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聚氯乙烯的制造工藝
點擊次數：456 發布時間：2014-1-23
聚氯乙烯
電解鹽水提供了幾乎等量的氯和燒堿，而后氯與乙烯反應生成二氯乙烷，轉而脫氯化氫生成氯乙烯單體。
目前，多數氯乙烯是由氧氯化工藝過程生產的，氯乙烯在通常環境條件下是氣體，在壓力下變為無色透明的液體。
制造
目前PVC樹脂的估計生產能力111億磅，大部分是均聚物和少量的共聚物。約占總量90％的是由懸浮法生一的，其余為本體聚合和乳液法制備的，王有部分糊狀樹脂。但少量的溶液共聚物還未包括在里面。
這些產品的廣泛潛在應用范圍，是在聚合的過程中，加入少量的聚合添加劑，從而影響了樹脂顆粒的結構和性能。如在懸浮法生產樹脂中，添加若干水溶性高聚物用作主分散劑或輔助分散劑，而乳液樹脂采用表面活性劑組合物。
其它的通用添加劑有螫合劑、抗氧劑、緩沖劑、或簡單的堿。國產樹脂預期會有適度增長，未來將在很大程度上依賴于經濟發展周期和美元的力量。
所有商業用PVC都是由加成聚合反應生產的。聚合過程中，引發劑分子分解生成自由基．并與周圍的綠乙烯單體一起形成一個活性中心。反應持續下去一直到鏈終止。在試種條件下，一個單獨的PVC分子完成鏈增長幾乎只需要完成轉移所需時間的很小部分。這個反應是自催化反應，所得到的高聚物分子量幾乎與引發劑的濃度和鏈轉移的程度無關。由于整個反應過程是在等溫條件下進行的，所形成窄的分子量分布（MWD是很典型的。在這種反應中，鏈中分子的平均數估計是在950（聚合溫度為122°F）和480（聚合溫度為158°F）之間。
聚合反應完成時，高聚物分子主要按頭一尾順序排列。高聚物是部分結晶（間規），隨著溫度的升高，結構運動的無規則性也在增加。約60％的高聚物分子會存在不飽和的鏈端，這主要取決于鏈終止的方式，同時支化作用可能發生在4％的鏈分子中。上述這些因素對樹脂的熱穩定性會產生很大影響，當反應溫度升高時，這些因素是與鏈轉移比鏈增長需要更高的信有關。
要特別注意的是，硬質PVC首先在里近212°F處發生熱分解，這主要取決于分子量和加熱條件。在釋放出氯化氫時，樹脂將變色、變脆，zui后因交聯而變為不容性的物質。樹脂變色是由于熱敏性烯可基和叔氯原子的形成，分子鏈斷裂，從而引起多烯結構形成產生的。
可用穩定劑來改善混配料和zui終制品的熱穩定性，若干材料可用作穩定劑如金屬有機化合物、金屬鹽和金屬皂）。抗氧化劑、自由基抑制劑。
能與主要穩定劑起協同作用的輔助穩定劑同樣也是有效的。另外的物理性能方面，PVC的玻璃化溫度（Tg）可認為5鏈段開始活動的溫度，硬PVC樹脂的Tg一般認為是180°F。
隨著增塑劑的逐步增加，Tg的值在降低。雖然熔化熱在一個增塑系統中是以測量的，但由于熱穩定性的原因，這種樹脂的熔點是不能直接測量的。
因為PVC高聚物與有效范圍的增塑具有相互混溶性，在糊樹脂中經常添加塑劑，其用量可以從非常低的水平到很的水平，因此PVC可以制備各種各樣產品。這些化合物降低了分子間的束力，并使產品變得更柔軟。
增塑劑通常分為主增塑劑、輔助增塑劑或增量劑，主要取決于與高聚物的相容性水平，相容的比率為1：1稱為主增塑劑，輔助增塑劑的相容比率在1：3以內。
這些材料的滲出傾向較小，揮發性較低。同樣許多增塑劑是能抗降解，不易燃，在化學上是惰性的。
市場
PVC與增塑劑、穩定劑和其它添加劑混合的容量很大，使得它成為在所在塑料中應用zui廣泛的一種。值得注意的是PVC制造的產品可從厚壁壓力管到薄的、晶瑩透明的食品包裝材料，或從房屋壁板到外科用手套等。
在1990年，只有低密度PE銷售量超過了PVC，到了1992年PVC就降低到高密度PE之后處于第三的位置。也許在一個相當長的時期，PVC的發展還會更慢。管材、管道、房屋壁板和門窗型材約占PVC需求量的60％，包裝材料。電工器材和生活消費品各占總量的5-6％。在過去的5年間，大容量的管材和管道以年增長率超過2％的速度持續增長，同時房屋壁板年增長率為8％，建設和建筑用產品的增長率預期會超過1993和1994年的水平。
雖然有各種各樣的輔助設備，但幾乎PVC總量的85％是在三種基本加工設備上加工成型的。zui大量的加工是在擠出機上進行的，其次是壓延機和注塑機。然而，過去三年中，注塑成型的產品在明顯增長，因為人們關注的是在新型低壓設備上有效地生產精密的部件。
新型和改性的產品一直受到人們的注意，但由于保密和經濟的原因，也許花費了大部分開發費用。人們感興趣的一個方面是不斷努力提高管材樹脂的體積密度，但并不增加氯乙烯單體的殘留量或樹脂的生產成本。
擠出型成膜級樹脂也存在著一個相似的情況是這種樹脂顆?？紫兑部捎行У匚赵鏊軇捎靡粋€更好的壓實系數（體密度與真密度之比）來提高擠出的產量。
在低分子量樹脂中，顆粒內部的孔隙度是一個關鍵因素，因為食品及藥物管理局正在研究對與食品接觸的材料提出允許zui低的單體殘留量標準的可行性。
繼續關注的另一方面是降低樹脂起始顏色和長時間受熱時的熱穩定性，這些對包裝和醫學的應用都是非常重要的。懸浮、分散和氯化PVC樹脂在以后的篇章中還要詳細論述。
電解鹽水提供了幾乎等量的氯和燒堿，而后氯與乙烯反應生成二氯乙烷，轉而脫氯化氫生成氯乙烯單體。
目前，多數氯乙烯是由氧氯化工藝過程生產的，氯乙烯在通常環境條件下是氣體，在壓力下變為無色透明的液體。
制造
目前PVC樹脂的估計生產能力111億磅，大部分是均聚物和少量的共聚物。約占總量90％的是由懸浮法生一的，其余為本體聚合和乳液法制備的，王有部分糊狀樹脂。但少量的溶液共聚物還未包括在里面。
這些產品的廣泛潛在應用范圍，是在聚合的過程中，加入少量的聚合添加劑，從而影響了樹脂顆粒的結構和性能。如在懸浮法生產樹脂中，添加若干水溶性高聚物用作主分散劑或輔助分散劑，而乳液樹脂采用表面活性劑組合物。
其它的通用添加劑有螫合劑、抗氧劑、緩沖劑、或簡單的堿。國產樹脂預期會有適度增長，未來將在很大程度上依賴于經濟發展周期和美元的力量。
所有商業用PVC都是由加成聚合反應生產的。聚合過程中，引發劑分子分解生成自由基．并與周圍的綠乙烯單體一起形成一個活性中心。反應持續下去一直到鏈終止。在試種條件下，一個單獨的PVC分子完成鏈增長幾乎只需要完成轉移所需時間的很小部分。這個反應是自催化反應，所得到的高聚物分子量幾乎與引發劑的濃度和鏈轉移的程度無關。由于整個反應過程是在等溫條件下進行的，所形成窄的分子量分布（MWD是很典型的。在這種反應中，鏈中分子的平均數估計是在950（聚合溫度為122°F）和480（聚合溫度為158°F）之間。
聚合反應完成時，高聚物分子主要按頭一尾順序排列。高聚物是部分結晶（間規），隨著溫度的升高，結構運動的無規則性也在增加。約60％的高聚物分子會存在不飽和的鏈端，這主要取決于鏈終止的方式，同時支化作用可能發生在4％的鏈分子中。上述這些因素對樹脂的熱穩定性會產生很大影響，當反應溫度升高時，這些因素是與鏈轉移比鏈增長需要更高的信有關。
要特別注意的是，硬質PVC首先在里近212°F處發生熱分解，這主要取決于分子量和加熱條件。在釋放出氯化氫時，樹脂將變色、變脆，zui后因交聯而變為不容性的物質。樹脂變色是由于熱敏性烯可基和叔氯原子的形成，分子鏈斷裂，從而引起多烯結構形成產生的。
可用穩定劑來改善混配料和zui終制品的熱穩定性，若干材料可用作穩定劑如金屬有機化合物、金屬鹽和金屬皂）。抗氧化劑、自由基抑制劑。
能與主要穩定劑起協同作用的輔助穩定劑同樣也是有效的。另外的物理性能方面，PVC的玻璃化溫度（Tg）可認為5鏈段開始活動的溫度，硬PVC樹脂的Tg一般認為是180°F。
隨著增塑劑的逐步增加，Tg的值在降低。雖然熔化熱在一個增塑系統中是以測量的，但由于熱穩定性的原因，這種樹脂的熔點是不能直接測量的。
因為PVC高聚物與有效范圍的增塑具有相互混溶性，在糊樹脂中經常添加塑劑，其用量可以從非常低的水平到很的水平，因此PVC可以制備各種各樣產品。這些化合物降低了分子間的束力，并使產品變得更柔軟。
增塑劑通常分為主增塑劑、輔助增塑劑或增量劑，主要取決于與高聚物的相容性水平，相容的比率為1：1稱為主增塑劑，輔助增塑劑的相容比率在1：3以內。
這些材料的滲出傾向較小，揮發性較低。同樣許多增塑劑是能抗降解，不易燃，在化學上是惰性的。
市場
PVC與增塑劑、穩定劑和其它添加劑混合的容量很大，使得它成為在所在塑料中應用zui廣泛的一種。值得注意的是PVC制造的產品可從厚壁壓力管到薄的、晶瑩透明的食品包裝材料，或從房屋壁板到外科用手套等。
在1990年，只有低密度PE銷售量超過了PVC，到了1992年PVC就降低到高密度PE之后處于第三的位置。也許在一個相當長的時期，PVC的發展還會更慢。管材、管道、房屋壁板和門窗型材約占PVC需求量的60％，包裝材料。電工器材和生活消費品各占總量的5-6％。在過去的5年間，大容量的管材和管道以年增長率超過2％的速度持續增長，同時房屋壁板年增長率為8％，建設和建筑用產品的增長率預期會超過1993和1994年的水平。
雖然有各種各樣的輔助設備，但幾乎PVC總量的85％是在三種基本加工設備上加工成型的。zui大量的加工是在擠出機上進行的，其次是壓延機和注塑機。然而，過去三年中，注塑成型的產品在明顯增長，因為人們關注的是在新型低壓設備上有效地生產精密的部件。
新型和改性的產品一直受到人們的注意，但由于保密和經濟的原因，也許花費了大部分開發費用。人們感興趣的一個方面是不斷努力提高管材樹脂的體積密度，但并不增加氯乙烯單體的殘留量或樹脂的生產成本。
擠出型成膜級樹脂也存在著一個相似的情況是這種樹脂顆?？紫兑部捎行У匚赵鏊軇捎靡粋€更好的壓實系數（體密度與真密度之比）來提高擠出的產量。
在低分子量樹脂中，顆粒內部的孔隙度是一個關鍵因素，因為食品及藥物管理局正在研究對與食品接觸的材料提出允許zui低的單體殘留量標準的可行性。
繼續關注的另一方面是降低樹脂起始顏色和長時間受熱時的熱穩定性，這些對包裝和醫學的應用都是非常重要的。懸浮、分散和氯化PVC樹脂在以后的篇章中還要詳細論述。