1、聚氯乙烯覆盖领域聚氯乙烯，聚氯乙烯（IUPAC 聚氯乙烯）通常缩写为 PVC，是广泛使用的热塑性聚合物。在讲究效益的年代，它是一个化工行业的最有价值的产品。在世界各地，超过 50%PVC 制造工程施工中的应用。作为一种建筑材料，PVC 便宜，耐用，易于装配。近年来，PVC 已取代传统的建筑材料，如木材，混凝土和粘土许多领域。聚氯乙烯应用于各种领域。作为硬性的塑料，它可以作为乙烯基壁板，磁条卡，门窗型材，留声机记录（这是长期黑胶唱片的来源） ，管材，管道和导管装置。因为它的价格低廉性和灵活性，该材料通常用在塑料压力管道系统在水和污水处理行业的管道。 PVC 管管道设备通常是白色的，而不像 ABS
2、，它常用的是灰色、黑色和白色。它可以通过加入增塑剂制成更柔软，更灵活的，最被广泛使用的邻苯二甲酸盐。以这种形式应用于衣服和室内装潢，使软管和油管，地板，屋顶膜和电缆绝缘。它也常用在面塑。聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合生成的，如图所示。因为它的质量约有 57%是氯，一定质量的 PVC 需要的石油比许多其它的聚合物少。历史聚氯乙烯是在第十九世纪至少两个不同的情况下被偶然发现的，首先是在 1835 年由亨利维克多发现和在 1872 年由欧根鲍曼发现。在这两种情况下，该聚合物以白色固体的形式出现在烧瓶内，而暴露在阳光下的氯乙烯已经没有了。在 20 世纪初，俄国化学家 Ivan Ostromislensky
3、 和德国化学公司riesheim-Elektron 的弗里茨都试图在商业产品中使用 PVC（聚氯乙烯） ，但难以加工硬脆的聚合物，有时会阻挡了他们的努力。在1926 年，瓦尔多西蒙和 B.F.古德里奇公司开发的一种方法，增塑 PVC 与各种添加剂混合，其结果是一个更灵活更容易处理的材料，很快取得了广泛的商业用途。聚氯乙烯是我们最常见的合成材料之一。常被称为“PVC”或“醋酸乙烯，聚氯乙烯是一个巨大的通用树脂，在数千种不同的配方和配置出现。在 1992 年的美国，我们生产了超过 10 亿英镑的 PVC 树脂。在塑料中，它的数量仅次于聚乙烯。 PVC 是迄今为止最常见的建筑塑料，其中在 1992
4、年就有 630 亿磅树脂在使用。 PVC 化合物（树脂结合各种添加剂）出现在下水道，电线护套，地板，挡雨板等不同应用中（见附表） 。然而一些乙烯产品如墙板和地板一直受批评，最近整个 PVC 产业因为受到火灾环境影响而下降。最大的最近的这些攻击的目的是不仅在 PVC 产业，工业社会的氯的使用也成为更广泛的问题。据报道在最近的 EBN 的问题，为了一系列的健康和环境，绿色和平组织呼吁淘汰所有氯基产业，包括 PVC。与绿色和平组织有较少的政治关系的组织也公开表示反对氯的使用，虽然不是特别强烈反对 PVC。这些组织包括在大湖国际联合委员会（IJC）和美国公共卫生协会（APHA）。在所有的宣传之后，许多
5、开发商和建筑师开始讨论寻找由 PVC 材料制成明智替代品然而，要作出明智的选择，特别是在这样一个有争议的辩论，知道一些背景是很有用的。PVC 生产工艺PVC 是由氯、碳和氢组成。最多的氯来自常见的石盐（氯化钠）的盐水溶液。该氯气通过电解分离：强电流穿过电解质溶液， （带负电荷）的阴极吸引了钠离子，而氯气在阳极收集。直到最近，在电解过程需要使用液态汞作为阴极，废液经常是有污染有毒的汞的副产物。大多数制造商不再使用汞，但仅在 1992 年，美国就有 14的氯的生产使用汞。今天最常见的氯的分离过程中，美国 77的生产依赖于电解槽中的隔膜。一个新的以膜为基础的方法被采用，与其他系统相比，由于它采用新设
6、备，既节能和产生的副产物也存在较高的价值。此膜技术约占了 7的氯的生产。全球范围内，PVC 行业是工业氯的最大的单一消费，使用约所生产的氯的 30%。其余的进入纸的生产，农药，医药，以及其他一系列巨大的产品工艺。由于担心它们对臭氧层的伤害，一些含氯制冷剂和推进剂（CFCs 和 HCFCs）正被淘汰。除了氯气，盐电解还生成烧碱（氢氧化钠），在许多其他行业用于制肥皂，纸，人造丝，并作为中和剂。虽然最初在烧碱的生产的过程中，氯是多余的副产品，由于氯的需求增加了很多，烧碱变得相对便宜，也就导致其更多的使用和更多的生产工艺。PVC 树脂的 57（重量）的是氯，其余的是氢和碳，其中来自化石燃料：主要是天然
7、气和石油。今天几乎所有的 PVC 乙烯，是由许多石化工业生产的。在美国，乙烯是乙烷在约 800的反应器中（乙烷是一个轻量级的烃，天然气精炼过程中提取）裂解生成的，许多生产乙烯的副产物（烯烃，二烯烃，甲烷）被用于其他行业。与一个旧的过程相结合，用氯气生产氯乙烯乙炔，而不再基于有竞争力的乙烯的生产过程，仍然在一个或两个有大型基础设施固定投资生产商的工厂中使用。乙烯和氯气进行反应，生成 1,2-二氯乙烷（EDC），然后转化为氯乙烯。在常温和常压下的氯乙烯，通常在产业作为 VCM（“氯乙烯单体”）。 EDC 转换成氯乙烯的副产物是盐酸。EDC 是由乙烯和氯气反应而来，期中有两个过程：一种是采用纯氯和乙
8、烯直接氯化；另一种是乙烯结合盐酸氧氯化（见公式）。氧氯化过程发生在较高的温度下，比直接氯化产生更多的有毒副产品；它主要是利用 EDC 转化为氯乙烯的副产物盐酸。PVC 是结合成链或氯乙烯生产的聚合物。有几个不同的工艺用于聚合反应，其中分别给出了聚合物不同的性能。到目前为止，最常见的是悬浮过程。氯乙烯搅拌入水中，连同少量的甲基纤维素和有机过氧化物，引发聚合剂并保持聚合颗粒的凝聚。聚合的六-八小时的过程中必须搅拌大力。此外，该过程必须持续不断的冷却，因为过程中约有 660 英热单位/磅的 PVC 的生成热。冷却水通过聚合槽的两侧，使用量约为生产每磅的 PVC 需要 30 加仑水。具有约 90的氯乙
9、烯已经聚合时，则进程终止。残留的的氯乙烯单体使用真空抽出在很大程度上恢复。直到最近，在 PVC 材料中仍然有氯乙烯的残留。实际生活中氯乙烯往往从 PVC 容器渗入食物或水，综合分析它是致癌的，导致了在 PVC 中残余氯乙烯的量要求严格控制，特别是盛食物和水的容器。为了满足这些要求，PVC 生产企业增加了一个单独的从 PVC 删除几乎所有的残余单体的汽提工艺。剥离后，PVC 以小颗粒的形式悬浮在水中。这些在包装之前要通过离心机干燥和空气干燥。除了悬浮过程，其他两个聚合过程创建了 PVC 的某些应用。乳化过程来产生细 PVC 颗粒，用于氯乙烯糊剂也称为增塑溶胶，其中一些是生产乙烯基地板。质量过程比
10、较简单，虽然它不添加共聚物的灵活性（其他塑料树脂混合 PVC 为了提高某些特性）。美国生产的PVC 本体聚合约占 20%。PVC 产业的历史PVC 最早产生于 1872 年的实验室。它在 20 世纪 30 年代开始投产，当技术将其与增塑剂出名而且 PVC 的出现成为了橡胶的代用品。在世界第二次大战期间，德国科学家开发的 PVC 供水系统管路时因材料短缺而限制常规管道的供应。在 20 世纪 50 年代和 60 年代，许多美国公司建立了设施氯乙烯聚合成 PVC。当时进行聚合在开放的大槽，需要相对较少的资本。高水平的工人在这个过程中接触氯乙烯不被认为是有危险的，虽然它们通常会产生麻醉作用。在 PVC
11、 生产期间，来自马萨诸塞州的洛厄尔的该大学的鲁道夫 deanin 教授说：“我们常常开玩笑说从中可以得到大便宜。”在 1971 年，血管肉瘤，是一种罕见的癌症，源于暴露在氯乙烯的的PVC 工人，严格的工作场所暴露限值由职业安全与健康管理局（OSHA）建立。这些限制需要彻底改变制造业环境聚合槽必须密封和控制。这些变化的成本和经济规模的增大，势必有利于大的产商而最终淘汰规模较小的生产商，规模较小的生产商要么是关闭PVC 生产要么被较大的生产商收购。今天，北美 PVC 市场主要由十几大的制造商。其中的几个如，西方石油公司（Occidental Petroleum）公司，经营从氯气和乙烯生产到最终产品
12、过程中的所有阶段。然而，大多数情况下，是从其他生产商购买一些精制材料。陶氏化学公司生产大量氯乙烯出售给其他公司，但它本身不生产 PVC。添加剂聚氯乙烯树脂本身不是都的有用。它与添加剂混合相对容易，然而，PVC 化合物提供了广泛的各种性质。实际的 PVC 树脂通常只要大约70的 PVC 的终端产品，有时甚至只要 35或 40。PVC 在其生产过程中可以与其他聚合物树脂混合（共聚物） ，或者在以后与各种添加剂混合。最常见的添加剂比如增塑剂，它跟灵活的 PVC 反应生成许多乙烯基产品和稳定剂，从而减少其在各种条件下降解的趋势。这些过程中添加剂与 PVC 的混合称为复合。复合过程可能是由 PVC厂家做
13、，也可能是公司专门从事这单独做，或是由生产最终产品的厂家做。增塑剂增塑剂包括很多化学品，主要来源于化石燃料。它们灵活性被用在所有 PVC 产品，如电力电缆，软管，垫圈，和乙烯基地板。增塑剂也用于其他塑料树脂，但 PVC 行业消耗绝大多数（约 80）的增塑剂。然而 PVC 本身是防火的因为它的氯含量比较高，增塑剂的加入降低了它的防火性，就势必要添加阻燃剂。最常见的传统的增塑剂有 DOP 或 DEHP（例如，被称为邻苯二甲酸二-肉桂酸 2-乙基己酯的酯）JOURNAL。全球每年生产的 DOP 约九百万吨。在 1987 年，对 DOP 的被认定为是一种可疑的致癌物，当被发现存储的血液有 DOP 浸出
14、时，含有 DOP 的医疗的血液袋被暂停使用。还有人担心 DOP 释放到环境中。环保署的有毒物质排放清单（TRI）报告称，在 1991 年超过一百万磅的 DOP 被释放到空气中。稳定剂稳定剂添加到 PVC 中，可以减少热或紫外线对材料的降解。稳定剂的主要化学的功能是为了防止 PVC 内形成盐酸（或是吸收形成） ，因为酸可以促进材料降解。传统上，重金属如镉和铅被用作稳定剂。由于担心这些元素的毒性，该行业对于很多应用程序已经改用替代品。然而，最近的工程报告中的一篇文章说，城市固体废物焚烧的灰渣中 15的镉来自 PVC 产品。铅也继续被用于在大口径管道和电气绝缘电缆（见第 15 页） 。常见的金属替代品有钙，锌，钡 - 锌合金。由于成本和技术困难的，以至于没有在所有应用程序中用这些替代品。其它添加剂其他 PVC 产品添加剂类别的列表是冗长的：艾滋病处理剂、抗冲改性剂、颜料、惰性填料如粉笔、辅助挤出润滑剂、阻燃剂、灭火剂、杀菌剂。这些添加剂通常比增塑剂和稳定剂的用量少，其中大多数是用于以塑料树脂为基础的其它化合物（非 PVC） 。
