第一章聚氯乙烯课件.ppt

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1、第一章第一章 聚氯乙烯聚氯乙烯 第一节第一节 概概 述述 聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)是以氯乙烯为单体聚合而是以氯乙烯为单体聚合而得的聚合物，自上世纪得的聚合物，自上世纪30年代首先在德国开年代首先在德国开始工业化生产以来，由于它原料来源丰富，用始工业化生产以来，由于它原料来源丰富，用途广泛，在通用塑料中一直占有重要地位，其途广泛，在通用塑料中一直占有重要地位，其产量在塑料中仅次于聚乙烯居第二位。产量在塑料中仅次于聚乙烯居第二位。 PVC树脂特点：树脂特点： 化学稳定性好，力学性能高，电气绝缘性化学稳定性好，力学性能高，电气绝缘性优良，难燃自熄，纯净的优良，难燃自熄，纯净的PVC具有透明性。具有

2、透明性。 但热稳定性差，使用温度不高，硬质制品但热稳定性差，使用温度不高，硬质制品的脆性较大、不耐寒，在光和热的作用下易老的脆性较大、不耐寒，在光和热的作用下易老化的缺点。化的缺点。CHHCC H3H( ) nCl其分子结为：其分子结为： PVC塑料是以塑料是以PVC树脂为基体，加入各种树脂为基体，加入各种塑料助剂制备而成的多组分塑料。塑料助剂制备而成的多组分塑料。 通过改变配方可制得软、硬程度不同及多通过改变配方可制得软、硬程度不同及多种功能的塑料材料和制品，在农业、建筑、化种功能的塑料材料和制品，在农业、建筑、化工、电气、机械和日常生活中有广泛用途。工、电气、机械和日常生活中有广泛用途。

3、第一节第一节 聚氯乙烯的合成聚氯乙烯的合成一、氯乙烯单体一、氯乙烯单体1.乙炔电石法乙炔电石法 是最早实现工业化生产的方法，具有投资少、是最早实现工业化生产的方法，具有投资少、技术简单、产品纯度高的优点。其反应如下：技术简单、产品纯度高的优点。其反应如下： 氯化氢可以从由电解食盐得到，乙炔可由碳化氯化氢可以从由电解食盐得到，乙炔可由碳化钙钙(电石电石)与水反应制得。由于电石是由石灰石煅烧与水反应制得。由于电石是由石灰石煅烧而得，故能耗大、成本高，因而该法应用已逐渐而得，故能耗大、成本高，因而该法应用已逐渐减少。近几年由于石油短缺，该法又有所发展。减少。近几年由于石油短缺，该法又有所发展。CHC

4、H+ HCICH2CHCI2.2.联合法联合法 由石油裂解制得的乙烯经氯化后生成二由石油裂解制得的乙烯经氯化后生成二氯乙烷，然后在加压条件下将其加热裂解制氯乙烷，然后在加压条件下将其加热裂解制得氯乙烯和氯化氢，生成的氯化氢再与乙炔得氯乙烯和氯化氢，生成的氯化氢再与乙炔反应又可得到氯乙烯。反应又可得到氯乙烯。 该法可直接利用氯碱工业的氯气，因此该法可直接利用氯碱工业的氯气，因此成本较乙炔电石法低。其化学反应式如下：成本较乙炔电石法低。其化学反应式如下：CHCH + HClCH2 CHCl 3.3.氧氯化法氧氯化法CH2CH2CH2CH+HCICH2CI2CICICH2CI二、氯乙烯单体的聚合二、

5、氯乙烯单体的聚合 1.1.悬浮聚合悬浮聚合 (1) (1)概念：悬浮聚合体系主要由单体、引发概念：悬浮聚合体系主要由单体、引发剂、水、分散剂四个基本组分构成。原料加剂、水、分散剂四个基本组分构成。原料加入反应釜中，在一定的温度和压力下聚合一入反应釜中，在一定的温度和压力下聚合一定时间。定时间。 （2 2）生产过程：）生产过程：聚合后的悬浮液聚合后的悬浮液碱液处理碱液处理洗涤洗涤干燥干燥过筛过筛白色粉状白色粉状PVCPVC树脂树脂 （3 3）注意的问题：）注意的问题： 聚合过程中聚合过程中“粘釜粘釜”现象会造现象会造成相对分子质量过高的组分，在树成相对分子质量过高的组分，在树脂中不易塑化而使透明

6、制品出现晶脂中不易塑化而使透明制品出现晶点，影响制品质量。点，影响制品质量。晶点晶点俗称：鱼眼俗称：鱼眼“粘釜粘釜”聚合聚合温度温度高、时间高、时间长长分子量大分子量大2.2.乳液聚合乳液聚合 乳液聚合使用水溶性引发剂，氯乙烯单乳液聚合使用水溶性引发剂，氯乙烯单体在水介质中由乳化作用分散成乳液状态，体在水介质中由乳化作用分散成乳液状态，在温度和搅拌作用下进行聚合反应，最终的在温度和搅拌作用下进行聚合反应，最终的反应产物为糊状物，可直接用于涂覆生产以反应产物为糊状物，可直接用于涂覆生产以及应用乳胶的场合。及应用乳胶的场合。 乳液聚合过程中分散体系稳定性好，乳液聚合过程中分散体系稳定性好，反应温度

7、易于控制，单体分散程度均匀反应温度易于控制，单体分散程度均匀，所得到的，所得到的PVCPVC颗粒较细，相对分子质量颗粒较细，相对分子质量高。但工艺复杂，产物中杂质含量较高高。但工艺复杂，产物中杂质含量较高。 几种几种PVC的聚合方法及所得产物的聚合方法及所得产物性能特征如书中表性能特征如书中表1-1所示。所示。 该种树脂能在常温下配制成分散该种树脂能在常温下配制成分散体体PVCPVC糊塑料，用于生产人造糊塑料，用于生产人造革、泡沫塑料以及织物涂覆等。革、泡沫塑料以及织物涂覆等。 也可经过凝聚、洗涤、脱水、干燥也可经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序制得固体等工序制得固体PVCPVC粉料。粉料。粉状

8、树脂在粉状树脂在20时折光指数为时折光指数为1.544，相对密度为，相对密度为1.351.46。它对它对CO2等气体的透过率较低，等气体的透过率较低，对水蒸汽透过率稍高。对水蒸汽透过率稍高。 第二节、聚氯乙烯的结构与性能第二节、聚氯乙烯的结构与性能 1、物理性质、物理性质 (1)工业生产的工业生产的悬浮法悬浮法PVC树脂为白树脂为白色或略带黄色的粉状物料，称为色或略带黄色的粉状物料，称为粉状树粉状树脂；脂； 乳液法乳液法树脂大多数是糊状物，常称树脂大多数是糊状物，常称为为糊状树脂。糊状树脂。（ 2 ）相对密度为）相对密度为1.351.46，在水，在水中下沉。中下沉。（3）为非晶结构，纯树脂呈透

9、明性）为非晶结构，纯树脂呈透明性（4）如何识别？）如何识别？在水中下沉在水中下沉难燃难燃燃烧时伴有刺鼻的燃烧时伴有刺鼻的HCI味道味道透明透明 2、力学性能、力学性能 （1）由于）由于PVC是极性聚合物，分子间作是极性聚合物，分子间作用力较大，其固体表现出良好的力学性能。用力较大，其固体表现出良好的力学性能。 （2）力学性能所添加塑料助剂的种类及）力学性能所添加塑料助剂的种类及数量有关：数量有关： 根据在根据在PVC树脂中树脂中加入增塑剂量加入增塑剂量的多少，的多少，把把PVC塑料分为塑料分为硬质硬质PVC（UPVC或或PVC-U）和和软质软质PVC（SPVC 或或PVCP）。）。 UPVC在

10、在l00份份PVC树脂中的增树脂中的增塑剂用量在塑剂用量在5份以下；份以下； 软软PVC的增塑剂用量大于的增塑剂用量大于25份；份； 介于二者之间为半硬质介于二者之间为半硬质PVC。 UPVC的拉伸强度、刚度、硬度等的拉伸强度、刚度、硬度等力学强度较高；软力学强度较高；软PVC具有较高的断裂具有较高的断裂伸长率，柔韧好。伸长率，柔韧好。3、热性能、热性能 PVC的的Tg约约82 ，长期使用温度，长期使用温度不宜超过不宜超过65。 PVC的耐寒性较差，尽管其脆化温的耐寒性较差，尽管其脆化温度低于度低于50，但低温下即使软，但低温下即使软PVC品品也会变硬、变脆。也会变硬、变脆。 4、 PVC的热

11、稳定性的热稳定性 （1） PVC的热稳定性差的表现的热稳定性差的表现 变色：无论受热或日光都能引起变色，变色：无论受热或日光都能引起变色，从黄色、橙色、棕色直到黑色；从黄色、橙色、棕色直到黑色；伴随着刺鼻的伴随着刺鼻的HCI气味；气味； 力学性能和化学性能的降低。力学性能和化学性能的降低。 PVC对热敏感，分解速度较快，难成对热敏感，分解速度较快，难成型加工，故称为：型加工，故称为：“热敏性塑料热敏性塑料”（2）PVC热稳定性差的原因热稳定性差的原因 大分子链中不是单一的均匀结构，而具大分子链中不是单一的均匀结构，而具有多各杂结构。比如：有多各杂结构。比如： 主要是由于工业生产的主要是由于工业

12、生产的PVC大分子链并大分子链并不全是有规律的不全是有规律的“头头尾尾”重复排列的单一重复排列的单一结构，而是具有多种结构的大分子链，比如结构，而是具有多种结构的大分子链，比如“头头-头头”、“尾尾-尾尾”结构、支化结构以及结构、支化结构以及链终止和链转移反应形成的不同端基结构等，链终止和链转移反应形成的不同端基结构等， 烯丙基氯原子烯丙基氯原子（3）热分解的特征）热分解的特征具有具有“拉链式拉链式”反应；反应； 显色：在大分子链上形成许多显色：在大分子链上形成许多共轭双键结构共轭双键结构CHCHCHCH，这是这是PVC老化时显色的原因；老化时显色的原因； 脱出的脱出的HCl，具有加速降解的具

13、有加速降解的作用。作用。在氧、臭氧、力以及某些金属在氧、臭氧、力以及某些金属离子离子(如铁、锌如铁、锌)的存在下降解会大大的存在下降解会大大加速加速 （4）热稳定方法）热稳定方法 在在PVC树脂的聚合阶段采用调节和控制树脂的聚合阶段采用调节和控制聚合反应条件、改进工艺过程、与少量第聚合反应条件、改进工艺过程、与少量第二种单体共聚等方法以改变或减少二种单体共聚等方法以改变或减少PVC大分子链中的不稳定结构；大分子链中的不稳定结构； 在在PVC树脂中加入能够起稳定作用的助树脂中加入能够起稳定作用的助剂，以抑制减缓降解。目前，剂，以抑制减缓降解。目前，PVC的稳的稳定化以后一种方式为主，常用的助剂是

14、热定化以后一种方式为主，常用的助剂是热稳定剂。稳定剂。 6、PVC的电性能的电性能 （1） PVC具有良好的电性能，是体积电具有良好的电性能，是体积电阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝缘材料之一。缘材料之一。 （2） PVC塑料一般只能作为低频绝缘材塑料一般只能作为低频绝缘材料使用料使用 由于它的热稳定性差，分子链具有极性，由于它的热稳定性差，分子链具有极性，因而随环境温度升高电绝缘性降低，随频率因而随环境温度升高电绝缘性降低，随频率的升高体积电阻率下降，介电损耗增大。的升高体积电阻率下降，介电损耗增大。 耐热性能较差，不适宜使用温度较高的耐热性能较差

15、，不适宜使用温度较高的场合。场合。（3）PVC塑料的电性能还取决于配塑料的电性能还取决于配方设计，不同配方制得的方设计，不同配方制得的PVC绝缘材绝缘材料适宜于不同的应用场合。料适宜于不同的应用场合。 PVC塑料的电性能与所选用的助塑料的电性能与所选用的助剂品种关系较大。剂品种关系较大。5、卫生性、卫生性PVC的卫生性问题主要是两个方的卫生性问题主要是两个方面面:树脂中残留的氯乙烯单体被证明对树脂中残留的氯乙烯单体被证明对人体有害；人体有害； PVC树脂中氯乙烯单体的含树脂中氯乙烯单体的含量成功地降低到量成功地降低到5ppm以下以下所使用的许多塑料助剂，尤其是热稳所使用的许多塑料助剂，尤其是热

16、稳定剂有些具有不同程度的毒性。应尽量定剂有些具有不同程度的毒性。应尽量减少塑料中助剂的用量，选择无毒、耐减少塑料中助剂的用量，选择无毒、耐析出、耐溶剂抽出的助剂品种。析出、耐溶剂抽出的助剂品种。 合理选择树脂（食品级树合理选择树脂（食品级树脂），合理选择助剂（无毒助脂），合理选择助剂（无毒助剂），优化配方，可制得无毒剂），优化配方，可制得无毒PVC制品。制品。第三节第三节 聚氯乙烯的选用聚氯乙烯的选用 PVC是多组分塑料，可用多种方法进是多组分塑料，可用多种方法进行成型加工，制品种类繁多，用途广泛。行成型加工，制品种类繁多，用途广泛。在树脂的选用中需要考虑的因素有制品种在树脂的选用中需要考虑的

17、因素有制品种类、性能要求、使用环境和成型加工方法类、性能要求、使用环境和成型加工方法等。等。 一、聚氯乙烯的型号与用途一、聚氯乙烯的型号与用途1.悬浮法悬浮法PVC树脂树脂PVC平均相对分子质量的表示方法较多：平均相对分子质量的表示方法较多： 绝对黏度（绝对黏度（） 黏数（黏数（VN） K值值 平均聚合度平均聚合度 表表1-4 黏数、黏数、K值、绝对黏度、平值、绝对黏度、平均聚合度关系均聚合度关系表表1-5 悬浮法悬浮法PVC树脂的型号与树脂的型号与用途用途（1） PVC软制品与软制品与PVC硬制品硬制品PVC软制品软制品（PVC-SG1 PVC-SG4 ）PVC的黏数大，平均相对分子质量高，

18、这时的黏数大，平均相对分子质量高，这时树脂的力学性能好，热稳定性和树脂的力学性能好，热稳定性和Tg高，成型高，成型加工温度也高，塑化较困准，为了改善其成加工温度也高，塑化较困准，为了改善其成型加工性能，需加入较多的增塑剂，因而这型加工性能，需加入较多的增塑剂，因而这类树脂适用于力学性能要求较高的类树脂适用于力学性能要求较高的PVC软制软制品；品；PVC硬制品（硬制品（PVC-SG5 PVC-SG7 ）PVC的黏数小，相对分子质量较低，其力学的黏数小，相对分子质量较低，其力学性能较差，但成型加工容易，可用于生产要性能较差，但成型加工容易，可用于生产要求无增塑剂或有少量增塑剂的求无增塑剂或有少量增

19、塑剂的PVC硬制品。硬制品。（2）PVC各型号不能混合使用各型号不能混合使用 ？不能，会导致温度控制难、塑化不均匀不能，会导致温度控制难、塑化不均匀 相对分子质量过高的组分难以塑化，相对分子质量过高的组分难以塑化，易在制品中形成晶点，影响制品的外观易在制品中形成晶点，影响制品的外观质量和力学性能，而相对分子质量较低质量和力学性能，而相对分子质量较低的组分则会发生分解。的组分则会发生分解。二、二、聚氯乙烯的加工特性聚氯乙烯的加工特性 1. 1.成型加工中的热稳定性成型加工中的热稳定性 2. 2.熔体的流变特性熔体的流变特性 3. 3.熔体塑化特性熔体塑化特性 4. 4.加工设备的适应性加工设备的

20、适应性 5. 5.其它其它 三、聚氯乙烯的成型加工与制品三、聚氯乙烯的成型加工与制品 注意：注意： PVC在成型前均需通过高效的混合炼在成型前均需通过高效的混合炼塑设备、合理的工艺配制成分散均匀的粉料、塑设备、合理的工艺配制成分散均匀的粉料、粒料、糊塑料等不同的状态，才能通过不同粒料、糊塑料等不同的状态，才能通过不同的加工方法生产出种类繁多的的加工方法生产出种类繁多的PVC制品。制品。 一般生产一般生产PVC制品，应选择相应的制品，应选择相应的PVC树脂，这一点尤其应注意，树脂，这一点尤其应注意，如表如表15所示。所示。1.挤出成型与制品挤出成型与制品 软质制品软质制品用相对分子质量较高的用相

21、对分子质量较高的PVC树脂树脂(SG1SG4)，用单螺杆挤出机可顺用单螺杆挤出机可顺利成型，制品主要有：利成型，制品主要有：薄膜薄膜软管软管电线电缆等。电线电缆等。 硬质制品硬质制品选用相对分子质量较低的选用相对分子质量较低的PVC树脂树脂，用单螺杆和双螺杆挤出机均能成型。用单螺杆和双螺杆挤出机均能成型。 PVC挤出硬制品有硬管、硬板、硬片、异挤出硬制品有硬管、硬板、硬片、异型材等。型材等。 低发泡技术在低发泡技术在PVC硬质材料上的应用更硬质材料上的应用更突出了其质轻、隔音、保温的特性，以塑代木、突出了其质轻、隔音、保温的特性，以塑代木、以塑代钢。以塑代钢。 2.注射成型与制品注射成型与制品

22、 为降低成型加工温度，一般为降低成型加工温度，一般UPVC注塑制注塑制品选用相对分子质量较低的品选用相对分子质量较低的PVC树脂，树脂，哪一哪一种型号？种型号？ 注射成型注射成型PVC制品有管件、工业零部件、制品有管件、工业零部件、鞋类等日用品。鞋类等日用品。 （如（如SG7型）型）3.压延成型与制品压延成型与制品 生产生产PVC薄膜和片材，而且引入布、薄膜和片材，而且引入布、纸张等基材还能生产纸张等基材还能生产PVC人造革、壁纸、人造革、壁纸、地面材料等。地面材料等。 泡沫胶料泡沫胶料配制配制混合混合密炼密炼挤挤出出喂喂料料压延压延薄膜薄膜与布基与布基贴合贴合冷却冷却涂面胶涂面胶或覆膜或覆膜

23、高温高温塑化发泡塑化发泡压花压花冷却冷却人造革人造革制品制品 布基预热布基预热涂胶浆涂胶浆面胶配制面胶配制及研磨及研磨将两层将两层(或一层或一层)薄胶片通过两个等速相薄胶片通过两个等速相向旋转辊筒问隙，在辊筒的压力作用下，向旋转辊筒问隙，在辊筒的压力作用下，压贴在帘布两面。压贴在帘布两面。4.中空成型与制品中空成型与制品 PVC适合挤出、注塑和拉伸多种中空吹适合挤出、注塑和拉伸多种中空吹塑成型方法，一般多选用相对分子质量较低塑成型方法，一般多选用相对分子质量较低的的SG-7型树脂，也可选用各种生产型树脂，也可选用各种生产PVC瓶瓶的专用粒料。的专用粒料。PVC中空容器具有成本低、成中空容器具有

24、成本低、成型加工性能优良、力学性能好、透明度高的型加工性能优良、力学性能好、透明度高的优点，对优点，对O2 、CO2等气体也具有良好的阻等气体也具有良好的阻隔性，可用于饮料、食品、化妆品、洗涤剂隔性，可用于饮料、食品、化妆品、洗涤剂等包装行业。等包装行业。 5.糊塑料成型与制品糊塑料成型与制品采用涂覆法可将糊塑料制成人造革、采用涂覆法可将糊塑料制成人造革、地板革、壁纸、汽车内装饰物等；采用蘸浸、地板革、壁纸、汽车内装饰物等；采用蘸浸、搪塑成型方法可制成手套、鞋类、容器、球搪塑成型方法可制成手套、鞋类、容器、球类、玩具等一系列类、玩具等一系列PVC糊塑料制品。糊塑料制品。 塑料糊塑料糊（底胶）（

25、底胶）压光辊 塑料糊塑料糊（面胶）（面胶） 第四节第四节 聚氯乙烯相关品种聚氯乙烯相关品种PVCPVC相关品种主要包括高聚相关品种主要包括高聚合度聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯合度聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯（PVC-CPVC-C）、）、聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯（PVDCPVDC），），它们的性能与它们的性能与PVCPVC相相比有相同或相似的地方，也有比有相同或相似的地方，也有一些宝贵的特性。一些宝贵的特性。 三、聚偏氯乙烯三、聚偏氯乙烯 (PVDC)CH2CHCl( )mCH2CCl( )nCl偏氯乙烯含量为偏氯乙烯含量为75%75%85%85%(一一)、聚偏氯乙烯的特性聚偏氯乙烯的特性 1 1、分子结构对称，具有高度结晶分子结构对称，具有高度结晶性，结晶度约性，结晶度约35%35%65%65%，熔点为，熔点为198198205205； 2、透明、制品的韧性和冲击强度透明、制品的韧性和冲击强度高于高于PVCPVC； 3 3、无毒、耐热、耐油、耐菌无毒、耐热、耐油、耐菌 ； 4、对氧及有机物具有、对氧及有机物具有高阻隔性高阻隔性 。(二二)、PVDCPVDC 的用途的用途 PVDC PVDC薄膜的阻隔性大大优于薄膜的阻隔性大大优于聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯、聚丙烯和PVCPVC薄膜，广薄膜，广泛用于：泛用于： 保鲜膜及食品（如肉类）、保鲜膜及食品（如肉类）、药品、香料的包装药品、香料的包装