材料科學(xué)概論之聚氯乙烯

1、材料科學(xué)概論之聚氯乙烯第1頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn) 以聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)為基礎(chǔ)原料 與穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、 潤(rùn)滑劑、著色劑及其他改性劑配合的聚氯乙烯塑料是目的品種和數(shù)量最多的五大通用塑料之，其產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有強(qiáng)度高、耐腐 蝕性好、加工簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、容易改性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工、 電子、建筑、機(jī)械及輕工等部門(mén)。尤其是硬質(zhì)聚氯乙烯制品具有優(yōu)越的阻燃性、電絕緣性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、強(qiáng)度大、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，近幾年來(lái)發(fā)展很快，大量用來(lái)制造管材、板材、異型材，尤其是當(dāng)前中國(guó)政府部門(mén)大力推

2、廣的、用以替代金屬門(mén)窗的聚氯乙烯塑料門(mén)窗。 第2頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn) 聚氯乙烯發(fā)展至今已經(jīng)歷了100多年的歷史，早在1835年，法國(guó)化學(xué)家V.Regnauh就用苛性鉀酒精溶液處理1,2二氯乙烷合成了氯乙烯。1872 年德國(guó)的E.Bauman發(fā)現(xiàn)盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于陽(yáng)光下會(huì)由低粘度的液體轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶的白色粉末，而且發(fā)現(xiàn)這些固體的化學(xué)穩(wěn)定性很好，不為酸堿等試劑浸蝕。這是關(guān)于聚氯乙烯的首次文獻(xiàn)記錄。真正開(kāi)始現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)氯乙烯的是1912年德國(guó)F. Klatt發(fā)現(xiàn)乙炔和氯化氫經(jīng)催化加成可制 得氯乙烯。由于當(dāng)時(shí)對(duì)聚氯乙烯的

3、特性，特別是其在160還不軟化，再升溫也不會(huì)流動(dòng)，但到180就開(kāi)始分解的加工行為了解甚少，因此限制了它的加工應(yīng)用。直到20世紀(jì)30年代初，隨著聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑和增塑劑的出現(xiàn)，特別是聚氯乙烯熱穩(wěn)定化技術(shù)和增塑技術(shù)的發(fā)展，為聚氯乙烯的加工和應(yīng)用提供了廣闊的前景，才引起了各國(guó)的重視。 第3頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn) 二次世界大戰(zhàn)中，交戰(zhàn)雙方都看到丁聚氯乙烯的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。作為電線(xiàn)絕緣材料它不僅是橡膠的代用品，而且在耐油性、耐燃性、耐濕熱等性能上超過(guò)當(dāng)時(shí)其他所有的絕緣材料，作為潛艇電線(xiàn)絕緣來(lái)說(shuō)是唯一可選用的材料。為了適應(yīng)戰(zhàn)時(shí)重要物資的特殊

4、需要，聚氯乙烯的聚合方法也開(kāi)始由乳液聚合向懸浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大戰(zhàn)之后，聚氯乙烯轉(zhuǎn)向民用，打升了更為廣闊的應(yīng)用天地，聚氯乙烯的生產(chǎn)進(jìn)入更為迅速的發(fā)展階段。石油工業(yè)的深入開(kāi)發(fā)，為聚氯乙烯生產(chǎn)的迅速擴(kuò)展帶來(lái)了新的活力，同時(shí)聚氯乙烯生產(chǎn)、穩(wěn)定、增塑、加工、機(jī)械等相關(guān)技術(shù)的研究也進(jìn)入了一個(gè)前所未有的空前高漲和繁榮時(shí)期。 由于聚氯乙烯生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，聚氯乙烯工業(yè)與氯堿工業(yè)、熱穩(wěn)定劑工業(yè)、增塑劑工業(yè)、聚氯乙烯制品加工業(yè)以及加工機(jī)械制造業(yè)等聯(lián)成一體， 形成相互關(guān)聯(lián)的新興產(chǎn)業(yè)群體。這一群體不僅對(duì)化學(xué)工業(yè)有舉足輕重的影響，就是在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中也占有一定地位。第4頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日

5、，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.1 聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn) 11.1.1 種類(lèi) 聚氯乙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝方法眾多，不同生產(chǎn)工藝方法制備的聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能存在較大差異性，而不同的結(jié)構(gòu)、性能適合于不同加工工藝、 制品使用性能，各種類(lèi)型的聚氯乙烯樹(shù)脂制備大致如下表所示。 聚氯乙烯分類(lèi) 聚氯乙烯PVC通用樹(shù)脂（懸浮法、本體法）分散型樹(shù)脂（乳液法）糊樹(shù)脂（乳液法、微懸浮法）溶液樹(shù)脂（溶液法）第5頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.1 聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn) 11.1.2 制造方法 聚氯乙烯是以氯乙烯為單體在引發(fā)劑的作用

6、下 脂。其基本反應(yīng)式表示如下： nCH2=CHCl -(-CH2-CH-)n-A. 原料 Cl 聚氯乙烯的單體為氯乙烯(又稱(chēng)一氯乙烯)，微溶于水，溶于大多數(shù)普通有機(jī)溶劑如乙醇、乙醚、苯等， 在常溫常壓下為無(wú)色氣體， -13.9 時(shí)液化為無(wú)色液體。氯乙烯常用的工業(yè)生產(chǎn)方法有：乙炔法、乙烯乙炔聯(lián)合法、乙烯氧氯化法。無(wú)論哪一種方法，所用乙炔或乙烯都必須是高純度的。乙炔法 工業(yè)上生產(chǎn)氯乙烯最早的方法是采用電石(CaC2)加水產(chǎn)生乙炔，乙炔經(jīng)精制后，與氯化氫在120180，氯化汞的作用下制備氯乙烯。此法生產(chǎn)規(guī)模受限制，生產(chǎn)成本高，操作危險(xiǎn)性大，引發(fā)劑毒性大，日前已逐漸淘汰。第6頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，

7、5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)A. 原料乙烯、乙炔聯(lián)合法(烯炔聯(lián)合法) ：聯(lián)合法分兩種。一為電石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，綜合利用二氯乙烷的副產(chǎn)物氯化氫與電石乙炔合成氯乙烯。這種方法在20世紀(jì)60年代出電石乙炔向乙烯氧氯化法過(guò)渡時(shí)期應(yīng)用很普遍，但現(xiàn)在絕大部分已被氧氯法替代。另一種方法與前一種方法基本原理相同，只是原料來(lái)源于石油化學(xué)工業(yè)，將石腦油裂解得到乙烯、乙炔的混合氣體，經(jīng)精制后，制備氯乙烯。乙烯氧氯化法：用乙烯、氯氣或氯化氫為原料合成氯乙烯，是工業(yè)上制備氯乙烯的最主要方法。所謂氧氯化法就是在引發(fā)劑存在下將氯化氫的氧化和烴的氯化一步進(jìn)行的方法。氧氯

8、化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化法三種。目前工業(yè)上絕大部分氯乙烯生產(chǎn)采用二步法，三步法很少采用，一步法在技術(shù)路線(xiàn)上和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于二步法，是今后生產(chǎn)發(fā)展方向。 第7頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 自1931年德國(guó)BASF公司用乳液法首先實(shí)現(xiàn)聚氯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)， 1933年美國(guó)Bakelite公司采用氯乙烯溶液聚合法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1941年 美國(guó)Goodrich公司首創(chuàng)懸浮法進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，1956年法國(guó)Pechiney Saint Gobain (PSG)公司實(shí)現(xiàn)了氯乙烯本體聚合的工業(yè)化，并于1964年

9、開(kāi)發(fā)成功兩段本體聚合法。懸浮聚合法后處理簡(jiǎn)便、得到的聚氯乙烯樹(shù)脂性能良好，已成為生產(chǎn)聚氯乙烯的主要生產(chǎn)方法。 中國(guó)從1958年開(kāi)始，由錦西化工廠(chǎng)、上海天原化工廠(chǎng)、北京化工二廠(chǎng)等先后實(shí)現(xiàn)了懸浮聚合法聚氯乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。 第8頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (1)乳液聚合法 乳液聚合法生產(chǎn)的是聚氯乙烯糊狀樹(shù)脂，是最先工業(yè) 化的生產(chǎn)方法，乳液聚合在以水為分散介質(zhì)(連續(xù)相)的乳液中進(jìn)行，所用的表面活性劑(乳化劑)要求乳化力強(qiáng)而穩(wěn)定性好，常用的有十二烷基苯磺酸鈉、十二醇硫酸鈉、硬脂酸銨等。聚合時(shí)采用水溶性的引發(fā)劑如過(guò)硫酸銨、過(guò)硫

10、酸鉀等。聚合反應(yīng)在乳膠粒內(nèi)部進(jìn)行。 乳液聚合的特點(diǎn)是聚合速度快、體系穩(wěn)定、容易控制，在聚合過(guò)程中能迅速進(jìn)行熱交換，可以有效地控制反應(yīng)溫度，因此不會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱，也不會(huì)發(fā)生爆聚，易于連續(xù)化生產(chǎn)。但由于乳液固含量低，一般為3840， 產(chǎn)品顆粒細(xì)，其后處理復(fù)雜，能耗高、成本高，產(chǎn)品中雜質(zhì)含量高，使樹(shù)脂的電絕緣性、熱穩(wěn)定性、透明性和樹(shù)脂的顏色變差，從而限制了使用范圍。20世紀(jì)50年代后，乳液聚合法逐漸被懸浮聚合法替代，但對(duì)于某些特殊用途，如用于人造革、各種膠乳涂料和糊狀樹(shù)脂仍用乳液法生產(chǎn)。 早期的乳液聚合有間歇式和連續(xù)式兩種方法，如下圖所示氯乙烯連續(xù)乳液聚合工藝流程。連續(xù)式成本低，熱穩(wěn)定性較差；間歇式

11、操作簡(jiǎn)便，設(shè)備與懸浮法相同，樹(shù)脂質(zhì)量較好。第9頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第10頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (1)乳液聚合法 目前新開(kāi)發(fā)的聚合方法主要有：種子乳液聚合、微懸浮聚合、種子微懸浮聚合、微乳液聚合、溶脹聚合等，下面就種子乳液聚合作簡(jiǎn)單介紹。 在種子乳液聚合中，首先制備聚合用的聚氯乙烯細(xì)微乳膠種子，細(xì)微乳膠種子的制備與乳液聚合生產(chǎn)聚氯乙烯過(guò)程相似，但產(chǎn)生的種子顆粒直徑為 0.10.4m，要比乳液聚合聚氯乙烯小而均勻，固含量控制在3642。種子有

12、一定“壽命”，一般在1周內(nèi)使用，新鮮種子活性高，反應(yīng)速度快，制備好的種子儲(chǔ)存待用。種子乳液聚合比一般乳液聚合用的表面活性劑量要少，僅為通常所需量的2540 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行種子乳液聚合，聚合時(shí)加入單體量1.52.5的細(xì)微乳膠種子，聚合過(guò)程中不斷添加適量氯乙烯單體和表面活性劑，其添加速度要求不致引起凝聚和產(chǎn)生新的膠束，在水溶性引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合。種子乳液聚合法生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒大小分布范圍較窄，乳膠穩(wěn)定，固含量可達(dá)65。此種聚合方法的關(guān)鍵是控制決定產(chǎn)品質(zhì)量和加工特性的種子增長(zhǎng)和新生粒子比例。氯乙烯種子乳液聚合流程如下圖所示。 第11頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11

13、章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第12頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (2)懸浮聚合 自懸浮聚合法聚氯乙烯工業(yè)化以來(lái)，由于其工藝穩(wěn)定， 操作簡(jiǎn)便，后處理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，產(chǎn)品雜質(zhì)含量少，樹(shù)脂質(zhì)量好，用途廣，已成為聚氯乙烯生產(chǎn)的主要方法。氯乙烯懸浮聚合是將壓縮成液體的氯乙烯，在攪拌作用下分散到含有分散劑的去離子水介質(zhì)中，形成懸浮液，使用油溶性引發(fā)劑，每1個(gè)液滴相當(dāng)于1個(gè)小本體聚合體系，溶于單體中的引發(fā)劑在聚合溫度下分解，引發(fā)氯乙烯聚合反應(yīng)。常用的分散劑有聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、 明膠等，分散劑的

14、用量和種類(lèi)對(duì)聚氯乙烯的粒子大小、分布、形態(tài)和孔隙率有很大影響，這些因素影響樹(shù)脂密度、吸收增塑劑的性能和加工性能，一般采用復(fù)合分散劑，既能降低表面張力，又具有較強(qiáng)的保膠能力。典型的氯乙烯懸浮聚合工藝流程如下圖所示。第13頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第14頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (3)本體聚合 氯乙烯的本體聚合(MPVC)既不用水作介質(zhì)也不用分散劑，只用單體和可溶于單體的引發(fā)劑。和一般聚合物生產(chǎn)工藝相比，具有工藝簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，聚合物中幾乎不合雜

15、質(zhì)，樹(shù)脂質(zhì)量高，樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性較高，透明性好。 但本體聚合存在聚合反應(yīng)熱難以導(dǎo)出，不容易調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，生產(chǎn)過(guò)程可能出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象，釋出的氯化氫使聚合物變黃，況且反應(yīng)生成的聚氯乙烯不溶于單體，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，聚氯乙烯含量不斷增加，反應(yīng)器內(nèi)的傳 熱系數(shù)就會(huì)急劇下降，排除反應(yīng)熱將變得更加困難。因此氯乙烯本體聚合法發(fā)展緩慢，直到1964年法國(guó)PSG公司開(kāi)發(fā)成功兩段本體聚合法生產(chǎn)工藝后，才得到長(zhǎng)足發(fā)展。 第15頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (3)本體聚合 兩段本體聚合反應(yīng)分兩段進(jìn)行。第一段為頸聚合，在預(yù)聚合反應(yīng)器中進(jìn)行，加入單

16、體為總量的1/31/2，以高活性的過(guò)氧化物作引發(fā)劑，高速攪拌， 反應(yīng)溫度在4070，聚合轉(zhuǎn)化率控制在812，制成種子粒子。第二段為后聚合，將預(yù)聚和得到的種子粒子全部轉(zhuǎn)人反應(yīng)器中，再將剩下的單體全部加入，補(bǔ)足引發(fā)劑，進(jìn)行種子粒子的增長(zhǎng)聚合，聚合總轉(zhuǎn)化率可達(dá) 7090，聚合反應(yīng)結(jié)束。二段法本體聚合生產(chǎn)工藝成功地解決了傳熱、 粘釜、控制和樹(shù)脂質(zhì)量等一系列問(wèn)題。使樹(shù)脂的生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低、樹(shù)脂質(zhì)量不斷提高。目前國(guó)外有Hoechst公司(德國(guó))、BP公司(英國(guó))、 Goodrich Chemical公司(美國(guó))等20多家廠(chǎng)商生產(chǎn)，中國(guó)宜賓天原化工 廠(chǎng)，從法國(guó)Atochem公司引進(jìn)了此生產(chǎn)工藝技術(shù)，已經(jīng)投

17、人生產(chǎn)。氯乙烯兩段法本體聚合工藝流程如下圖所示。 第16頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)第17頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)B. 聚合 (4)溶液聚合 1933年美國(guó)Bakelite公司采用氯乙烯溶液聚合法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，氯乙烯的溶液聚合是將氯乙烯溶于溶劑中，溶劑以環(huán)己烷、 苯、甲苯、烷烴、丙酮、四氫呋喃為主，在過(guò)氧化物引發(fā)劑存在下進(jìn)行聚合，聚合反應(yīng)溫度保持在40，反應(yīng)密閉操作。溶液聚合散熱容易，聚合反應(yīng)容易控制，得到的聚合物相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄、化學(xué)組成均勻。但由于溶

18、劑具有鏈轉(zhuǎn)移劑作用，溶液聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量和聚合速率均不高， 不宜用作一般成型，且生產(chǎn)成本高，通常只作罐頭涂料等特殊用途。 第18頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn) 以聚氯乙烯樹(shù)脂為基礎(chǔ)原料，添加穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤(rùn)滑劑、 著色劑及其他改性助劑，可生產(chǎn)兩種截然不同性能與用途的聚氯乙烯塑料即硬質(zhì)制品和軟質(zhì)制品兩大類(lèi)，一般添加增塑劑大于30的為軟質(zhì)制品，小于10或不加的為硬質(zhì)制品，介于兩者之間的稱(chēng)半硬質(zhì)制品或半軟質(zhì)制品。 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，聚氯乙烯在熱塑性塑料市場(chǎng)中仍占有近20的份額。 聚氯乙

19、烯主要用于制造各種管材、管件、板材、異型材、電線(xiàn)電纜、片材、薄膜與包裝材料、裝飾材料、仿革材料、醫(yī)用材料和其他材料。 在整個(gè)聚氯乙烯塑料應(yīng)用中，消耗量最大的是電線(xiàn)電纜料，下面就聚氯乙烯電纜料的生產(chǎn)作介紹。 第19頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料屬軟質(zhì)制品，要求有較高的柔軟性、耐寒性、耐老化性、耐熱性、電絕緣性、自熄性等，因此在選擇樹(shù)脂及助劑時(shí)應(yīng)充分考慮到其特殊性能要求，適當(dāng)制定符合要求的配方及工藝。 A樹(shù)脂 目前中國(guó)生產(chǎn)的聚氯乙烯樹(shù)脂大部分采用懸浮聚合法生產(chǎn)，懸

20、浮聚合生產(chǎn)樹(shù)脂按顆粒形態(tài)來(lái)分有疏松型與緊密型，中國(guó)以疏松型樹(shù)脂為主、國(guó)產(chǎn)疏松型樹(shù)脂按聚合度的大小分為8個(gè)型號(hào)：SG-1SG-8。自SG-1到SG-8，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸變小。由于電線(xiàn)電纜的特殊要求，選擇樹(shù)脂時(shí)采用相對(duì)分子質(zhì)量大，電絕緣性好的電氣級(jí)樹(shù)脂SG-1、SG-2、SG-3，有的廠(chǎng)商生產(chǎn)的樹(shù)脂牌號(hào)直接以聚合度表示，一般用作電線(xiàn)電纜的聚氯乙烯樹(shù)脂聚合度為 10001300，有時(shí)甚至更高。 第20頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 B穩(wěn)定劑 聚氯乙烯在加工和使用過(guò)程中，出于受熱、氧、光

21、等因素的影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)生熱降解和老化而影響制品的加工性能和使用壽命。因此在聚氯乙烯配方中需添加熱穩(wěn)定劑、抗氧劑和紫外光吸收劑等，這對(duì)經(jīng)常使用于熱環(huán)境或戶(hù)外的電線(xiàn)電纜料顯得尤為重要。聚氯乙烯在接近90時(shí)便開(kāi)始分解，放出氯化氫，隨溫度升高，分解速度加快，最后導(dǎo)致聚氯乙烯變黃、變黑，并嚴(yán)重污染環(huán)境，威脅人體健康。而電線(xiàn)電纜料的加工溫度在150200之間，因此必須添加穩(wěn)定劑防止樹(shù)脂降解。聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑主要有鉛鹽系列，有機(jī)錫系列，鋇、鉻、鋅復(fù)合穩(wěn)定劑系列，硬脂酸鹽系列，復(fù)合鹽系列及輔助穩(wěn)定劑等。對(duì)于電線(xiàn)電纜料一般采用鉛鹽系列加輔助穩(wěn)定劑。 第21頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期

22、四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 C. 增塑劑 由于電線(xiàn)電纜料屬軟質(zhì)制品，因此必須加入較多增塑劑，以提高制品的柔軟性，聚氯乙烯的增塑劑品種很多，有石油系增塑劑，煤焦油系增塑劑， 植物油系增塑劑及合成酯類(lèi)增塑劑(醇與羧酸合成產(chǎn)物)。常用的增塑劑主要是合成酯類(lèi)，其中鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯 (DBP)、癸二酸二辛酯( DOS )等尤為重要。增塑劑選擇應(yīng)首先考慮與聚氯乙烯相容性較好、溶解度參數(shù)相近的增塑劑，并應(yīng)考慮到電線(xiàn)電纜對(duì)耐寒性、電絕緣性能、阻燃性特點(diǎn)及加工工藝可行性與成本等因素的要求，有時(shí)為了取得良好的工藝性能和使

23、用性能，并盡可能降低成本，可采用多種增塑劑并用，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。 第22頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 D填充劑 在聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料生產(chǎn)配方中，為了改進(jìn)材料的電絕緣性能和高溫下的形變，降低材料的生產(chǎn)成本，要添加較多的填充劑，填充劑的品種很多，主要有無(wú)機(jī)碳酸鹽、硫酸鹽、氧化物、水合氧化物等，在聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料中主要添加陶土、燃燒高嶺土、碳酸鈣等。影響填充劑填充效果的主要因素有填充劑粒子的大小、形狀、表面性能和結(jié)構(gòu)性。選擇填充劑時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)材料性能的影響、價(jià)格、吸附性、純度及對(duì)加工

24、工藝性能的影響。 第23頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 E潤(rùn)滑劑 聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料中加潤(rùn)滑劑的主要作用是防止粘在加工設(shè)備和模具上，提高電線(xiàn)生產(chǎn)時(shí)放線(xiàn)速度，因此選擇一些與聚氯乙烯相容性較差，容易析出在線(xiàn)纜表面形成一層膜的物質(zhì)。常用的潤(rùn)滑劑有硬脂酸、硬脂酸鹽及各種蠟(聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟等) F著色劑 聚氯乙烯電線(xiàn)電纜中經(jīng)常用不同的顏色來(lái)標(biāo)志不同的用途，因此有著色要求。選擇著色劑時(shí)要考慮多種因素：具有所需色澤和一定的覆蓋力；能滿(mǎn)足工藝過(guò)程的要求，容易分散；要考慮著色劑對(duì)制品性能

25、要求；不干擾其他助劑發(fā)揮作用。 第24頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.1 物料組成 G其他助劑 除上述各種助劑外，在聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料中還經(jīng)常加人一些其他助 劑，如為防止靜電作用而加入抗靜電劑；為防止制品發(fā)霉而加人防霉劑；有特殊需要時(shí)還加入一些防白蟻劑、防鼠劑等。 第25頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.2 加工方法 電線(xiàn)電纜料的加工過(guò)程主要步驟如下：A物料配制 原材料在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中可

26、能會(huì)混入雜質(zhì)、吸潮、結(jié)團(tuán)或發(fā)生其它不希望的現(xiàn)象，為了使生產(chǎn)順利進(jìn)行，保證制品質(zhì)量，需要對(duì)原材料進(jìn)行處理。 為廠(chǎng)保證設(shè)備不受損壞及制品質(zhì)量，對(duì)于原材料中的機(jī)械雜質(zhì)可以經(jīng)過(guò)過(guò)篩、過(guò)濾和磁選；對(duì)塊狀或顆粒較大的助劑按需要進(jìn)行粉碎、研磨；含水分、揮發(fā)物過(guò)多的助劑(如填充劑、增塑劑)對(duì)制品外觀及內(nèi)在質(zhì)量影響較大，必須進(jìn)行干燥處理；有些增塑劑粘度較大(特別在室溫較低的冬季，甚至可能結(jié)塊)，影響增塑劑向樹(shù)脂顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度，有必要進(jìn)行預(yù)熱； 著色劑一般用量較少，難以分散均勻，常將著色劑配制成色母料或色漿后使用，以減少配料誤差并有利于物料混合均勻；穩(wěn)定劑和粉狀填充劑等助劑的固體粒子在樹(shù)脂中分散比較困難，且容

27、易造成粉塵飛揚(yáng)，影響加料的準(zhǔn)確性及人體健康，可采用密閉管道輸送。各種原材料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，然后按設(shè)計(jì)的配方精確稱(chēng)量、進(jìn)行配料。 第26頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.2 加工方法 B混合 混合是在混合設(shè)備內(nèi)將配制好的各種物料通過(guò)擴(kuò)散、對(duì)流、剪切等作用，使物料各組分之間相互混雜和分散，并具有初塑化效果。聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料生產(chǎn)時(shí)，一般采用高速捏合機(jī)(混合機(jī))進(jìn)行混合，為了增加混合效果，混合時(shí)設(shè)備外夾套內(nèi)可通入蒸汽或?qū)峤橘|(zhì)使物料加熱達(dá)到一定溫度 (必須充分考慮到由于物料在高速剪切作用下會(huì)大量生熱)，

28、但必須控制在物料粘流溫度以下，以防止設(shè)備內(nèi)物料因溫度太高而結(jié)塊(嚴(yán)重時(shí)甚至引起物料降解)，影響操作及制品質(zhì)量；混合終了應(yīng)使物料達(dá)到所需的分散程度和均勻程度。為保證操作連續(xù)進(jìn)行及制品質(zhì)量，混合結(jié)束后，物料必須充分冷卻、散熱，以防結(jié)塊降解。 第27頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.2 加工方法 C塑化 物料在完成混合后，進(jìn)入塑化階段，塑化是在高于樹(shù)脂粘流溫度和強(qiáng)烈剪切作用下進(jìn)行，是復(fù)雜的再混合過(guò)程，聚氯乙烯電線(xiàn)電線(xiàn)料塑化是一個(gè)物理過(guò)程。塑化采用的設(shè)備有開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)，大型廠(chǎng)商一般采用密煉

29、機(jī)或擠出機(jī)塑化，但不管采用何種設(shè)備、為保證塑化效果，必須嚴(yán)格控制塑化溫度在樹(shù)脂粘流溫度(Ti)以上、分解溫度(Td)以下進(jìn)行，如果溫度太低，無(wú)法進(jìn)行有效塑化，溫度太高將造成樹(shù)脂發(fā)生降解或交聯(lián)等化學(xué)變化，對(duì)制品的成型和制品的性能帶來(lái)不良影響。 塑化的終點(diǎn)可以取樣測(cè)試樣品的均勻與分散程度，或通過(guò)取樣測(cè)試樣品的機(jī)械性能，實(shí)際操作過(guò)程中可以通過(guò)嚴(yán)格控制工藝條件和根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。 第28頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)33分，星期四第11章 聚氯乙烯及聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11. 2 聚氯乙烯電纜料生產(chǎn)11.2.2 加工方法 D造粒 經(jīng)塑化均勻的物料，通過(guò)擠出機(jī)擠出造?；蜷_(kāi)煉機(jī)開(kāi)片切粒，得到所需的聚氯乙烯電線(xiàn)電纜料。目前比較先進(jìn)的造粒方法是通過(guò)分段式擠出機(jī)熱切粒(磨面切粒)，造好粒子經(jīng)冷卻、風(fēng)送進(jìn)入儲(chǔ)槽，經(jīng)混批后，計(jì)量、包裝、 入庫(kù)。