聚氯乙烯主要应用在哪些方面

概述【1】

聚氯乙烯(PVC树脂)是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。由于PVC树脂具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、电绝缘性优良和机械强度较高等优点，在加工过程中可以加入添加剂或采用适当的工艺和设备生产出各种各样的塑料制品，包括板材、管材、管件、异型材等硬制品以及薄膜、人造革、塑料鞋、电缆料、泡沫材料等软制品，在工业、农业、建筑、日用品、包装以及电力等方面具有广泛的应用。

性能【2】

由于聚氯乙稀分子链中有氛元素的引入，燃烧时释放氯化氢、一氧化碳和苯等物质使得其具有自熄性能；在室温下耐磨损性能比硫化橡胶好，并具有优异的耐化学性，优良的机械性能，电绝缘性和隔热性良好。但是PVC有两个比较大的缺点，即热不稳定性和脆性（抗冲击性能差），这限制了PVC的发展，因此，研宄者在改善这两方面的性能上做了大量的工作。PVC在光照或受热的条件下，从80℃就开始塑料软化，当温度到达100℃以上时材料就开始发生降解，同时，制品的颜色开始从白色逐渐变成褐色最后变成黑色，这对于制品的外观有很大的影响。硬质PVC成品的缺口冲击强度大约是3-5KJ/m2，材料的脆性大，当温度降低时材料会迅速的变得又硬又脆，严重影响其使用性能；而软质的PVC制品存在小分子增塑剂（如DOP）等的往材料表面的迁移。

为了改进PVC的性质，除了可以加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、填料和其它聚合物外，还有很多其它研宄方向。例如：与其他单体共聚和改变粒子的形态来改善加工性能。将甲基丙烯酸甲醋、丁二稀、苯乙稀三元共聚物（MBS）和丙稀腈丁二稀苯乙稀（ABS）和丙稀酸和醋酸乙炼酯（VAc）单体的接枝共聚与ABS混合可以提高ABS材料的冲击强度。氯乙烯（VC）与酰亚胺单体的共聚物和氯化聚氯乙稀己经被用来提高PVC的耐热性能。高分子量聚合物的合成和部分交联的可以提高的模量。合成具有内增塑作用的PVC是解决小分子物质（例如：DOP）等从材料的内部迁移到材料表面问题的一个比较好的方式。

制备方法【2】

1.悬浮法

悬浮法PVC（S-PVC）树脂的聚合是将液态的氯乙烯（VCM）单体经过搅拌分散成液滴进而悬浮在含有分散剂的去离子水介质中，大约45-65℃的聚合温度下引发剂能够分解成活泼的自由基，诱发单体聚合。高温条件下聚合得到的PVC是低分子量的树脂，低温条件下聚合可以得到高分子量的树脂。

2.本体法

PVC树脂的本体聚合采用的是间歇式方法制备，本体PVC（M-PVC）的聚合工艺分两步进行：首先是预聚合。在预聚合爸中加入一定量（1/3-1/2）的VCM和引发剂，加热后在强搅拌下控制转化率在8-12%之间，开始预聚合；其次，后聚合。将预聚合生成的“种子”转入到聚合签中，随后再加入剩余的VCM单体和引发剂，低速进行搅拌，当转化率到达60-85%时，终止聚合，并进行脱气和回收未反应的VCM单体。

3.乳液法

乳液法PVC（E-PVC）是用来生产PVC的糊树脂采用间歇式操作方法进行生产。主要分两个步骤：（1）通过乳液聚合使得VCM单体生成PVC胶乳，即PVC初级粒子悬浮在水中的乳状液。（2）将上一步中生成的PVC胶乳，经喷雾、干燥等步骤得到PVC糊树脂，是由初级粒子汇集成的PVC次级粒子（直径20-40μm)。

4.溶液法

溶液法PVC是指在油溶性引发剂的作用下，VCM在溶液中进行聚合的一种方法。由于聚合过程中存在溶剂链转移，所得PVC的分子质量不高，聚合的速率缓慢，而且还需进行溶剂的回收和处理，同时对环境存在污染等问题，造成生产PVC的成本较高；并且随着悬浮法和乳液法PVC技术的发展，现在己经很少采用此法进行PVC生产。目前溶液法生产的PVC主要用作涂料和粘合剂等的生产。

表1为不同PVC聚合法的特点

质量影响因素【2】

影响PVC热稳定性的因素有：原料杂质量、氧、引发剂、抗鱼眼剂、水的电导率、分散剂、搅拌速率、调节剂的pH值、聚合温度、链转移剂、反应改性剂、链终止剂、灌水与排气工艺设计、大流量低温差循环水的工艺和转化率等。
以下为影响普通PVC树脂质量的因素：

1.分散剂。分散剂也称为悬浮剂，由于其的界面作用，可以防止液滴合并，保护液滴。它对PVC颗粒的粒度及其分布、颗粒形态等都有重要的影响。不同的种类和用量的分散剂对其影响不相同。

2.引发剂。引发剂的种类以及用量对PVC的分子量、分子量分布、树脂的热稳定性能都有一定的影响。引发剂的水解性能对于树脂的初期着色性有非常重要的影响，水解性能差的引发剂，带来差的初期着色性。

3.氯乙稀（VCM）单体。聚合使用的VCM单体的纯度对PVC的质量有非常显著的影响。例如：“鱼眼”数目会随着VCM中铁杂质含量增加而增加；乙酸和高氯物等高沸物具有链转移作用，会改变PVC的分子量及其分布。

4.水。水作为PVC悬浮聚合中的连续相，对于树脂颗粒有非常大的影响。例如：水质过硬则会影响其热稳定性和电绝缘性能；pH值的高低影响了分散剂在体系中的热稳定性能。

应用【2】

1.聚氯乙稀与其它商品相比，具有成本低，长期稳定性和阻燃性，同时，PVC的机械性能可以通过改变增塑剂的含量做成柔软材料也可做成硬质的材料。因此，PVC被用作铁路领域的各种产品。例如，电缆和电线护套材料，铁路发动机内外部材料和建设的覆盖材料等。

2.PVC薄膜是以在PVC树脂中加入稳定剂、增塑剂、阻燃剂等经过混合塑化后，利用压片机成型成一定厚度的薄膜。透明的PVC薄膜可以用来做塑料大棚和地膜，也可用作桌布、雨衣、包装等用途。

3.在混炼过程中向PVC树脂中加入一定量的发泡剂可以制成泡沫制品，具有价廉、质轻，比强度高，耐油，耐候等优良的性能，因此，可以用作泡沫鞋垫、壁纸等制品。

4.PVC涂料是在PVC树脂中加入一定的稳定剂、增塑剂、颜料、溶剂和其它添加剂，是一种广泛使用的车漆，主要用于汽车车身外底板、门密封，具有价格低廉，抵抗石击的能力和与其它漆膜配套使用性能优良等特点。但是，由于PVC涂层厚度较大，所以外观过于粗糖，只能用在对于外观的质量要求不高的部位。

5.PVC还可以用来纺丝制作纤维，由于聚氯乙稀的分子链上有大量的氯原子，因此PVC纤维具有难燃特性；其强度与棉接近，而断裂伸长率比棉大，弹性和耐磨性能优于棉；吸湿性非常小，可以近似为零；耐酸碱以及抗氧化还原性能极佳；容易批量生产；易保持静电。但是，PVC纤维耐热性能差；染色比较困难。PVC的纤维织物可以用于工业滤布、工作服、毛毯、渔网、医疗用布、椅垫、防护用品和各种针织品等。

6.还被广泛的用于制作管材、板材、各种异型材、胶带等国民经济的各种领域，尤其是建筑领域中不可缺少的材料。

制品分类及特点【3】

1.PVC—般软制品

将塑化好的共混料通过挤出工艺生产出软管、电缆、电线等制品；根据模具的不同可制造各种形态的制品；利用粉末搪塑工芝可生产柔性玩具、中空制品、汽车内饰表皮等。

2.PVC薄膜

通常，将厚度小于0.25mm的片状塑料称为PVC薄膜，根据増塑剂添加量的多少又分为增塑薄膜即软质薄膜，另一类是未增塑PVC薄膜即硬质PVC薄膜。在生活日用品、包装行业Ｌ义及农业领域应用广泛。

3.PVC涂层制品

PVC涂层一般要与其他材料复合在一起使用，适用于皮箱、地板革及汽车的坐垫等仿皮纹剌品，又称为PVC人造革。

4.PVC泡沫制品

通过发泡剂添加量的调整可Ｗ制备多种发泡倍率的制品，高发泡塑料可作防震缓冲包装材料，也可Ｗ做成低发泡的硬PVC板材和异型材，作为新型的建筑材料。

5.PVC透明片材

PVC透明片材经过热成型可Ｗ做成薄壁透明容器或适用于真空吸塑成型的包装材料，是应用广泛、价格低廉的包装和装饰材料。

6.PVC硬板和板材

该类制品在建筑和家装方面的应用非常广泛，PVC中添加各种功能性助剂后，经混炼和挤出工艺生产各种日径的管材，压延得到的硬质板材，还可作为仿木材料、代钢建材、中空容器等。

主要参考资料

[1]崔小明.聚氯乙烯生产技术及国内外市场分析[J].江苏氯碱,2008(01):15-25.

[2]陈安珍. 聚氯乙烯（PVC）及其混合物的结构与性能研究[D].北京化工大学,2014.

[3]赵亚如. 聚氯乙烯搪塑粉料的配方设计及性能优化[D].山东大学,2017.