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PVC合成工艺
到目前为止,世界上PVC生产的聚合工艺主要有五种,即悬浮、本体、乳液、微悬浮及溶液聚合工艺。其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺,绝大部分均聚及共聚产品都是采用悬浮聚合工艺。以美国为例,PVC生产工艺中,%,%,%,%。与美国相比,西欧乳液和本体聚合的比例较大,而日本则悬浮聚合占的比例较大。
PVC大分子是以头-尾连接的。由于聚合过程中产生副反应,脱***化氢反应及氧化反应等因素导致大分子链段上有头-头连接,产生不饱和双键,形成带有***原子的叔碳原子及形成各种长的支键和含氧基团,悬浮聚合的聚***乙烯分子链约有30-50个支链。
PVC分子链上的***原子与***原子相对位置的不同有无规,间规和全同等构型,PVC以无规立构为主,所以基本上是无定型结构。全同立构极少,%。它易形成细小的微晶。这种晶体使增塑剂难于进入,只有较高的温度才能形成结晶链段。
PVC合成工艺流程见图1-1。
图1-1 PVC合成简单工艺流程图
品种分类及用途
聚***乙烯(Polyvinyl Chloride 简称PVC)树脂是由聚乙烯(Vinyl Chloride 简称VCM)
单体聚合而成的热塑性高聚物。其分子式-(CH2-CHCl)n-,其中n表示平均聚合度。PVC为无定形聚合物,含结晶度5%-10%的微晶体,熔点为175℃。×105-×106(Xn=350-8000)之间。
PVC一般按聚合度式分子量不同划分不同的牌号。分子量的大小根据制品性能决定。软质制品要求较高的分子量,硬质制品不加或少加增塑剂则要求较低的分子量。聚***乙烯分子量高,其力学性能好,但加工困难。聚***乙烯分子量分布对加工性能和制品质量影响都很大,一般以窄分布或双峰分布为佳。
我国工业化生产的聚***乙烯树脂以悬浮法及乳液法两种为主。聚***乙烯广泛运用于塑料制品行业。以SG型树脂(疏松型)为例,1-3树脂主要用于、电缆、塑料拉料、鞋类加工领域;5-8树脂主要用于塑料门窗、塑钢门窗、上下水管穿线管、扣板、塑料管件、管材、农用薄膜、烟膜等加工领域。悬浮法树脂的型号与主要用途见表1-1。
表1-1 SG型树脂型号及用途
型号
级别
主要用途
SG-1
一级A
高点绝缘材料
SG-2
一级A
电绝缘材料、薄膜
一级B
一般软制品
SG-3
一级A
电绝缘产品、农用薄膜、人造革表面膜
一级B
全塑凉鞋
SG-4
一级A
工业和民用薄膜
一级B
软管、人造革、高强度管材
SG-5
一级A
透明制品
一级B
硬管、硬片、单丝、套管、型材
SG-6
一级A
唱片、透明片
一级B
硬板、焊条、纤维
SG-7
一级A
瓶子、透明片
一级B
硬质注塑管件、过***乙烯树脂
SG-8
一级A
硬制品、真空容器内壁
PVC树脂的性能
PVC材料是一种非结晶性材料,刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。它具有不易燃性、高强度、高耐侯性以及优良的几何稳定性。对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓***所腐蚀并且也不适用与芳香烃、***化烃接触的场合。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。
PVC树脂的分子量、洁净度、软化点等物理性能随聚合反应条件(温度)而变化。一般而言,PVC树脂的性能见表1-2。
表1-2 PVC树脂主要性能
项目
性能
物理性能
折射率nD20=,~,-,~/(g·℃),/(m·K)
颗粒大小:悬浮聚合60~150um,本体聚合30~80um,~2um。掺混20~80um
热性能
85℃以下呈玻璃态,85~175℃呈粘弹态,无明显熔点,175~190℃为熔融状态,190~
200℃属粘流态
脆化点-50~60℃,软化点75~85℃,玻璃化转变温度在80℃上下,100℃以上开始分解,180℃以上快速分解,200℃以上剧烈分解并变黑
燃烧性能
PVC在火焰上能燃烧,并降解释放出HCL、CO和苯等低分子量化合物;离火自熄
电性能
耐电击穿,可用于10KV低压电缆
老化性能
较耐老化,但在光照(尤其光波长为270~310nm时)和氧气作用下会缓慢分解,释放HCl,形成羰基、共轭双键而变色
化学稳定性
在酸、碱和盐类溶液中较稳定
耐溶剂性
除了芳烃(苯、二甲苯)、苯***、二***甲酰***、四氢呋喃