[材料科学]PVC聚氯乙烯.ppt

一、概述 1.定义：聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物，英文名称为polyving chloride，简称PVC。 聚氯乙烯是最早工业化的塑料品种之一，目前产量仅次于聚乙烯之后，位居第二位。 其结构式为——— 1835年法国 Regnault首先发现氯乙烯单体。1872年 Baumann首先论述，氯乙烯单体在密封管内、阳光的作用下可以得到白色粉末聚氯乙烯。 1931年德国法本公司采用乳液法首先工业化生产 PVC。 1935年德国Wacker公司用悬浮法工业化生产PVC，并在第二次世界大战中生产聚氯乙烯硬管、硬板等化工材料来弥补当时金属材料的不足。 我国的PVC业生产，最早是在 1958年，以电石为原料，生产出乙炔气体，乙炔气同氯化氢反应生成氯乙烯，经过聚合而得PVC。 60年代以来，以石油裂解所得的烯烃为原料，经氯化生成氯乙烯的单体技术成熟发展起来，促使PVC生产有了一个大发展。 到了70年代，我国齐鲁石化和上海氯碱总厂引进国外先进设备和技术，采用石油为原料制取氯乙烯，大大降低了氯乙烯单体的生产成本，PVC行业有了质的飞跃。 到目前为止，PVC已经是通用塑料中仅次于PE的第二大通用塑料。由于PVC可以使用各种助剂进行了范围相当广阔的性能改善，为此PVC使用场合相当广泛。 3. 特点 PVC材料可制造不透明和透明制品（透明度较高），可制造硬制品还可制备软质品（不同柔软程度的制品）。 可用挤出、注塑、压延等方法成型 聚氯乙烯在世界范围是占据五大通用塑料中的第二位。 4. 用途 聚氯乙烯的挤出成型可用于生产薄膜、片材、管材、板材、棒材、异型材及丝等制品。 注射成型可用于生产阀门、管件、壳件、泵、电器插头、凉鞋等。 压延成型可用于生产人造革、壁纸等。 压制成型可用于生产硬板、鞋底等制品。 （一）单体制备 60年代以前，氯乙烯的生产一直是以电石为原料制氯乙烯。随石油化工的发展，当今生产氯乙烯的工业化主要方法是以乙烯为原料，采用以下两种路线。 1. 乙烯氯化法 2. 乙烯氧氯化法 乙烯氧氯化法经济上更优越，反应可一步完成，参加反应的氯气也可以更充分利用。该方法已成为当今生产氯乙烯的主要方法。 CH2＝CHCI常压下是无色气体，沸点是－14℃，商品供应时压缩为液体。氯乙烯容易聚合，储存时应加有阻聚剂。 （二）聚合 氯乙烯可以在过氧化物、偶氮化合物引发下按自由基机理进行聚合。 聚合的实施方法可按悬浮法、乳液法、本体法和溶液法进行，但以悬浮法和乳液法为主。 1 悬浮聚合 将氯乙烯单体分散在水中，所用分散剂是聚乙烯醇或甲基纤维素等，加人引发剂过氧化苯甲酰或过氧化二碳酸二异丙酯，或偶氮二异丁腈。 通过机械搅拌在50～60℃，0.6～0.7 MPa压力下聚合，得到PVC 聚合物后分离、干燥。 悬浮聚合生产的PVC 占世界PVC 总产品的80％以上，占我国总产量的98％以上。 悬浮法工艺成熟，后处理简单，产品纯度高，综合性能好，产品有多种用途。 悬浮法所生产的聚合物数均分子量约为（3.6～8.5）万。 2．乳液聚合 乳液聚合是用于PVC 糊状树脂的生产。 聚合中所用乳化剂要求乳化力强、稳定性好。 常用乳化剂品种是十二烷基苯磺酸钠或十二醇硫酸钠、硬脂酸胺等。 引发剂采用过硫酸按或过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢等。 将PVC 加入含有乳化剂、引发剂和缓冲剂的水乳液中，在40～60℃，0.7 MPa的压力条件下，搅拌 12～18 h，可得到乳状聚氯乙烯。 有一种比较新的乳液聚合法，称为“种子”聚合法，该方法是在配方中加人少量乳化剂（通常用量的25％～40％），同时加入单体用量1.5％～2.5％的聚PVC细粒胶乳种子，以水溶性过氧化物引发聚合，聚合中不断补充单体和乳化剂。 采用“种子”聚合法的优点是可以使树脂颗粒变化控制在较小范围。 乳液聚合的优点是：速度快，聚合微粒粒径较大，体系稳定，便于连续生产，缺点是：聚合物后处理麻烦，不易将乳化剂等清除，影响到聚合物的电绝缘性、热稳定性等，生产成本也高。 乳液聚合的聚合物产品一般以糊状形式供应，主要用于人造革、泡沫塑料、织物涂层、搪塑制品的制造。该法生产的树脂分子量分散性大，数均分子量民约为 1.2～12.5万。 三、结构与性能 （一）PVC的结构导致的性能 PVC 可以看作是PE 分子链上每个单体单元中的一个氢原子交替地被氯原子取代的结果。 电负性较强的氯原子，作为侧取代基的存在对聚合物性能产生如下影响： （1）增大了分子链之间的吸引力，又由于氯原子体积大，有较明显的空间位阻效应，这两个因素都促使分子链变刚变硬，使材料玻璃化温度比 PE 有大幅度上升，材料的硬度、刚性增大，力学性能提