聚乙烯蠟|聚氯乙烯(PVC)的生產工藝和基礎知識

文章出處：網責任編輯：青島賽諾作者：青島賽諾人氣：-發表時間：2018-04-14 08:20:00【大中小】

PVC材料，它是產量最多的塑料產品之一，價格便宜，應用廣泛，聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末，單獨不能使用，必須經過改性。根據不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑料可呈現不同的物理性能和力學性能。下邊由青島賽諾聚乙烯蠟的生產廠家給您講下PVC的的基礎知識和生產工藝。

一、PVC的生產工藝
聚氯乙烯是由氯乙烯通過自由基聚合而成的。有懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法，以懸浮聚合法為主，約占PVC總產量的80％左右。
單體的來源：乙烯法、石油法和電石法。
我國的方法：主要還是電石法。
樹脂的質量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩定性、色澤、雜質含量及粉末自由流動性等性能來表征。
（1）懸浮聚合法使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發劑則溶于單體中，聚合反應就在這些微滴中進行，聚合反應熱及時被水吸收，為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發劑多采用有機過氧化物和偶氮化合物，如過氧化二碳酸二異丙酯過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。聚合后，物料流入單體回收罐或汽提塔內回收單體。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。
（2）乳液聚合法最早的工業生產 PVC的一種方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發劑，還可以采用“氧化-還原”引發體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩定劑，十二烷基硫醇作調節劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續法和連續法三種。聚合產物為乳膠狀，乳液粒徑0.05～2μm，可以直接應用或經噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。
（3）本體聚合法聚合裝置比較特殊，主要由立式預聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構成。聚合分兩段進行。單體和引發劑先在預聚合釜中預聚1h，生成種子粒子，這時轉化率達8％～10％，然后流入第二段聚合釜中，補加與預聚物等量的單體，繼續聚合。待轉化率達85％～90％，排出殘余單體，再經粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應熱由單體回流冷凝帶出。此法生產過程簡單，產品質量好，生產成本也較低。
二、PVC發明小故事

一些德國企業認為乙炔氣是一個很大的市場，就投資制造了大量的乙炔氣。可就在大量的乙炔被生產出來時，新型發電機被發明了。隨之而來的是電價的大幅度下降，從此再沒有人用乙炔氣燈了。這樣一來，大量的乙炔氣就沒用了。 PVC的發明過程很有意思。這要從100多年前的德國說起——當時電的價格很貴，照明用燈是一般是用乙炔氣為燃料的。
為了利用這些乙炔氣，在1912年的時候，有一個叫Fritz Klatte的德國化學家，將乙炔與鹽酸反應得到了氯乙烯。他把得到的氯乙烯放在實驗室的架子上，過了一段時間，發現氯乙烯聚合了。聚氯乙烯就這樣被發明了。遺憾的是，當時他并不知道聚氯乙烯有什么用處，雖然他所在的公司(Greisheim Electron)將聚氯乙烯這種材料在德國申請了專利，但直到1925年專利過期，他們也沒有想出聚氯乙烯有什么用途。然而就在一年后，即1926年，美國化學家，Waldo Semon，又一次獨立地發明了聚氯乙烯，而且發現這種材料具有優良隔水性能，非常適合做浴簾。于是，Semon和他所在的B.F.Goodrich公司將聚氯乙烯在美國申請了專利，就這樣PVC開始被大量生產應用。

三、PVC的特性
玻璃化溫度： 85℃。熔點： 130℃。
無定型態密度(25℃): 1.385 g/cm3。
晶體密度(25℃): 1.52 g/cm3。生產的PVC分子量一般在5萬～12萬范圍內，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加。
無固定熔點，80～85℃開始軟化，130℃變為粘彈態，160～180℃開始轉變為粘流態。
有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右，沖擊強度5～10kJ／m2。
有優異的介電性能。 PVC為無定形結構的白色粉末，支化度較校但對光和熱的穩定性差，在100℃以上或經長時間陽光曝曬，就會分解而產生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應用中必須加入穩定劑以提高對熱和光的穩定性。
加工時對熱的穩定性比較差。
PVC很堅硬，溶解性也很差。只能溶于環己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數溶劑中。剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。PVC材料是一種非結晶性材料。
PVC材料在實際使用中經常加入穩定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。

聚乙烯蠟
PVC材料具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優良的幾何穩定性。
PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。
PVC在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數，如果此參數不當將導致材料分解的問題。
PVC的流動特性相當差，其工藝范圍很窄。特別是大分子量的PVC材料更難于加工（這種材料通常要加入潤滑劑改善流動特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。
PVC的收縮率相當低，一般為0.2~0.6%。