聚乙烯基塑料

關(guān)于聚乙烯基塑料第1頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料PVC是由氯乙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚合物。在20世紀(jì)60年代以前是產(chǎn)量最大的樹(shù)脂品種，60年代后退居第二位。近年來(lái)，由于PVC合成原料豐富、合成路線的改進(jìn)、樹(shù)脂中氯乙烯單體含量的降低，價(jià)格低廉，在化學(xué)建材等應(yīng)用領(lǐng)域中的用量日益擴(kuò)大，其需求量增加很快，地位逐漸加強(qiáng)。

概況第2頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料分類通用型→

平均聚合度為500-1500高聚合度→平均聚合度為大于1700以上按相對(duì)分子質(zhì)量的大小按形態(tài)不同粉狀→用于生產(chǎn)壓延和擠出制品糊狀→用于人造革、壁紙、兒童玩具及乳膠手套按樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同緊密型→用于硬制品的生產(chǎn)疏松型→用于軟制品的生產(chǎn)第3頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料新牌號(hào)舊牌號(hào)K值特性黏度平均聚合度用途SG-1SG-2SG-3SG-4SG-5SG-6SG-7－XS（J）-1XS（J）-2XS（J）-3XS（J）-4XS（J）-5XS（J）-677～7575～7373～7171～6968～6665～6362～60154～144143～136135～127126～118117～107106～9695～851800～16501650～15001500～13501350～12001150～1000950～850850～750高級(jí)絕緣材料絕緣材料、軟制品絕緣材料、膜、鞋膜、軟管、人造革硬管、型材硬管、纖維、透明片吹塑瓶、透明片、注塑PVC樹(shù)脂的牌號(hào)、特性及用途

第4頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料單體一、主要原料

氯乙烯CH2＝CHCl

常溫常壓下是帶有乙醚香味的無(wú)色氣體，容易液化。來(lái)源

乙炔電石法路線聯(lián)合法路線→目前生產(chǎn)氯乙烯的主要路線乙烯氧氯化法→新的路線第5頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料1.聚合原理二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝（一）聚合原理與方法聚合機(jī)理：自由基聚合引發(fā)劑：油溶性的偶氮類、有機(jī)過(guò)氧化物類或氧化-還原引發(fā)體系。鏈增長(zhǎng)方式：頭-尾相連存在問(wèn)題：增長(zhǎng)鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的主要因素，這種轉(zhuǎn)移隨溫度的升高而加快。第6頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚合實(shí)施方法選擇二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝本體聚合

有凝膠效應(yīng)而產(chǎn)生“自動(dòng)加速”懸浮聚合

具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益好、用途廣泛等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。乳液聚合反應(yīng)速度快，以糊狀形式應(yīng)用，缺點(diǎn)是后處理麻煩。溶液聚合

生產(chǎn)成本高，除特殊涂料生產(chǎn)使用外，其應(yīng)用較少。（一）聚合原理與方法80%～85%的PVC樹(shù)脂是通過(guò)懸浮聚合合成的，其次是乳液聚合合成的。第7頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益好、用途廣泛等，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。在樹(shù)脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂的孔隙率提高了300%以上，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的樹(shù)脂，其單體氯乙烯的殘留量由原來(lái)的0.1%降到了0.0005%以下。同時(shí)，設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)、大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制，使批次之間樹(shù)脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。另外，清釜技術(shù)、大釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，減少了開(kāi)釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)、冷凝或吸收方法汽提產(chǎn)品和處理廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯單體的消耗。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第8頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件

氯乙烯單體純度在99.9%以上，其他雜質(zhì)的含量如表。

乙炔→參與聚合后，形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度，還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞，“魚(yú)眼”增多。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝組分含量，%組分含量，%組分含量，%乙烯丙烯乙炔丁二烯0.00020.00020.00020.00021-丁烯-3-炔乙醛二氯化物水0.000100.00010.005HCl鐵00.00001第9頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件引發(fā)劑多用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮類引發(fā)劑，復(fù)合使用，效果比單獨(dú)使用好，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度均勻，操作更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同時(shí)使生產(chǎn)安全。工業(yè)生產(chǎn)中聚合時(shí)間一般控制在5～10h，應(yīng)用選擇t1/2為2～3h的引發(fā)劑。如果采用復(fù)合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的為t1/2為1～2h，另一種引發(fā)劑的t1/2為4～6h。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第10頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件分散劑

明膠、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等。

明膠→用量為單體量的0.05%～0.2%，所得樹(shù)脂的顆粒為乒乓球狀，不疏松、粒度大小不均，“魚(yú)眼”多。

聚乙烯醇→所得聚氯乙烯為疏松型棉花球狀的多孔樹(shù)脂，吸收增塑劑速度快，加工塑化性能好，“魚(yú)眼”少，熱穩(wěn)定性好。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第11頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件分散劑(工業(yè)上)主分散劑:纖維素類和聚乙烯醇（醇解度75～90%的）助分散劑：非離子山梨糖醇如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等

兩者進(jìn)行復(fù)合使用效果也很好（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第12頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件水質(zhì)與水量水→去離子水，水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴(yán)格控制，其中氯離子超過(guò)一定含量會(huì)造成樹(shù)脂顆粒不均，“魚(yú)眼”增多；水中的鐵會(huì)降低樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，并能終止反應(yīng)。用量→與樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，緊密型樹(shù)脂（作明膠為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為1∶1.1～1∶1.3；疏松型樹(shù)脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為1∶1.4～1∶2.0。作用→起分散作用，有利于傳熱，控制生產(chǎn)容易。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第13頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件系統(tǒng)中的氧因?yàn)檠鯇?duì)聚合有緩聚和阻聚作用，應(yīng)將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第14頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件其他助劑pH調(diào)節(jié)劑：pH值控制在7～8。需要加入水溶性碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鈉等起緩沖作用的pH調(diào)節(jié)劑。防止粘釜?jiǎng)核『?、亞硝基R鹽，還有多元酚的縮合物等。泡沫抑制劑（消泡劑）：鄰苯二甲酸二丁酯、（未）飽和的C6～C20羧酸甘油酯等。熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑等。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第15頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件聚合溫度聚合溫度：高低決定著聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量大小。

控制方法：指定溫度的±0.5℃范圍內(nèi)，最好是控制在±0.2℃范圍內(nèi)。一般采用大流量低溫差循環(huán)方式。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第16頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝聚合壓力聚合溫度：聚合溫度下，氯乙烯有相應(yīng)的蒸汽壓力，只有在聚合末期，大量單體聚合后，壓力才明顯下降。0246810121400.140.280.420.560.7020406080100壓力轉(zhuǎn)化率每小時(shí)轉(zhuǎn)化速率轉(zhuǎn)化率%壓力MPa時(shí)間（h）壓力、轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系第17頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

工藝配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）去離子水 100氯乙烯 50～70懸浮劑（聚乙烯醇）0.05～0.5引發(fā)劑（過(guò)氧化二碳酸二異丙酯）0.02～0.3緩沖劑（磷酸氫二鈉）0～0.1消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）0～0.002二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第18頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

主要工藝參數(shù)①聚合→聚合溫度、聚合壓力、聚合時(shí)間、轉(zhuǎn)化率②堿處理→NaOH濃度、加入量、溫度、時(shí)間③脫水→緊密型樹(shù)脂含水率、疏松型樹(shù)脂含水率④干燥→氣流干燥管干燥（溫度、風(fēng)速、物料停留時(shí)間、含水率）沸騰床干燥（干燥溫度、物料停留時(shí)間、含水率）（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第19頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝123456789101112131415161718192021氯乙烯去離子水排空排空去離子水分散劑、引發(fā)劑等堿液水汽去氯乙烯氣柜PVC粒去成品熱風(fēng)熱風(fēng)氯乙烯懸浮聚合工藝流程第20頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

堿處理目的破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成能溶于熱的物質(zhì)，便于水洗清除。二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第21頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

堿處理目的破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成能溶于熱的物質(zhì)，便于水洗清除。（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第22頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

PVC樹(shù)脂的干燥方法采用二段式干燥法：氣流干燥管→除的是樹(shù)脂上的表面非結(jié)合水

沸騰床干燥器→除的是樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)合水缺點(diǎn)：物料停留時(shí)間長(zhǎng)，投資較大，熱效率較差，費(fèi)用較高二、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第23頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝

（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝PVC樹(shù)脂的干燥方法切線出口切線入口BA排放粗粒子氣體和干燥的固體氣體和濕固體改進(jìn)：赫司特公司采用的MST旋風(fēng)干燥器，具有停留時(shí)間適中、熱效率利用好的特點(diǎn)。

旋風(fēng)干燥器干燥原理圖第24頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料4.聚合設(shè)備（聚合釜）主要參數(shù)材質(zhì)：復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種趨勢(shì)→大型化國(guó)內(nèi)→普遍采用33m3復(fù)合鋼板釜國(guó)外→日本采用127m3聚合釜，德國(guó)采用200m3聚合釜。

（二）氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝第25頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料1.聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)分子鏈中含有強(qiáng)極性的氯原子，分子間力大;

氯、氫原子空間排列基本無(wú)序；樹(shù)脂中含有殘留的少量雙鍵、支鏈及引發(fā)劑殘基。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第26頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能一般性能樹(shù)脂為白色或淡黃色的粉末，相對(duì)密度為1.35~1.45，制品的軟硬程度可以增塑劑量的多少進(jìn)行調(diào)整。純聚氯乙烯的吸水率和透氣性都很小。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第27頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能力學(xué)性能聚氯乙烯具有較高的硬度和力學(xué)性能，并相對(duì)分子質(zhì)量的增大而提高，但隨溫度的升高而下降。

聚氯乙烯中加入的增塑劑數(shù)量多少對(duì)力學(xué)性能影響很大，一般隨增塑劑含量的增大，力學(xué)性能下降。硬質(zhì)聚氯乙烯的力學(xué)性能好，其彈性模量可達(dá)1500~3000MPa；而軟質(zhì)聚氯乙烯的彈性模量?jī)H為1.5~15MPa，但斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)200%~450%。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第28頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能熱學(xué)性能聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，在140℃即開(kāi)始分解，到180℃迅速分解，而粘流溫度160℃，因此純聚氯乙烯樹(shù)脂難以用熱塑性方法加工。

聚氯乙烯的線膨脹系數(shù)較小，具有難燃性難燃。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第29頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能電學(xué)性能

聚氯乙烯的電性能較好，其電絕緣性不如PE和PP，一般只能用于中低壓和低頻絕緣材料。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第30頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能環(huán)境性能聚氯乙烯可耐除發(fā)煙硫酸和濃硝酸以外的大多數(shù)無(wú)機(jī)酸、堿、多數(shù)有機(jī)溶劑（如乙醇、汽油和礦物油）和無(wú)機(jī)鹽，適合作化工防腐材料。聚氯乙烯易發(fā)生降解，引起制品顏色的變化，順序?yàn)椋喊咨奂t色→淡黃色→褐色→紅綜色→約黑色→黑色三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第31頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯粉末樹(shù)脂以顆粒狀態(tài)存在

聚氯乙烯在160℃以前以顆粒狀態(tài)存在，在60℃以后顆粒破碎成初級(jí)粒子，在190℃時(shí)初級(jí)粒子熔融。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第32頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯的加工穩(wěn)定性不好

改性方法:一是在其中加入熱穩(wěn)定劑，以提高分解溫度，使其在熔融溫度之上；二是在其中加入增塑劑，以降低其熔融溫度，使其在分解溫度之上。

要求:加工溫度控制要精確，加工時(shí)間盡量短。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第33頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯熔體的流動(dòng)性不好

易產(chǎn)生熔體破碎和制品表面粗糙等現(xiàn)象，必須加入加工助劑。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第34頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯熔體之間、與加工設(shè)備之間的磨擦力大需要加入相容性大的內(nèi)潤(rùn)滑劑或相容性差的外潤(rùn)滑劑。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第35頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯熔體為非牛頓流體

可以通過(guò)提高螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)降低粘度，但要盡量少調(diào)溫度。三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途第36頁(yè)，共44頁(yè)，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹(shù)脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯在加工前需要干燥處理