聚乙烯合成工艺学
材料学院 高分子1002班 3100705054 王聪
聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride 简称PVC）树脂是由聚乙烯（Vinyl Chloride 简称VCM）单体聚合而成的热塑性高聚物,其分子式－(CH2-CHCl)n－，其中n表示平均聚合度。PVC为无定形聚合物，含结晶度5%-10%的微晶体，熔点为175℃。目前商品化的PVC树脂的平均相对分子质量范围在1.9×105-5.0×106（Xn=350-8000）之间。
PVC一般按聚合度式分子量不同划分不同的牌号。分子量的大小根据制品性能决定。软质制品要求较高的分子量，硬质制品不加或少加增塑剂则要求较低的分子量。聚氯乙烯分子量高，其力学性能好，但加工困难。聚氯乙烯分子量分布对加工性能和制品质量影响都很大，一般以窄分布或双峰分布为佳。
我国工业化生产的聚氯乙烯树脂以悬浮法及乳液法两种为主。聚氯乙烯广泛运用于塑料制品行业。以SG型树脂(疏松型)为例，1-3树脂主要用于、电缆、塑料拉料、鞋类加工领域；5-8树脂主要用于塑料门窗、塑钢门窗、上下水管穿线管、扣板、塑料管件、管材、农用薄膜、烟膜等加工领域。悬浮法树脂的型号与主要用途见表1-1。
表1-1  SG型树脂型号及用途
型号
级别
主要用途
SG-1
一级A
高点绝缘材料
SG-2
一级A
电绝缘材料、薄膜
一级B
一般软制品
SG-3
一级A
电绝缘产品、农用薄膜、人造革表面膜
一级B
全塑凉鞋
SG-4
一级A
工业和民用薄膜
一级B
软管、人造革、高强度管材
SG-5
一级A
透明制品
一级B
硬管、硬片、单丝、套管、型材
SG-6
一级A
唱片、透明片
一级B
硬板、焊条、纤维
SG-7
一级A
瓶子、透明片
一级B
硬质注塑管件、过氯乙烯树脂
SG-8
一级A
硬制品、真空容器内壁
PVC合成工艺
到目前为止，世界上PVC生产的聚合工艺主要有五种，即悬浮、本体、乳液、微悬浮及溶液聚合工艺。其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺，绝大部分均聚及共聚产品都是采用悬浮聚合工艺。以美国为例，PVC生产工艺中，悬浮聚合占87.8%，本体聚合占4.4%，乳液和微悬浮占6.4%，溶液聚合占1.4%。与美国相比，西欧乳液和本体聚合的比例较大，而日本则悬浮聚合占的比例较大。
PVC大分子是以头-尾连接的。由于聚合过程中产生副反应，脱氯化氢反应及氧化反应等因素导致大分子链段上有头-头连接，产生不饱和双键，形成带有氯原子的叔碳原子及形成各种长的支键和含氧基团，悬浮聚合的聚氯乙烯分子链约有30-50个支链。
PVC分子链上的氯原子与氯原子相对位置的不同有无规，间规和全同等构型，PVC以无规立构为主，所以基本上是无定型结构。全同立构极少，间同立构约占7.15%。它易形成细小的微晶。这种晶体使增塑剂难于进入，只有较高的温度才能形成结晶链段。
PVC合成工艺流程见图1-1。
图1-1  PVC合成简单工艺流程图
PVC树脂的性能
PVC材料是一种非结晶性材料，刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。它具有不易燃性、高强度、高耐侯性以及优良的几何稳定性。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树脂的分子量、洁净度、软化点等物理性能随聚合反应条件（温度）而变化。一般而言，PVC树脂的性能见表1-2。
表1-2  PVC树脂主要性能
项目
性能
物理性能
折射率nD20=1.544，密度1.35~1.45g/cm3，表现密度0.40-0.65g/m3，比热容1.045~1.463j/(g·℃)，热导率2.1KW/(m·K)
颗粒大小：悬浮聚合60~150um，本体聚合30~80um，糊树脂0.1~2um。掺混20~80um
热性能
85℃以下呈玻璃态，85~175℃呈粘弹态，无明显熔点，175~190℃为熔融状态，190~200℃属粘流态
脆化点-50~60℃，软化点75~85℃，玻璃化转变温度在80℃上下，100℃以上开始分解，180℃以上快速分解，200℃以上剧烈分解并变黑
燃烧性能
PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出HCL、CO和苯等低分子量化合物；离火自熄
电性能
耐电击穿，可用于10KV低压电缆
老化性能
较耐老化，但在光照（尤其光波长为270~310nm时）和氧气作用下会缓慢分解，释放HCl，形成羰基、共轭双键而变色
化学稳定性
在酸、碱和盐类溶液中较稳定
耐溶剂性
除了芳烃（苯、二甲苯）、苯胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、含氯烃（二氯甲烷、四氯化碳、氯乙烯）、酮、酯类以外，对水、酒精和汽油等均稳定。
耐磨性
室温下耐磨性超过硫化橡胶
未来发展方向
从我国PVC行业发展现状看来，情形不容乐观。未来几年，随着我国市场进一步成熟和完善，我国聚氯乙烯行业需要采取各种方法，提高行业整体竞争能力，促进我国氯碱工业健康快速发展。
1、企业要向规模化、大型化和集约化发展
随着世界经济一体化进程加快和我国加入WTO，我国聚氯乙烯企业将面临越来越大的竞争压力，企业规模大小将直接影响竞争能力。近年来，我国聚氯乙烯企业再次掀起扩产高潮。在2005年前，我国聚氯乙烯行业计划新增加的生产能力将达200万t/a左右。未来几年，我国将发展几个大规模聚氯乙烯重点生产企业，增强企业在市场中的竞争能力。
2、促进生产工艺进步，提高企业经济效益
未来我国聚氯乙烯生产工艺要向多样化发展，要采用先进的生产方法，积极引进和采用先进的二氯乙烷法，单纯的电石法工艺将逐步淘汰。要提高聚氯乙烯生产装置的性能，改进聚合釜，以适应先进的生产方法。生产控制也要现代化，要大力推广和普及计算机控制系
统，积极开发应用先进的自动化控制系统。这些先进的控制手段不仅能保证产品的质量，而且有利于降低生产物耗和能耗，提高生产装置的安全运行性能。
3、产品要向专业化、多样化和高附加值方向发展
我国加入WTO后，市场竞争将日益趋于白热化。我国一些生产规模较小生产质量差和
牌号较少的聚氯乙烯企业必将遭到淘汰，就是那些目前具有一定生产规模、科研开发力量较强、经济效益较好的的企业也将面临巨大的压力。
面对激烈的市场竞争，现在国内大多数聚氯乙烯企业都在积极利用自身的科技力量并联合相关的科研院所进行合作开发各种专用和高性能树脂，努力提高现有树脂的产品质量，使产品在应用领域、加工性能和使用效能等方面满足用户的要求。生产企业要积极树立企业品牌，增加产品的附加值，提供质优价廉的产品，努力扩大市场份额，提高企业的竞争和生存能力。
    4、经营理念要现代化
企业的经营理念要现代化，不要满足单纯销售自己生产的产品，而是要充分利用自身的生产、科研、销售和资金等方面的综合优势，引导市场价格走向，使企业在激烈的市场竞争中处于有利地位，获得最大的经济利益。

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