯含量在10～25％）。這種溶液聚合反應(yīng)生產(chǎn)的共聚物純凈、均勻，具有獨(dú)特的溶解性和成膜性。
PVC的性能
PVC的突出性能是力學(xué)強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性好、電絕緣性佳、印刷性和焊接性也很好，而且阻燃、價(jià)格低廉，軟硬度可以調(diào)節(jié)，可用于替代金屬和木材等。
PVC的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，加工性能不好，耐沖擊性低，耐老化、耐寒性都很差。
發(fā)展歷史
1912年，德國(guó)人Fritz Klatte合成了PVC，并在德國(guó)申請(qǐng)了專利，但是在專利過期前沒有能夠開發(fā)出合適的產(chǎn)品。
1926年，美國(guó)B.F. Goodrich公司的Waldo Semon合成了PVC并在美國(guó)申請(qǐng)了專利。
通用型PVC樹脂最早是在1935年由德國(guó)的Wacker公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，在第二次世界大戰(zhàn)中得到普遍應(yīng)用，用以緩解當(dāng)時(shí)鋼材的不足；而高聚合度PVC樹脂則是在20世紀(jì)60年代中期開發(fā)成功的。
PVC的主要危害
聚氯乙烯塑料制品中所添加的穩(wěn)定劑、增塑劑等通常有毒，日用聚氯乙烯塑料中的增塑劑，主要使用對(duì)苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等，這些化學(xué)品都有毒性，聚氯乙烯的防老劑硬脂酸鉛鹽也是有毒的。含鉛鹽防老劑的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶劑接觸會(huì)析出鉛。含鉛鹽的聚氯乙烯用作食品包裝與油條、炸糕、炸魚、熟肉類制品、蛋糕點(diǎn)心類食品相遇，就會(huì)使鉛分子擴(kuò)散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛裝食品，尤其不能盛裝含油類的食品。
聚氯乙烯塑料制品在制造或廢棄處理過程中會(huì)產(chǎn)生氯化氫氣體，二惡英、重金屬（鉛、鎘）等有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體健康造成一定的危害；焚燒或掩埋后，會(huì)造成對(duì)土壤和水源的污染。
PVC的主要用途
1.PVC一般軟制品。
利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等；利用注射成型機(jī)配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。
2.pvc薄膜。
PVC與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)可制成規(guī)定厚度的透明或有色薄膜。這些壓延成型的薄膜可以通過剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、廣告膜、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。同時(shí)。PVC薄膜是最好的三維表面膜制作材料。
3.PVC人造革。
有襯底的人造革是將PVC糊涂敷于布上或紙上，然后在100攝氏度以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜，再與襯底壓合而成。無(wú)襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來(lái)制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。
4.PVC泡沫制品。
軟質(zhì)PVC混煉時(shí)，加入適量的發(fā)泡劑做成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡PVC板材和異型材，可替代木材試用，是一種新型的建筑才材料。
5.PVC透明片材。
PVC中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。
6.PVC硬板和板材。
PVC中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀，然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。
7.PVC其它用途。
門窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國(guó)家已與木門窗鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場(chǎng)；仿木材料、代鋼建材（北方、海邊）；中空容器；一次性醫(yī)療器械產(chǎn)品。
世界上生產(chǎn)PVC的公司
日本信越公司（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.）
世界最大的PVC生產(chǎn)商。
德國(guó)雷諾麗特公司（Renolit AG）
是世界最大的PVC生產(chǎn)商之一。雷諾麗特（Renolit）集團(tuán)所屬的雷諾麗特-維爾克有限公司在全世界就有16個(gè)生產(chǎn)基地，2000多名員工。其生產(chǎn)的PVC膜，以其優(yōu)良的品質(zhì)遐爾聞名。
