PVC塑料的有关知识.doc

1、全球再生塑料网 关注塑料行业发展本文由全球再生塑料网 整理编辑PVC 塑料的有关知识什么是 PVC 塑料？英文名字：Polyvinyl chloride polymer 简称 PVC，化工领域指化合物聚氯乙烯。本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬 PVC 塑料，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。PVC 塑料的分类PVC 塑 料 可 分 为 软 PVC 和 硬 PVC。 其 中 硬 PVC 塑 料 大 约 占 市 场 的 2/3，软 PVC 占 1/3。 软 PVC 塑 料 一

2、 般 用 于 地 板 、 天 花 板 以 及 皮 革 的 表 层 ， 但 由 于软 PVC 中 含 有 柔 软 剂 (这 也 是 软 PVC 与 硬 PVC 的 区 别 )， 容 易 变 脆 ,不 易 保 存 ，所 以 其 使 用 范 围 受 到 了 局 限 。 硬 PVC 不 含 柔 软 剂 ， 因 此 柔 韧 性 好 ， 易 成 型 ，不 易 脆 ， 无 毒 无 污 染 ， 保 存 时 间 长 ， 因 此 具 有 很 大 的 开 发 应 用 价 值 。 下 文均 简 称 PVC。 PVC 的 本 质 是 一 种 真 空 吸 塑 膜 ， 用 于 各 类 面 板 的 表 层 包 装 ， 所以

3、又 被 称 为 装 饰 膜 、 附 胶 膜 ， 应 用 于 建 材 、 包 装 、 医 药 等 诸 多 行 业 。 其 中建 材 行 业 占 的 比 重 最 大 ， 为 60%， 其 次 是 包 装 行 业 ， 还 有 其 他 若 干 小 范 围 应用 的 行 业 。PVC 性 能 及 识 别PVC 塑 料 的 燃 烧 特 性 为 ， 难 燃 、 离 火 即 灭 、 火 焰 呈 黄 色 ， 白 烟 ， 燃 烧 时塑 料 变 软 发 出 氯 的 刺 激 性 味 。PVC 塑 料 是 一 种 多 组 分 的 塑 料 ， 根 据 不 同 用 途 可 以 加 入 不 同 的 添 加 剂 ，因 此 随

4、着 组 成 的 不 同 ， 其 制 品 可 呈 现 不 同 物 理 机 械 性 能 ， 如 加 入 或 不 加 入 增塑 剂 就 能 使 它 有 软 硬 制 品 之 分 。 总 的 来 说 PVC 制 品 有 耐 化 学 稳 定 性 、 耐 焰 自熄 、 耐 磨 、 消 声 消 震 、 强 度 较 高 、 电 绝 缘 性 较 好 、 价 廉 及 材 料 来 源 广 、 气 密性 能 好 等 优 点 。 其 缺 点 是 热 稳 定 性 能 差 ， 受 光 、 热 、 氧 的 作 用 容 易 老 化 。PVC 塑 料 树 脂 本 身 是 无 毒 的 ， 如 果 采 用 无 毒 的 增 塑 剂 、

5、稳 定 剂 等 辅 助 材 料 制成 的 制 品 ， 对 人 畜 无 害 。 然 而 一 般 在 市 场 上 所 见 的 PVC 塑 料 制 品 所 用 的 增塑 剂 、 稳 定 剂 大 多 数 是 有 毒 的 ， 因 此 除 注 明 无 毒 配 方 的 产 品 外 ， 均 不 能 用 来盛 装 食 品 。 物 理 性 能PVC 塑 料 系 无 定 型 结 构 的 热 塑 性 塑 料 。 在 紫 外 光 下 ， 硬 PVC 产 生 浅 蓝或 紫 白 色 的 荧 光 ， 软 PVC 则 发 出 蓝 色 或 蓝 白 色 的 荧 光 。 温 度 在 20 时 折 光率 为 1.544， 比 重 为

6、1.40， 而 加 有 增 塑 剂 及 填 料 的 制 品 密 度 通 常 在全球再生塑料网 关注塑料行业发展本文由全球再生塑料网 整理编辑1.15 2.00 范 围 内 ， 软 质 PVC 泡 沫 塑 料 密 度 为 0.08 0.48， 硬 质 泡 沫 塑 料为 0.03 0.08。 PVC 吸 水 率 不 大 于 0.5%。PVC 塑 料 的 物 理 机 械 性 能 取 决 于 树 脂 的 分 子 量 、 增 塑 剂 及 填 料 的 含 量 。树 脂 分 子 量 愈 大 ， 则 机 械 性 能 、 耐 寒 性 、 热 稳 定 性 愈 高 ， 但 加 工 温 度 也 要 求高 ， 成

7、型 比 较 困 难 ； 分 子 量 低 则 与 上 述 相 反 。 填 料 含 量 增 多 ， 抗 拉 强 度 降 低 。 热 性 能PVC 塑 料 的 软 化 点 接 近 于 分 解 温 度 。 它 在 140 时 已 开 始 分 解 ， 而 在170 时 分 解 更 加 迅 速 。 为 了 保 证 成 型 加 工 的 正 常 进 行 ， 对 PVC 塑 料 规 定 了两 项 最 重 要 的 工 艺 指 标 ， 即 分 解 温 度 和 热 稳 定 度 。 所 谓 分 解 温 度 就 是 大 量 放出 氯 化 氢 时 的 温 度 ， 所 谓 热 稳 定 度 就 是 在 一 定 温 度 条 件

8、下 （ 通 常 是 190 ）不 大 量 放 出 氯 化 氢 的 时 间 。 PVC 塑 料 塑 料 长 期 暴 露 于 100 下 ， 除 非 添 加 碱性 稳 定 剂 ， 否 则 也 会 分 解 ， 若 超 过 180 则 快 速 分 解 。 大 多 数 PVC 塑料 塑 料 制 品 的 长 期 使 用 温 度 不 宜 超 过 55 ， 但 特 殊 配 方 的 PVC 塑 料 塑 料 的长 期 使 用 温 度 可 达 90 。 低 温 下 软 质 PVC 塑 料 制 品 会 变 硬 。 PVC 塑 料 分 子中 由 于 含 有 氯 原 子 ， 因 此 它 和 它 的 共 聚 物 一 般 能

9、 耐 燃 耐 焰 ， 具 有 自 熄 性 ， 无滴 落 性 。 稳 定 性PVC 塑 料 树 脂 是 一 种 较 不 稳 定 的 聚 合 物 ， 在 光 和 热 的 作 用 下 也 会 降 解 ，其 过 程 是 放 出 氯 化 氢 ， 发 生 结 构 的 变 化 ， 但 程 度 比 较 轻 。 同 时 在 机 械 力 、 氧 、臭 气 、 HCl 以 及 某 些 活 性 金 属 离 子 存 在 时 会 加 速 分 解 。 PVC 塑 料 树 脂脱 去 HCl 后 ， 在 主 链 上 产 生 了 共 轭 双 链 ， 颜 色 也 会 改 变 。 而 随 着 氯 化 氢 分 解的 数 量 增 加 ，

10、 PVC 塑 料 树 脂 则 由 原 来 的 白 色 变 为 黄 色 、 玫 瑰 色 、 红 色 、 棕 色以 至 黑 色 。 电 性 能PVC 的 电 性 能 取 决 于 聚 合 物 中 残 留 物 的 数 量 、 配 方 中 各 种 添 加 物 的 类 型和 数 量 。 PVC 的 电 性 能 还 与 受 热 情 况 有 关 ： 当 加 热 使 PVC 分 解 时 ， 由 于 氯 离子 的 存 在 而 降 低 其 电 绝 缘 性 ， 如 果 产 生 大 量 的 氯 离 子 不 能 为 碱 性 稳 定 剂 （ 如铅 盐 ） 所 中 和 ， 则 会 导 致 其 电 绝 缘 性 能 明 显 下

11、降 。 PVC 不 象 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯这 类 非 极 性 聚 合 物 ， 它 的 电 性 能 随 频 率 和 温 度 而 变 ， 如 介 电 常 数 随 频 率 升 高而 降 低 。 化 学 性 能PVC 塑 料 有 极 良 好 的 化 学 稳 定 性 能 ， 用 以 作 为 防 腐 材 料 极 有 价 值 。全球再生塑料网 关注塑料行业发展本文由全球再生塑料网 整理编辑PVC 对 大 多 数 无 机 酸 和 碱 是 稳 定 的 ， 受 热 不 溶 解 而 被 分 解 释 出 氯 化 氢 。与 氢 氧 化 钾 共 沸 制 得 棕 色 难 溶 的 不 饱 和 产 物 。 PVC

12、的 溶 解 性 与 分 子 量 大 小 及聚 合 方 法 有 关 。 一 般 来 说 溶 解 度 随 着 聚 合 体 分 子 量 的 增 大 而 减 小 ， 乳 液 法 树脂 比 悬 浮 法 树 脂 的 溶 解 性 差 。 它 可 以 溶 解 于 酮 类 （ 如 甲 己 酮 、 环 己 酮 ） ， 芳香 族 溶 剂 （ 如 甲 苯 、 二 甲 苯 ） ， 二 甲 基 甲 酰 、 四 氢 呋 喃 中 。 常 温 下 PVC 塑料 树 脂 几 乎 不 溶 于 增 塑 剂 ， 高 温 下 显 著 溶 胀 ， 甚 至 溶 解 。 加 工 性 能PVC 是 无 定 型 高 聚 物 ， 没 有 明 显 的

13、 熔 点 ， 加 热 到 120 150 时 具 有 可塑 性 。 由 于 它 热 稳 定 性 较 差 ， 在 该 温 度 下 含 有 少 量 HCl 放 出 ， 促 使 其 进 一步 分 解 ， 故 必 须 加 入 碱 性 的 稳 定 剂 和 HCl 而 抑 制 其 催 化 裂 解 反 应 。 纯 PVC是 硬 质 制 品 ， 需 加 入 适 量 的 增 塑 剂 才 能 使 其 柔 软 对 于 不 同 的 制 品 还 需 加 入 诸如 紫 外 线 吸 收 剂 、 填 充 剂 、 润 滑 剂 、 颜 料 、 防 霉 剂 等 助 剂 以 臻 善 PVC 制 品的 使 用 性 能 。 与 其 它

14、塑 料 一 样 ， 树 脂 的 性 能 决 定 制 品 的 质 量 及 加 工 条 件 。 对PVC 而 言 ， 与 加 工 有 关 的 树 脂 性 能 有 ： 颗 粒 大 小 、 热 稳 定 性 、 分 子 量 、 鱼 眼 、松 密 度 、 纯 度 和 外 来 杂 质 、 孔 隙 率 。 对 PVC 糊 状 还 有 糊 料 的 粘 度 和 胶 化 性 能等 ， 均 应 设 法 测 定 ， 便 于 掌 握 加 工 条 件 和 制 品 质 量 。PVC 塑 料 的 合 成PVC 塑 料 是 由 乙 炔 气 体 和 氯 化 氢 合 成 氯 乙 烯 ， 再 聚 合 而 成 。 在 20 世 纪50

15、年 代 前 期 是 以 乙 炔 电 石 法 生 产 ， 50 年 代 后 期 则 转 向 了 原 料 充 足 、 成 本 低廉 的 乙 烯 氧 化 法 ； 目 前 世 界 上 80%以 上 的 PVC 树 脂 都 是 由 此 方 法 生 产 的 。 但到 2003 年 后 ， 因 石 油 价 格 暴 涨 ， 乙 炔 电 石 法 成 本 反 而 比 乙 烯 氧 化 法 还 要 低 10%左右 ， 所 以 PVC 的 合 成 工 艺 又 转 向 了 乙 炔 电 石 法 。 PVC 塑 料 是 由 液 态 的 氯 乙 烯 单 体 （ VCM） 经 悬 浮 、 乳 液 、 本 体 或 溶 液 法工 艺

16、 聚 合 而 成 ， 其 中 悬 浮 聚 合 工 艺 生 产 工 艺 成 熟 、 操 作 简 单 、 生 产 成 本 低 、产 品 品 种 多 、 应 用 范 围 广 ， 一 直 是 生 产 PVC 树 脂 的 主 要 方 法 ， 在 世 界 PVC生 产 装 置 中 大 约 占 90%的 比 例 （ 在 世 界 PVC 总 产 量 中 均 聚 物 也 占 大 约 90%的比 例 ） 。 其 次 是 乳 液 法 ， 用 于 生 产 PVC 糊 树 脂 。 其 聚 合 反 应 由 自 由 基 引 发 ，反 应 温 度 一 般 为 40 70OC， 反 应 温 度 和 引 发 剂 的 浓 度 对

17、聚 合 反 应 速 率 和PVC 树 脂 的 分 子 量 分 布 影 响 很 大 。 悬 浮 聚 合悬 浮 聚 合 通 过 不 断 进 行 搅 拌 使 单 体 液 滴 在 水 中 保 持 悬 浮 状 态 ， 聚 合 反 应在 单 体 小 液 滴 中 进 行 。 通 常 悬 浮 聚 合 反 应 为 间 歇 聚 合 。 近 年 来 各 公 司 对 PVC 树 脂 间 歇 悬 浮 聚 合 工 艺 的 配 方 、 聚 合 釜 、 产 品 品 种和 质 量 不 断 研 究 和 改 进 ， 开 发 出 各 具 特 点 的 工 艺 技 术 ， 目 前 应 用 较 多 的 是Geon 公 司 （ 原 B.F

18、Goodrichg 公 司 ） 技 术 、 日 本 信 越 公 司 技 术 、 欧 洲 EVC公 司 技 术 , 这 三 大 公 司 的 技 术 在 1990 年 以 来 世 界 新 增 的 PVC 树 脂 生 产 能 力中 各 占 大 约 21%的 比 例 。 全球再生塑料网 关注塑料行业发展本文由全球再生塑料网 整理编辑乳 液 聚 合乳 液 聚 合 与 悬 浮 聚 合 基 本 类 似 ， 只 是 要 采 用 更 为 大 量 的 乳 化 剂 ， 并 且 不是 溶 于 水 中 而 是 溶 于 单 体 中 。 这 种 聚 合 体 系 可 以 有 效 防 止 聚 合 物 粒 子 的 凝 聚 ，

19、从 而 得 到 粒 径 很 小 的 聚 合 物 树 脂 ， 一 般 乳 液 法 生 产 的 PVC 树 脂 的 粒 径 为0.10.2mm， 悬 浮 法 为 20 200mm。 引 发 剂 体 系 与 悬 浮 聚 合 也 有 所 不 同 ， 通常 是 含 有 过 硫 酸 盐 的 氧 化 还 原 体 系 。 干 燥 方 法 也 设 计 成 可 以 保 持 较 小 的 粒 径的 方 式 , 常 常 采 用 一 些 喷 雾 干 燥 剂 。 由 于 不 可 能 将 乳 化 剂 完 全 除 去 ， 因 此 用乳 液 法 生 产 的 树 脂 不 能 用 于 生 产 需 要 高 透 明 性 的 制 品 如

20、包 装 薄 膜 或 要 求 吸 水性 很 低 的 制 品 如 电 线 绝 缘 层 。 一 般 来 说 乳 液 聚 合 PVC 树 脂 的 价 格 高 于 悬 浮 聚合 的 树 脂 ， 然 而 需 要 以 液 体 形 式 配 料 的 用 户 使 用 这 种 树 脂 ， 如 糊 树 脂 。 在 美国 大 部 分 乳 液 聚 合 的 树 脂 产 品 都 是 糊 树 脂 （ 又 叫 分 散 型 树 脂 ） ， 少 量 用 于 乳胶 。 在 欧 洲 ， 各 种 乳 液 工 艺 也 用 于 生 产 通 用 树 脂 ， 尤 其 是 压 延 和 挤 出 用 树 脂 。本 体 聚 合本 体 法 生 产 工 艺

21、在 无 水 、 无 分 散 剂 、 只 加 入 引 发 剂 的 条 件 下 进 行 聚 合 ，不 需 要 后 处 理 设 备 ， 投 资 小 、 节 能 、 成 本 低 。 用 本 体 法 PVC 树 脂 生 产 的 制品 透 明 度 高 、 电 绝 缘 性 好 、 易 加 工 ， 用 来 加 工 悬 浮 法 树 脂 的 设 备 均 可 用 于 加工 本 体 法 树 脂 。 PVC 本 体 工 艺 在 80 年 代 得 到 较 大 发 展 。 但 是 ， 尽 管 从 理 论上 说 悬 浮 和 本 体 聚 合 反 应 工 艺 生 产 的 树 脂 可 以 用 于 相 同 的 领 域 ， 实 际 上

22、 加 工厂 一 般 只 使 用 其 中 之 一 ， 因 为 悬 浮 和 本 体 树 脂 不 能 混 合 ， 即 使 少 量 混 合 也 会因 静 电 效 应 导 致 聚 合 物 粉 末 的 流 动 性 降 低 ， 而 悬 浮 聚 合 树 脂 更 易 得 到 的 ， 因此 大 多 数 加 工 厂 放 弃 了 本 体 树 脂 ， 近 年 来 本 体 工 艺 出 现 了 止 步 不 前 或 衰 退 的状 态 。 溶 液 聚 合在 溶 液 聚 合 中 ， 单 体 溶 解 在 一 种 有 机 溶 剂 （ 如 n 丁 烷 或 环 己 烷 ） 中 引发 聚 合 ， 随 着 反 应 的 进 行 聚 合 物 沉 淀 下 来 。 溶 液 聚 合 反 应 专 门 用 于 生 产 特 种氯 乙 烯 与 醋 酸 乙 烯 共 聚 物 （ 通 常 醋 酸 乙 烯 含 量 在 10 25%） 。 这 种 溶 液 聚 合反 应 生 产 的 共 聚 物 纯 净 、 均 匀 ， 具 有 独 特 的 溶 解 性 和 成 膜 性 。PVC 塑 料 的 常 见 应 用PVC 塑料可以制作常用的塑料制品。例如板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。