聚氯乙烯性质、用途与生产工艺
聚氯乙烯（PVC）是世界第二大通用树脂，早在1835年法国化学家勒尼奥就发现，在日光照射下，氯乙烯聚合变成一种白色固体。1914年德国和美国的化学家发现，有机过氧化物可加速氯乙烯的聚合反应。1931年德国法本公司采用乳液聚合的方法，使聚氯乙烯生产实现了工业化。乳液聚合是将氯乙烯单体和水，用烷基磺酸钠（表面活性剂）做乳化剂，使氯乙烯均匀地分散在水中以形成乳状液，再以过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，使氯乙烯聚合为聚氯乙烯。
使聚氯乙烯在应用上有真正突破是在1933年。美国化学家西蒙在当时用途不广的聚氯乙烯粉料中加进高沸点的溶剂和磷酸三甲酚酯后加热，在冷却以后，意外地得到了性质柔软、易于加工、并富有弹性的聚氯乙烯（这里磷酸三甲酚酯起了增塑剂的作用）。从此，聚氯乙烯广泛应用的大门被打开了。
1936年美国联合碳化物公司开发了氯乙烯的悬浮聚合技术，使生产工艺较乳液聚合法简化，能耗降低，成本下降。现在，80%的聚氯乙烯是用悬浮聚合法生产的，即在搅拌和分散剂（水）的作用下，使氯乙烯单体分散成液滴状以后，悬浮在水中。聚合反应在液滴之间进行，引发剂采用过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈等。
聚氯乙烯简称PVC，是最早工业化的塑料品种之一，目前产量仅次于聚乙烯，位居第二位。聚氯乙烯在工农业和日常生活中获得了广泛的应用。聚氯乙烯是由氯乙烯聚合而成的高分子化合物。有热塑性。白色或浅黄色粉末。相对密度1.35～1.40。含氯量56%～58%。熔点约70～85℃。可溶于或被酮类、酯类、四氢呋喃、氯代烃类溶胀。具有极好的耐化学腐蚀性。热稳定性和耐光性较差，100℃以上或长时间阳光曝晒开始分解出氯化氢，制造塑料时需加稳定剂。电绝缘性优良，不会燃烧。用于制塑料、涂料和合成纤维等。根据所加增塑剂的多少，可制得软质和硬质塑料。前者可用于制透明薄膜 (如雨衣、台布、包装材料、农膜等)、人造革、泡沫塑料和电线套层等。后者可用于制板材、管道、阀和门窗等。用悬浮法聚合，得粉状树脂。用乳液法聚合，得糊状树脂。均可用于制软质或硬质塑料。
图1为聚氯乙烯分子结构式。
聚氯乙烯树脂是热塑性通用塑料的典型产品。由氯乙烯(CH2＝CHCI)聚合而成。分别有添加了可塑剂(苯二酸酯类)的软质树脂与不添加可塑剂的硬质树脂两种。硬质聚氯乙烯的比重为1.35～1.45之间，软质的比重为1.16～1.35。耐热温度分别仅为49℃～71℃与66℃～79℃，都非常低，不易燃烧，电绝缘性能良好。常用于电线的护套绝缘材料、薄膜、薄板、维尼龙砖、LP唱片、管道等，此外尚用于汽车垫、雨衣与涂料调料等。由于该树脂的耐热性与耐气候性不良，在紫外线作用与热的作用下会出现性能恶化并泛黄，现在正对此作着种种改良。
聚氯乙烯还可以与其他树脂构成共聚合体。如与聚苯乙烯生成的共聚体可以提高耐冲击强度;与聚丙烯生成的共聚物也能提高耐冲击强度;与丙烯腈生成的共聚合物可以提高拉伸强度，作为合成纤维的原料;与醋酸维尼龙生成的共聚合物可以降低熔融粘度，提高材料的成形性能等。聚氯乙烯的最大问题是对其废物的处理问题，因为聚氯乙烯在燃烧时会释放出氯气而产生污染。
聚氯乙烯原料丰富、价格低廉、性能良好、用途广泛。聚氯乙烯作塑料使用时，按不同性能用途，常需加入各种助剂，如稳定剂、增塑剂、润滑剂、填料和颜料等。硬PVC塑料可制造各种器件及型材，常加工制作化工生产耐腐蚀的管道、阀门、通风设备，以及窗框、家具、农用制品等。经增塑的软PVC可制电线、电缆、软管。压延成薄膜可制成雨衣等日常生活用品、玩具及用作包装材料、农用暖棚覆盖材料。泡沫PVC可用来制塑料地板、鞋底、救生器材及绝热隔音材料。PVC泡沫人造革可作为皮革代用品，制仿皮上装、凉鞋等。PVC热塑性弹性体可制汽车护罩、衬套和集装箱门的密封材料等。PVC纤维(又称氯纶)可制工作服、滤布、地毯、帐篷等，制成的针织内衣对风湿性关节炎有一定辅助疗效。
图2为聚氯乙烯的物理性能。
聚氯乙烯是氯乙烯单体采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合等方法合成的。目前工业上是以悬浮聚合方法为主，约占聚氯乙烯产量的80%～90%，其次为乳液聚合法。悬浮聚合的工艺成熟，后处理简单，产品纯度高，综合性能好，产品的用途也很广泛。悬浮法生产的聚氯乙烯颗粒粒径一般为50～250μm，乳液法的聚氯乙烯颗粒粒径一般为30～70μm。而聚氯乙烯的颗粒又由若干个初级粒子组成，悬浮法聚氯乙烯的初级粒子大小为1～2μm，乳液法聚氯乙烯的初级粒子的大小为0.1～1μm。聚氯乙烯在160℃以前是以颗粒状态存在，在160℃以后颗粒破碎成初级粒子。聚氯乙烯颗粒的形态、内部孔隙率、表面皮膜、颗粒大小及其分布等对聚氯乙烯树脂的诸多性能均有影响，当颗粒较大、粒径分布均匀、内部孔隙率高、外层皮膜较薄时，树脂具有吸收增塑剂快、塑化温度低、熔体均匀性好、热稳定性高等优点。这种树脂呈棉花团状，称为疏松型聚氯乙烯树脂。另外还有一种紧密型聚氯乙烯树脂，紧密型聚氯乙烯树脂性能与疏松型相反，吸收增塑剂能力低，呈乒乓球状，可用于聚氯乙烯硬制品。目前工业上以生产疏松型聚氯乙烯树脂为主。
图3为悬浮法聚氯乙烯树脂型号及用途。
乳液聚合法的优点是速度快、体系稳定、粒子规整、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干净，含有金属杂质，会影响到聚合物的透明度、电绝缘性能以及热稳定性等。乳液聚合的聚氯乙烯一般为糊状形式，主要用于制造泡沫塑料、人造革、搪塑制品等。
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聚氯乙烯的应用面极为广泛，从建筑材料到汽车制造业、儿童玩具，从工农业制品到日常生活用品，涉及各行各业，各个方面。例如，可用于电器绝缘材料，如电线的绝缘层，目前几乎完全代替了橡胶，可作电器用耐热电线、电线电缆的衬套等; 用于汽车方面，可作为方向盘、顶盖板、缓冲垫等; 用于建筑方面，可用作各种型材，如管、棒、异型材、门窗框架、室内装饰材料、下水管道等; 用作化工设备，可加工成各种耐化学药品的管道、容器和防腐材料。软质聚氯乙烯还可制成具有韧性、耐挠曲的各种管子、薄膜、薄片等制品，可用于制作包装材料、雨具、农用薄膜等。聚氯乙烯糊可涂附在棉布、纸张上，经加热在140～145℃时很快发生凝胶，成型为薄膜，再经滚筒压紧，即成人造革，可制成各种制品。聚氯乙烯泡沫塑料还常用作衬垫、拖鞋以及隔热、隔声材料。
化学性质
工业品是白色或浅黄色粉末。 低分子量的易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂。高分子量的则难溶解。
用途
其制品用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力等各领域
用途
可用于生产各种高级绝缘材料、农用薄膜、人造革、塑料鞋、硬管、唱片、焊条等
用途
用作聚氯乙烯塑料制品的原料
用途
用于生产U-PVC门窗、异型材和管材等
用途
用于制过氯乙烯树脂等
用途
用于食品包装、上水管及一般聚氯乙烯制品
用途
用于家具贴面、音箱贴面、吹塑膜等
用途
用于经挤出加工成输血导管、引流袋、引流导管和滴斗等以及其他医用配件和导管
用途
用于制造塑料板材、管材、电线电缆等
用途
用于生产电线电缆包层、设备防腐、汽车零部件等
用途
用于制造工业、农业及生活等方面的软硬制品
用途
用于包装的垫收缩膜和包装用的中空吹塑制品
用途
为注塑PVC-U管件的专用原料
用途
用于电缆电线绝缘层、保护套、氯纶纤维、PVC软制品等的生产原料
用途
其制品用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等各领域
用途
用于生产型材、片材、唱片、管件、容器、地板等
用途
用于电线、电缆绝缘和护套及其他外层用的塑料
用途
用于制作一系列糊制品、浸渍、搪塑制品、泡沫塑料、合成纤维等
用途
用于制备非发泡人造革底层、人造革及地板表面、帆布浸渍成型、中空成型制品及橡皮擦、瓶盖等
用途
用于制造电绝缘材料、各种薄膜、人造革、软管、型材等
用途
具有PVC的一般用途，尤其适合制造鞋底、胶带等具有一定弹性的产品
用途
用于电力、通信、船用电缆等各种电线、电缆的护层
用途
用于聚氯乙烯悬浮聚合时防止粘釜
用途
主要用于生产食品包装材料
用途
用于制造薄膜、软管、人造革、鞋料等
用途
应用于食品、医疗、文具、建材、装饰、化 工、纺织、日用品制造等行业
用途
用于生产人造革、地板革、蓄电池隔板、输送带、绝缘涂料、壁纸、窗纱、瓶盖滴塑、玩具等
用途
用作高级电器绝缘材料及保护层
用途
用作船用电缆的绝缘层及护套层
用途
用于橡皮和塑料绝缘的电缆护套及其他外层用的塑料
用途
用于制造输血袋和血液、血制品低温保存容器和管、滴斗等的材料
用途
用于生产PVC瓶子、硬质注塑管件等及用于生产过氯乙烯树脂
用途
用于生产油漆、纤维、粘合剂、绝缘材料等
用途
用于生产PVC唱片、透明片、硬板、焊条、纤维等主要原材料
用途
用作硬管、硬片、单丝、套管等
用途
用于制造人造革、壁纸、塑料地板、浸渍窗纱、浸渍手套、假肢、难燃运输带及无纺地毯等
用途
用于制造电绝缘材料、软制品、薄膜、人造革表面膜等
用途
用于生产PVC硬管、硬片、半硬片、薄膜、型材等
用途
用于制造硬板、唱片、阀门、管线、焊条等
用途
用于通讯、信号及低压电缆和具有较高电性要求的绝缘电线
用途
用于生产PVC薄膜、软管、鞋料等
聚氯乙烯
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