PVC塑料的合成

作者:   发布时间:2018/4/24 11:05:06   浏览次数:3654

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聚合反应速率和PVC树脂的分子量分布影响很大。

配方选择

PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的，其中助剂按功能又分为：热稳定剂、润滑，剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。在设计PVC配方之前，首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。

1、树脂应选择PVC-SC5树脂或PVC-SG4树脂，也就是聚合度在1200-1000的聚氯乙烯树脂。

2、须加入热稳定体系。根据生产实际要求选择，注意热稳定剂之间的协同效应和对抗效应。

3、须加入冲击改性剂。可以选择CPE和ACR冲击改性剂。根据配方中其它组成以及挤出机塑化能力，加入量在8—12份。CPE价格较低，来源广泛;ACR耐老化能力、焊角强度高。

4、适量加入润滑系统。润滑系统可以降低加工机械负荷，使产品光滑，但过量会造成焊角强度下降。

5、加入加工改性剂可以提高塑化质量，改善 制品外观。一般加入ACR加工改性剂，加 入量1-2份。

6、加入填料可以降低成本，增加型材的刚性但对低温冲击强度影响较大，应选择细度较高的活性轻质碳酸钙加人，加入量在5-15份。

7、必须加入一定量的钛白以起到屏蔽紫外线的作用。钛白应选择金红石型，加入量在4-6份。必要时可以加入紫外线吸收剂UV-531、UV327等以增加型材的耐老化能力。

8、适量加入兰色和荧光增白剂，可以明显改善型材的色泽。

9、在设计配方中应尽量简化，尽量不加入液体助剂，并且根据混合工序要求(见混合问题)分批按加料顺序把配方分为I号料、Ⅱ号料、Ⅲ号料分别包装。

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 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。

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，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0.1—0.2mm，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。