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聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,簡稱PVC),是我國第一、世界第二大通用型合成樹脂材料,由于具有優異的難燃性、耐磨性、抗化學腐蝕性、綜合機械性、制品透明性、電絕緣性及比較容易加工等特點,目前,PVC已經成為應用領域最為廣泛的塑料品種之一,在工業、建筑、農業、日常生活、包裝、電力、公用事業等領域均有廣泛應用,與聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和ABS統稱為五大通用樹脂。
一、聚氯乙烯簡介
聚氯乙烯是一種無毒、無臭的白色粉末。它的化學穩定性很高,具有良好的可塑性。除少數有機溶劑外,常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸及20%以下的燒堿,對于鹽類亦相當穩定;PVC的熱穩定性和耐光性較差,在140℃以上即可開始分解并放出氯化氫(HCl)氣體,致使PVC變色。PVC的電絕緣性優良,一般不會燃燒,在火焰上能燃燒并放出HCl,但離開火焰即自熄,是一種“自熄性”、“難燃性”物質。基于上述特點,PVC主要用于生產型材、異型材、管材管件、板材、片材、電纜護套、硬質或軟質管、輸血器材和薄膜等領域。
聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成,聚合度n一般在500~20000范圍內,其分子結構式如下:
二、聚氯乙烯的分類及表示方法
1、聚氯乙烯的分類
根據應用范圍不同,PVC可分為:通用型PVC樹脂、高聚合度PVC樹脂、交聯PVC樹脂。通用型PVC樹脂是由氯乙烯單體在引發劑的作用下聚合形成的;高聚合度PVC樹脂是指在氯乙烯單體聚合體系中加入鏈增長劑聚合而成的樹脂;交聯PVC樹脂是在氯乙烯單體聚合體系中加入含有雙烯和多烯的交聯劑聚合而成的樹脂。通用型聚氯乙烯由于制備方法簡單、用途廣泛,在現貨市場上流通的絕大部分都是通用型的聚氯乙烯樹脂,而高聚合度的和交聯的PVC樹脂一般在特殊領域應用較多。
根據氯乙烯單體的獲得方法來區分,可分為電石法、乙烯法和進口(EDC、VCM)單體法(習慣上把乙烯法和進口單體法統稱為乙烯法)。目前,世界上多為乙烯法PVC,而我國則主要以電石法PVC為主。
根據氯乙烯單體的聚合方法,聚氯乙烯的獲得又有懸浮法、乳液法、本體法和溶液法之分。懸浮法以其生產過程簡單,便于控制及大規模生產,產品適宜性強,是PVC的主要生產方式,從世界范圍內講,懸浮法PVC的生產量約占總量的80%。本體法不用水和分散劑,聚合后處理簡單,產品純度高,但是存在聚合過程攪拌和傳熱的難題,生產成本較高,屬于淘汰類工藝,其生產能力不到總量的10%,我國目前只有四川宜賓天原采用本體法生產PVC。乳液法聚合時以水為分散介質,制得的顆粒較細,熱穩定性和電絕緣性不佳,適宜糊樹脂的生產,主要用于制造人造革、浸漬手套、紗窗、水田靴、工具把手、壁紙、地板卷材、蓄電池隔板和玩具等,我國PVC糊樹脂的產量不到PVC總產量的4%。溶液聚合只用來生產涂料或特種產品。在美國,使用各種聚合方法生產的樹脂比例是:懸浮法87.8%、乳液和微懸浮法6.4%、本體聚合法4.4%、溶液法1.4%。在我國,90%以上的PVC都是采用懸浮法制備生產的。
圖表1:聚氯乙烯樹脂
品 種 |
懸浮法 |
乳液法 |
本體法 |
溶液法 |
特性 |
不含金屬離子,有良好的電絕緣性及熱穩定性 |
顆粒較細,含雜質較多,電絕緣性及熱穩定性不及懸浮法 |
含雜質極少純度高。熱穩定性和電絕緣性優于懸浮法 |
含雜質極少純度高,成本高,價格高。聚合物的分子量不高 |
2、懸浮法聚氯乙烯的命名
根據國標GB 3402中規定的,懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂的產品型號由產品名稱、聚合方法和用途的表示符號及黏數分類號(見圖表2)等四項組成:
圖表2:粘數分類
分類號 n |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
黏數, mL/g |
156~144 |
143~ 136 |
135~ 127 |
126~ 119 |
118~ 107 |
106~ 96 |
95 ~ 87 |
86 ~ 73 |
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