聚乙烯基塑料

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

概況第2頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹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以上按相對分子質量的大小按形態(tài)不同粉狀→用于生產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脂結構不同緊密型→用于硬制品的生產疏松型→用于軟制品的生產第3頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料新牌號舊牌號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樹脂的牌號、特性及用途

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

氯乙烯CH2＝CHCl

常溫常壓下是帶有乙醚香味的無色氣體，容易液化。來源

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

有凝膠效應而產生“自動加速”懸浮聚合

具有操作簡單、生產成本低、產品質量好、經濟效益好、用途廣泛等特點，適于大規(guī)模的工業(yè)生產。乳液聚合反應速度快，以糊狀形式應用，缺點是后處理麻煩。溶液聚合

生產成本高，除特殊涂料生產使用外，其應用較少。（一）聚合原理與方法80%～85%的PVC樹脂是通過懸浮聚合合成的，其次是乳液聚合合成的。第7頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料操作簡單、生產成本低、產品質量好、經濟效益好、用途廣泛等，適于大規(guī)模的工業(yè)生產。在樹脂質量上，用懸浮聚合生產的PVC樹脂的孔隙率提高了300%以上，經過適當處理的樹脂，其單體氯乙烯的殘留量由原來的0.1%降到了0.0005%以下。同時，設備結構改進、大型化和采用計算機數(shù)控聯(lián)機質量控制，使批次之間樹脂質量更加穩(wěn)定。另外，清釜技術、大釜技術和殘留單體回收技術的發(fā)展，減少了開釜次數(shù)，進而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結、冷凝或吸收方法汽提產品和處理廢氣，進一步減少了氯乙烯單體的消耗。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第8頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件

氯乙烯單體純度在99.9%以上，其他雜質的含量如表。

乙炔→參與聚合后，形成不飽和鍵使產物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產物聚合度，還容易產生支鏈，使產品性能變壞，“魚眼”增多。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝組分含量，%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，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件引發(fā)劑多用有機過氧化物和偶氮類引發(fā)劑，復合使用，效果比單獨使用好，其優(yōu)點是反應速度均勻，操作更加穩(wěn)定，產品質量好，同時使生產安全。工業(yè)生產中聚合時間一般控制在5～10h，應用選擇t1/2為2～3h的引發(fā)劑。如果采用復合型引發(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工藝第10頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料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%，所得樹脂的顆粒為乒乓球狀，不疏松、粒度大小不均，“魚眼”多。

聚乙烯醇→所得聚氯乙烯為疏松型棉花球狀的多孔樹脂，吸收增塑劑速度快，加工塑化性能好，“魚眼”少，熱穩(wěn)定性好。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第11頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料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

兩者進行復合使用效果也很好（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第12頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件水質與水量水→去離子水，水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴格控制，其中氯離子超過一定含量會造成樹脂顆粒不均，“魚眼”增多；水中的鐵會降低樹脂的熱穩(wěn)定性，并能終止反應。用量→與樹脂內部結構有關，緊密型樹脂（作明膠為分散劑）的生產，單體與水的質量比為1∶1.1～1∶1.3；疏松型樹脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產，單體與水的質量比為1∶1.4～1∶2.0。作用→起分散作用，有利于傳熱，控制生產容易。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第13頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件系統(tǒng)中的氧因為氧對聚合有緩聚和阻聚作用，應將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。二、聚氯乙烯的生產工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第14頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件其他助劑pH調節(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調節(jié)劑。防止粘釜劑：水浴黑、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、潤滑劑等。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第15頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件聚合溫度聚合溫度：高低決定著聚合產物的相對分子質量大小。

控制方法：指定溫度的±0.5℃范圍內，最好是控制在±0.2℃范圍內。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工藝第16頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.懸浮聚合工藝條件（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝聚合壓力聚合溫度：聚合溫度下，氯乙烯有相應的蒸汽壓力，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壓力轉化率每小時轉化速率轉化率%壓力MPa時間（h）壓力、轉化率與時間的關系第17頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產工藝

工藝配方（質量分數(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、聚氯乙烯的生產工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第18頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產工藝

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

（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝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粒去成品熱風熱風氯乙烯懸浮聚合工藝流程第20頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產工藝

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，使其變成能溶于熱的物質，便于水洗清除。二、聚氯乙烯的生產工藝（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第21頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產工藝

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，使其變成能溶于熱的物質，便于水洗清除。（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝第22頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料3.氯乙烯懸浮聚合生產工藝

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

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

（二）氯乙烯懸浮聚合生產工藝PVC樹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：赫司特公司采用的MST旋風干燥器，具有停留時間適中、熱效率利用好的特點。

旋風干燥器干燥原理圖第24頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料4.聚合設備（聚合釜）主要參數(shù)材質：復合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種趨勢→大型化國內→普遍采用33m3復合鋼板釜國外→日本采用127m3聚合釜，德國采用200m3聚合釜。

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

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

聚氯乙烯中加入的增塑劑數(shù)量多少對力學性能影響很大，一般隨增塑劑含量的增大，力學性能下降。硬質聚氯乙烯的力學性能好，其彈性模量可達1500~3000MPa；而軟質聚氯乙烯的彈性模量僅為1.5~15MPa，但斷裂伸長率高達200%~450%。三、聚氯乙烯的結構、性能及用途第28頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.聚氯乙烯的性能熱學性能聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，在140℃即開始分解，到180℃迅速分解，而粘流溫度160℃，因此純聚氯乙烯樹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、聚氯乙烯的結構、性能及用途第29頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.聚氯乙烯的性能電學性能

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、聚氯乙烯的結構、性能及用途第30頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料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)無機酸、堿、多數(shù)有機溶劑（如乙醇、汽油和礦物油）和無機鹽，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，順序為：白色→粉紅色→淡黃色→褐色→紅綜色→約黑色→黑色三、聚氯乙烯的結構、性能及用途第31頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯粉末樹脂以顆粒狀態(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粒子，在190℃時初級粒子熔融。三、聚氯乙烯的結構、性能及用途第32頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料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，加工時間盡量短。三、聚氯乙烯的結構、性能及用途第33頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

聚氯乙烯熔體的流動性不好

易產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、聚氯乙烯的結構、性能及用途第34頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料2.聚氯乙烯的性能加工性能

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

聚氯乙烯熔體為非牛頓流體

可以通過提高螺桿轉速來降低粘度，但要盡量少調溫度。三、聚氯乙烯的結構、性能及用途第36頁，共44頁，編輯于2022年，星期二第一節(jié)聚氯乙烯樹脂及塑料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