材料科学概论之聚氯乙烯.ppt

《材料科学概论之聚氯乙烯.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料科学概论之聚氯乙烯.ppt（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、材料科学概论材料科学概论 An Introduction to Materials Science 主讲教师：高 林 2006年2月第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产 以聚氯乙烯树脂以聚氯乙烯树脂以聚氯乙烯树脂以聚氯乙烯树脂(PVC)(PVC)为基础原料为基础原料为基础原料为基础原料 与稳定剂、增塑与稳定剂、增塑与稳定剂、增塑与稳定剂、增塑剂、填充剂、剂、填充剂、剂、填充剂、剂、填充剂、润滑剂、着色剂及其他改性剂配合的聚氯润滑剂、着色剂及其他改性剂配合的聚氯润滑剂、着色剂及其他改性剂配合的聚氯润滑剂、着色剂及其他改性剂配合的聚氯乙烯塑料是目的品种和数量最

2、多的五大通用塑料之乙烯塑料是目的品种和数量最多的五大通用塑料之乙烯塑料是目的品种和数量最多的五大通用塑料之乙烯塑料是目的品种和数量最多的五大通用塑料之，其产量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有强度高、耐腐其产量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有强度高、耐腐其产量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有强度高、耐腐其产量仅次于聚乙烯。聚氯乙烯塑料具有强度高、耐腐 蚀性好、加工简便、价格低廉、容易改性等优点，广泛蚀性好、加工简便、价格低廉、容易改性等优点，广泛蚀性好、加工简便、价格低廉、容易改性等优点，广泛蚀性好、加工简便、价格低廉、容易改性等优点，广泛应用于农业、化工、应用于农业、化工、应用于农业、化工、应用于农

3、业、化工、电子、建筑、机械及轻工等部门。电子、建筑、机械及轻工等部门。电子、建筑、机械及轻工等部门。电子、建筑、机械及轻工等部门。尤其是硬质聚氯乙烯制品具有优越的阻燃性、电绝缘性尤其是硬质聚氯乙烯制品具有优越的阻燃性、电绝缘性尤其是硬质聚氯乙烯制品具有优越的阻燃性、电绝缘性尤其是硬质聚氯乙烯制品具有优越的阻燃性、电绝缘性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、强度大、耐腐蚀性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、强度大、耐腐蚀性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、强度大、耐腐蚀性好、硬度大、耐磨好、耐老化性好、强度大、耐腐蚀性好等优点，近几年来发展很快，大量用来制造管材、板好等优点，近几年来发展很快，大量用来制

4、造管材、板好等优点，近几年来发展很快，大量用来制造管材、板好等优点，近几年来发展很快，大量用来制造管材、板材、异型材，尤其是当前中国政府部门大力推广的、用材、异型材，尤其是当前中国政府部门大力推广的、用材、异型材，尤其是当前中国政府部门大力推广的、用材、异型材，尤其是当前中国政府部门大力推广的、用以替代金属门窗的聚氯乙烯塑料门窗。以替代金属门窗的聚氯乙烯塑料门窗。以替代金属门窗的聚氯乙烯塑料门窗。以替代金属门窗的聚氯乙烯塑料门窗。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产 聚氯乙烯发展至今已经历了聚氯乙烯发展至今已经历了聚氯乙烯发展至今已经历了聚氯乙烯发展至今已

5、经历了100100多年的历史，早在多年的历史，早在多年的历史，早在多年的历史，早在18351835年，法国化学家年，法国化学家年，法国化学家年，法国化学家V.RegnauhV.Regnauh就用苛性钾酒精溶液处理就用苛性钾酒精溶液处理就用苛性钾酒精溶液处理就用苛性钾酒精溶液处理1,21,2二氯乙烷合成了氯乙烯。二氯乙烷合成了氯乙烯。二氯乙烷合成了氯乙烯。二氯乙烷合成了氯乙烯。1872 1872 年德国的年德国的年德国的年德国的E.BaumanE.Bauman发发发发现盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于阳光下会由低粘度的液体现盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于阳光下会由低粘度的液体现盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于阳

6、光下会由低粘度的液体现盛有氯乙烯的玻璃封管暴露于阳光下会由低粘度的液体转变为非结晶的白色粉末，而且发现这些固体的化学稳定转变为非结晶的白色粉末，而且发现这些固体的化学稳定转变为非结晶的白色粉末，而且发现这些固体的化学稳定转变为非结晶的白色粉末，而且发现这些固体的化学稳定性很好，不为酸碱等试剂浸蚀。这是关于聚氯乙烯的首次性很好，不为酸碱等试剂浸蚀。这是关于聚氯乙烯的首次性很好，不为酸碱等试剂浸蚀。这是关于聚氯乙烯的首次性很好，不为酸碱等试剂浸蚀。这是关于聚氯乙烯的首次文献记录。真正开始现代化工业生产氯乙烯的是文献记录。真正开始现代化工业生产氯乙烯的是文献记录。真正开始现代化工业生产氯乙烯的是文献

7、记录。真正开始现代化工业生产氯乙烯的是19121912年德年德年德年德国国国国F.F.KlattKlatt发现乙炔和氯化氢经催化加成可制发现乙炔和氯化氢经催化加成可制发现乙炔和氯化氢经催化加成可制发现乙炔和氯化氢经催化加成可制 得氯乙烯。得氯乙烯。得氯乙烯。得氯乙烯。由于当时对聚氯乙烯的特性，特别是其在由于当时对聚氯乙烯的特性，特别是其在由于当时对聚氯乙烯的特性，特别是其在由于当时对聚氯乙烯的特性，特别是其在160160还不软化，还不软化，还不软化，还不软化，再升温也不会流动，但到再升温也不会流动，但到再升温也不会流动，但到再升温也不会流动，但到180180就开始分解的加工行为了就开始分解的加

8、工行为了就开始分解的加工行为了就开始分解的加工行为了解甚少，因此限制了它的加工应用。直到解甚少，因此限制了它的加工应用。直到解甚少，因此限制了它的加工应用。直到解甚少，因此限制了它的加工应用。直到2020世纪世纪世纪世纪3030年代初，年代初，年代初，年代初，随着聚氯乙烯热稳定剂和增塑剂的出现，特别是聚氯乙烯随着聚氯乙烯热稳定剂和增塑剂的出现，特别是聚氯乙烯随着聚氯乙烯热稳定剂和增塑剂的出现，特别是聚氯乙烯随着聚氯乙烯热稳定剂和增塑剂的出现，特别是聚氯乙烯热稳定化技术和增塑技术的发展，为聚氯乙烯的加工和应热稳定化技术和增塑技术的发展，为聚氯乙烯的加工和应热稳定化技术和增塑技术的发展，为聚氯乙烯

9、的加工和应热稳定化技术和增塑技术的发展，为聚氯乙烯的加工和应用提供了广阔的前景，才引起了各国的重视。用提供了广阔的前景，才引起了各国的重视。用提供了广阔的前景，才引起了各国的重视。用提供了广阔的前景，才引起了各国的重视。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产 二次世界大战中，交战双方都看到丁聚氯乙烯的战略二次世界大战中，交战双方都看到丁聚氯乙烯的战略二次世界大战中，交战双方都看到丁聚氯乙烯的战略二次世界大战中，交战双方都看到丁聚氯乙烯的战略价值。作为电线绝缘材料它不仅是橡胶的代用品，而且在价值。作为电线绝缘材料它不仅是橡胶的代用品，而且在价值。作为电线绝缘材

10、料它不仅是橡胶的代用品，而且在价值。作为电线绝缘材料它不仅是橡胶的代用品，而且在耐油性、耐燃性、耐湿热等性能上超过当时其他所有的绝耐油性、耐燃性、耐湿热等性能上超过当时其他所有的绝耐油性、耐燃性、耐湿热等性能上超过当时其他所有的绝耐油性、耐燃性、耐湿热等性能上超过当时其他所有的绝缘材料，作为潜艇电线绝缘来说是唯一可选用的材料。为缘材料，作为潜艇电线绝缘来说是唯一可选用的材料。为缘材料，作为潜艇电线绝缘来说是唯一可选用的材料。为缘材料，作为潜艇电线绝缘来说是唯一可选用的材料。为了适应战时重要物资的特殊需要，聚氯乙烯的聚合方法也了适应战时重要物资的特殊需要，聚氯乙烯的聚合方法也了适应战时重要物资的

11、特殊需要，聚氯乙烯的聚合方法也了适应战时重要物资的特殊需要，聚氯乙烯的聚合方法也开始由乳液聚合向悬浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大开始由乳液聚合向悬浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大开始由乳液聚合向悬浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大开始由乳液聚合向悬浮聚合等其他聚合方法拓展。二次大战之后，聚氯乙烯转向民用，打升了更为广阔的应用天地，战之后，聚氯乙烯转向民用，打升了更为广阔的应用天地，战之后，聚氯乙烯转向民用，打升了更为广阔的应用天地，战之后，聚氯乙烯转向民用，打升了更为广阔的应用天地，聚氯乙烯的生产进入更为迅速的发展阶段。石油工业的深聚氯乙烯的生产进入更为迅速的发展阶段。石油工业的深聚氯乙烯的生

12、产进入更为迅速的发展阶段。石油工业的深聚氯乙烯的生产进入更为迅速的发展阶段。石油工业的深入开发，为聚氯乙烯生产的迅速扩展带来了新的活力，同入开发，为聚氯乙烯生产的迅速扩展带来了新的活力，同入开发，为聚氯乙烯生产的迅速扩展带来了新的活力，同入开发，为聚氯乙烯生产的迅速扩展带来了新的活力，同时聚氯乙烯生产、稳定、增塑、加工、机械等相关技术的时聚氯乙烯生产、稳定、增塑、加工、机械等相关技术的时聚氯乙烯生产、稳定、增塑、加工、机械等相关技术的时聚氯乙烯生产、稳定、增塑、加工、机械等相关技术的研究也进入了一个前所未有的空前高涨和繁荣时期。研究也进入了一个前所未有的空前高涨和繁荣时期。研究也进入了一个前所

13、未有的空前高涨和繁荣时期。研究也进入了一个前所未有的空前高涨和繁荣时期。由于由于由于由于聚氯乙烯生产规模不断扩大，聚氯乙烯工业与氯碱工业、聚氯乙烯生产规模不断扩大，聚氯乙烯工业与氯碱工业、聚氯乙烯生产规模不断扩大，聚氯乙烯工业与氯碱工业、聚氯乙烯生产规模不断扩大，聚氯乙烯工业与氯碱工业、热稳定剂工业、增塑剂工业、聚氯乙烯制品加工业以及加热稳定剂工业、增塑剂工业、聚氯乙烯制品加工业以及加热稳定剂工业、增塑剂工业、聚氯乙烯制品加工业以及加热稳定剂工业、增塑剂工业、聚氯乙烯制品加工业以及加工机械制造业等联成一体，工机械制造业等联成一体，工机械制造业等联成一体，工机械制造业等联成一体，形成相互关联的新

14、兴产业群体。形成相互关联的新兴产业群体。形成相互关联的新兴产业群体。形成相互关联的新兴产业群体。这一群体不仅对化学工业有举足轻重的影响，就是在整个这一群体不仅对化学工业有举足轻重的影响，就是在整个这一群体不仅对化学工业有举足轻重的影响，就是在整个这一群体不仅对化学工业有举足轻重的影响，就是在整个国民经济中也占有一定地位。国民经济中也占有一定地位。国民经济中也占有一定地位。国民经济中也占有一定地位。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.1 聚氯乙烯树脂生产聚氯乙烯树脂生产 11.1.1 种类种类 聚氯乙烯树脂的生产工艺方法众多，不同生产工艺聚氯乙烯树脂的

15、生产工艺方法众多，不同生产工艺聚氯乙烯树脂的生产工艺方法众多，不同生产工艺聚氯乙烯树脂的生产工艺方法众多，不同生产工艺方法制备的聚氯乙烯的结构、性能存在较大差异性，而方法制备的聚氯乙烯的结构、性能存在较大差异性，而方法制备的聚氯乙烯的结构、性能存在较大差异性，而方法制备的聚氯乙烯的结构、性能存在较大差异性，而不同的结构、性能适合于不同加工工艺、不同的结构、性能适合于不同加工工艺、不同的结构、性能适合于不同加工工艺、不同的结构、性能适合于不同加工工艺、制品使用性能，制品使用性能，制品使用性能，制品使用性能，各种类型的聚氯乙烯树脂制备大致如下表所示。各种类型的聚氯乙烯树脂制备大致如下表所示。各种类

16、型的聚氯乙烯树脂制备大致如下表所示。各种类型的聚氯乙烯树脂制备大致如下表所示。聚氯乙烯分类聚氯乙烯分类聚氯乙烯分类聚氯乙烯分类 聚氯乙烯聚氯乙烯PVC通用树脂（悬浮法、本体法）通用树脂（悬浮法、本体法）分散型树脂（乳液法）分散型树脂（乳液法）糊树脂（糊树脂（乳液法、微悬浮法）乳液法、微悬浮法）溶液树脂（溶液法）溶液树脂（溶液法）第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.1 聚氯乙烯树脂生产聚氯乙烯树脂生产 11.1.2 制造方法制造方法 聚氯乙烯是以氯乙烯为单体在引发剂的作用下聚氯乙烯是以氯乙烯为单体在引发剂的作用下聚氯乙烯是以氯乙烯为单体在引发剂的作用下

17、聚氯乙烯是以氯乙烯为单体在引发剂的作用下 脂。其基脂。其基脂。其基脂。其基本反应式表示如下：本反应式表示如下：本反应式表示如下：本反应式表示如下：nCHnCH2 2=CHClCHCl -(-CH -(-CH2 2-CH-)-CH-)n n-A.A.原料原料原料原料 ClCl 聚氯乙烯的单体为氯乙烯聚氯乙烯的单体为氯乙烯聚氯乙烯的单体为氯乙烯聚氯乙烯的单体为氯乙烯(又称一氯乙烯又称一氯乙烯又称一氯乙烯又称一氯乙烯)，微溶于水，溶于大多数，微溶于水，溶于大多数，微溶于水，溶于大多数，微溶于水，溶于大多数普通有机溶剂如乙醇、乙醚、苯等，普通有机溶剂如乙醇、乙醚、苯等，普通有机溶剂如乙醇、乙醚、苯等，

18、普通有机溶剂如乙醇、乙醚、苯等，在常温常压下为无色气体，在常温常压下为无色气体，在常温常压下为无色气体，在常温常压下为无色气体，-13.9-13.9 时液化为无色液体。氯乙烯常用的工业生产方法有：乙炔法、时液化为无色液体。氯乙烯常用的工业生产方法有：乙炔法、时液化为无色液体。氯乙烯常用的工业生产方法有：乙炔法、时液化为无色液体。氯乙烯常用的工业生产方法有：乙炔法、乙烯乙炔联合法、乙烯氧氯化法。无论哪一种方法，所用乙炔或乙烯乙烯乙炔联合法、乙烯氧氯化法。无论哪一种方法，所用乙炔或乙烯乙烯乙炔联合法、乙烯氧氯化法。无论哪一种方法，所用乙炔或乙烯乙烯乙炔联合法、乙烯氧氯化法。无论哪一种方法，所用乙炔

19、或乙烯都必须是高纯度的。都必须是高纯度的。都必须是高纯度的。都必须是高纯度的。乙炔法乙炔法乙炔法乙炔法 工业上生产氯乙烯最早的方法是采用电石工业上生产氯乙烯最早的方法是采用电石工业上生产氯乙烯最早的方法是采用电石工业上生产氯乙烯最早的方法是采用电石(CaC(CaC2 2)加水产生乙炔，加水产生乙炔，加水产生乙炔，加水产生乙炔，乙炔经精制后，与氯化氢在乙炔经精制后，与氯化氢在乙炔经精制后，与氯化氢在乙炔经精制后，与氯化氢在120180120180，氯化汞的作用下制备氯乙烯。，氯化汞的作用下制备氯乙烯。，氯化汞的作用下制备氯乙烯。，氯化汞的作用下制备氯乙烯。此法生产规模受限制，生产成本高，操作危险

20、性大，引发剂毒性大，此法生产规模受限制，生产成本高，操作危险性大，引发剂毒性大，此法生产规模受限制，生产成本高，操作危险性大，引发剂毒性大，此法生产规模受限制，生产成本高，操作危险性大，引发剂毒性大，日前已逐渐淘汰。日前已逐渐淘汰。日前已逐渐淘汰。日前已逐渐淘汰。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产A.A.原料原料原料原料乙烯、乙炔联合法乙烯、乙炔联合法乙烯、乙炔联合法乙烯、乙炔联合法(烯炔联合法烯炔联合法烯炔联合法烯炔联合法)：联合法分两种。一为电：联合法分两种。一为电：联合法分两种。一为电：联合法分两种。一为电石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，综合利用

21、二氯乙烷石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，综合利用二氯乙烷石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，综合利用二氯乙烷石乙炔和乙烯、二氯乙烷并用的方法，综合利用二氯乙烷的副产物氯化氢与电石乙炔合成氯乙烯。这种方法在的副产物氯化氢与电石乙炔合成氯乙烯。这种方法在的副产物氯化氢与电石乙炔合成氯乙烯。这种方法在的副产物氯化氢与电石乙炔合成氯乙烯。这种方法在2020世世世世纪纪纪纪6060年代出电石乙炔向乙烯氧氯化法过渡时期应用很普遍，年代出电石乙炔向乙烯氧氯化法过渡时期应用很普遍，年代出电石乙炔向乙烯氧氯化法过渡时期应用很普遍，年代出电石乙炔向乙烯氧氯化法过渡时期应用很普遍，但现在绝大部分已被氧氯法替代。另一

22、种方法与前一种方但现在绝大部分已被氧氯法替代。另一种方法与前一种方但现在绝大部分已被氧氯法替代。另一种方法与前一种方但现在绝大部分已被氧氯法替代。另一种方法与前一种方法基本原理相同，只是原料来源于石油化学工业，将石脑法基本原理相同，只是原料来源于石油化学工业，将石脑法基本原理相同，只是原料来源于石油化学工业，将石脑法基本原理相同，只是原料来源于石油化学工业，将石脑油裂解得到乙烯、乙炔的混合气体，经精制后，制备氯乙油裂解得到乙烯、乙炔的混合气体，经精制后，制备氯乙油裂解得到乙烯、乙炔的混合气体，经精制后，制备氯乙油裂解得到乙烯、乙炔的混合气体，经精制后，制备氯乙烯。烯。烯。烯。乙烯氧乙烯氧乙烯氧

23、乙烯氧氯氯氯氯化法化法化法化法：用乙烯、氯气或氯化氢为原料合成氯乙烯，：用乙烯、氯气或氯化氢为原料合成氯乙烯，：用乙烯、氯气或氯化氢为原料合成氯乙烯，：用乙烯、氯气或氯化氢为原料合成氯乙烯，是工业上制备氯乙烯的最主要方法。所谓氧氯化法就是在是工业上制备氯乙烯的最主要方法。所谓氧氯化法就是在是工业上制备氯乙烯的最主要方法。所谓氧氯化法就是在是工业上制备氯乙烯的最主要方法。所谓氧氯化法就是在引发剂存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。引发剂存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。引发剂存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。引发剂存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。氧

24、氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化氧氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化氧氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化氧氯化法又分一步氧氯化法、二步氧氯化法及二步氧氯化法三种。目前工业上绝大部分氯乙烯生产采用二步法，三法三种。目前工业上绝大部分氯乙烯生产采用二步法，三法三种。目前工业上绝大部分氯乙烯生产采用二步法，三法三种。目前工业上绝大部分氯乙烯生产采用二步法，三步法很少采用，一步法在技术路线上和经济上优于二步法，步法很少采用，一步法在技术路线上和经济上优于二步法，步法很少采用，一步法在技术路线上和经济上优于二步法，步法很少采用，一步法在技术路线上和经济上优于二

25、步法，是今后生产发展方向。是今后生产发展方向。是今后生产发展方向。是今后生产发展方向。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 自自自自19311931年德国年德国年德国年德国BASFBASF公司用乳液法首先实现聚氯乙公司用乳液法首先实现聚氯乙公司用乳液法首先实现聚氯乙公司用乳液法首先实现聚氯乙烯工业化生产以来，烯工业化生产以来，烯工业化生产以来，烯工业化生产以来，19331933年美国年美国年美国年美国BakeliteBakelite公司采用氯乙公司采用氯乙公司采用氯乙公司采用氯乙烯溶液聚合法实现工业化生产，烯溶液聚合法实现工业化生产

26、，烯溶液聚合法实现工业化生产，烯溶液聚合法实现工业化生产，19411941年年年年 美国美国美国美国GoodrichGoodrich公司首创悬浮法进行了工业化生产，公司首创悬浮法进行了工业化生产，公司首创悬浮法进行了工业化生产，公司首创悬浮法进行了工业化生产，19561956年法国年法国年法国年法国Pechiney Saint Pechiney Saint GobainGobain(PSG)(PSG)公司实现了氯乙烯本体聚公司实现了氯乙烯本体聚公司实现了氯乙烯本体聚公司实现了氯乙烯本体聚合的工业化，并于合的工业化，并于合的工业化，并于合的工业化，并于19641964年开发成功两段本体聚合法。年

27、开发成功两段本体聚合法。年开发成功两段本体聚合法。年开发成功两段本体聚合法。悬浮聚合法后处理简便、得到的聚氯乙烯树脂性能良悬浮聚合法后处理简便、得到的聚氯乙烯树脂性能良悬浮聚合法后处理简便、得到的聚氯乙烯树脂性能良悬浮聚合法后处理简便、得到的聚氯乙烯树脂性能良好，已成为生产聚氯乙烯的主要生产方法。好，已成为生产聚氯乙烯的主要生产方法。好，已成为生产聚氯乙烯的主要生产方法。好，已成为生产聚氯乙烯的主要生产方法。中国从中国从中国从中国从19581958年开始，由锦西化工厂、上海天原化年开始，由锦西化工厂、上海天原化年开始，由锦西化工厂、上海天原化年开始，由锦西化工厂、上海天原化工厂、北京化工二厂等

28、先后实现了悬浮聚合法聚氯乙工厂、北京化工二厂等先后实现了悬浮聚合法聚氯乙工厂、北京化工二厂等先后实现了悬浮聚合法聚氯乙工厂、北京化工二厂等先后实现了悬浮聚合法聚氯乙烯的工业化生产。烯的工业化生产。烯的工业化生产。烯的工业化生产。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (1)乳液聚合法乳液聚合法 乳液聚合法生产的是聚氯乙烯糊状树脂，是最先工业乳液聚合法生产的是聚氯乙烯糊状树脂，是最先工业 化的生产方法，乳液聚合在以水为分散介质化的生产方法，乳液聚合在以水为分散介质(连续相连续相)的乳液中进行，的乳液中进行，所用的表面活性剂所用的表面活性

29、剂(乳化剂乳化剂)要求乳化力强而稳定性好，常用的有十二要求乳化力强而稳定性好，常用的有十二烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、硬脂酸铵等。聚合时采用水溶性的引烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、硬脂酸铵等。聚合时采用水溶性的引发剂如过硫酸铵、过硫酸钾等。聚合反应在乳胶粒内部进行。发剂如过硫酸铵、过硫酸钾等。聚合反应在乳胶粒内部进行。乳液聚合的特点是聚合速度快、体系稳定、容易控制，在聚合过乳液聚合的特点是聚合速度快、体系稳定、容易控制，在聚合过程中能迅速进行热交换，可以有效地控制反应温度，因此不会出现局程中能迅速进行热交换，可以有效地控制反应温度，因此不会出现局部过热，也不会发生爆聚，易于连续化生产。但由于乳液

30、固含量低，部过热，也不会发生爆聚，易于连续化生产。但由于乳液固含量低，一般为一般为3840，产品颗粒细，其后处理复杂，能耗高、成本高，产品颗粒细，其后处理复杂，能耗高、成本高，产品中杂质含量高，使树脂的电绝缘性、热稳定性、透明性和树脂的产品中杂质含量高，使树脂的电绝缘性、热稳定性、透明性和树脂的颜色变差，从而限制了使用范围。颜色变差，从而限制了使用范围。20世纪世纪50年代后，乳液聚合法逐渐年代后，乳液聚合法逐渐被悬浮聚合法替代，但对于某些特殊用途，如用于人造革、各种胶乳被悬浮聚合法替代，但对于某些特殊用途，如用于人造革、各种胶乳涂料和糊状树脂仍用乳液法生产。涂料和糊状树脂仍用乳液法生产。早期

31、的乳液聚合有间歇式和连续式两种方法，如下图所示氯乙烯早期的乳液聚合有间歇式和连续式两种方法，如下图所示氯乙烯连续乳液聚合工艺流程。连续式成本低，热稳定性较差；间歇式操作连续乳液聚合工艺流程。连续式成本低，热稳定性较差；间歇式操作简便，设备与悬浮法相同，树脂质量较好。简便，设备与悬浮法相同，树脂质量较好。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (1)乳液聚合法乳液聚合法 目前新开发的聚合方法主要有：种子乳液聚合、微悬浮聚合、种目前新开发的聚合方法主要有：种子乳液聚

32、合、微悬浮聚合、种子微悬浮聚合、微乳液聚合、溶胀聚合等，下面就种子乳液聚合作简子微悬浮聚合、微乳液聚合、溶胀聚合等，下面就种子乳液聚合作简单介绍。单介绍。在种子乳液聚合中，首先制备聚合用的聚氯乙烯细微乳胶种子，在种子乳液聚合中，首先制备聚合用的聚氯乙烯细微乳胶种子，细微乳胶种子的制备与乳液聚合生产聚氯乙烯过程相似，但产生的种细微乳胶种子的制备与乳液聚合生产聚氯乙烯过程相似，但产生的种子颗粒直径为子颗粒直径为 0.10.4m，要比乳液聚合聚氯乙烯小而均匀，固含量，要比乳液聚合聚氯乙烯小而均匀，固含量控制在控制在3642。种子有一定。种子有一定“寿命寿命”，一般在，一般在1周内使用，新鲜种周内使用

33、，新鲜种子活性高，反应速度快，制备好的种子储存待用。种子乳液聚合比一子活性高，反应速度快，制备好的种子储存待用。种子乳液聚合比一般乳液聚合用的表面活性剂量要少，仅为通常所需量的般乳液聚合用的表面活性剂量要少，仅为通常所需量的2540 在在此基础上进行种子乳液聚合，聚合时加入单体量此基础上进行种子乳液聚合，聚合时加入单体量1.52.5的细微乳的细微乳胶种子，聚合过程中不断添加适量氯乙烯单体和表面活性剂，其添加胶种子，聚合过程中不断添加适量氯乙烯单体和表面活性剂，其添加速度要求不致引起凝聚和产生新的胶束，在水溶性引发剂的作用下进速度要求不致引起凝聚和产生新的胶束，在水溶性引发剂的作用下进行聚合。种

34、子乳液聚合法生产的聚氯乙烯颗粒大小分布范围较窄，乳行聚合。种子乳液聚合法生产的聚氯乙烯颗粒大小分布范围较窄，乳胶稳定，固含量可达胶稳定，固含量可达65。此种聚合方法的关键是控制决定产品质量。此种聚合方法的关键是控制决定产品质量和加工特性的种子增长和新生粒子比例。氯乙烯种子乳液聚合流程如和加工特性的种子增长和新生粒子比例。氯乙烯种子乳液聚合流程如下图所示。下图所示。第第1111章章 聚聚氯氯乙乙烯烯及及聚聚氯氯乙乙烯烯电电缆缆料料生生产产第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (2)悬浮聚合悬浮聚合 自悬浮聚合法聚氯乙烯工业化以来，由于

35、其工艺稳定，自悬浮聚合法聚氯乙烯工业化以来，由于其工艺稳定，操作简便，后处理简单，生产成本低，经济效益好，产品操作简便，后处理简单，生产成本低，经济效益好，产品杂质含量少，树脂质量好，用途广，已成为聚氯乙烯生产杂质含量少，树脂质量好，用途广，已成为聚氯乙烯生产的主要方法。氯乙烯悬浮聚合是将压缩成液体的氯乙烯，的主要方法。氯乙烯悬浮聚合是将压缩成液体的氯乙烯，在搅拌作用下分散到含有分散剂的去离子水介质中，形成在搅拌作用下分散到含有分散剂的去离子水介质中，形成悬浮液，使用油溶性引发剂，每悬浮液，使用油溶性引发剂，每1个液滴相当于个液滴相当于1个小本体个小本体聚合体系，溶于单体中的引发剂在聚合温度下

36、分解，引发聚合体系，溶于单体中的引发剂在聚合温度下分解，引发氯乙氯乙烯聚合反应。常用的分散剂有聚乙烯醇、甲基纤维素、烯聚合反应。常用的分散剂有聚乙烯醇、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、明胶等，分散剂的用量和种类对聚明胶等，分散剂的用量和种类对聚氯乙烯的粒子大小、分布、形态和孔隙率有很大影响，这氯乙烯的粒子大小、分布、形态和孔隙率有很大影响，这些因素影响树脂密度、吸收增塑剂的性能和加工性能，一些因素影响树脂密度、吸收增塑剂的性能和加工性能，一般采用复合分散剂，既能降低表面张力，又具有较强的保般采用复合分散剂，既能降低表面张力，又具有较强的保胶能力。典型的氯乙烯悬浮聚合工艺流程如下

37、图所示。胶能力。典型的氯乙烯悬浮聚合工艺流程如下图所示。第第1111章章 聚聚氯氯乙乙烯烯及及聚聚氯氯乙乙烯烯电电缆缆料料生生产产第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (3)本体聚合本体聚合 氯乙烯的本体聚合氯乙烯的本体聚合(MPVC)既不用水作介质也不用既不用水作介质也不用分散剂，只用单体和可溶于单体的引发剂。和一般聚合物分散剂，只用单体和可溶于单体的引发剂。和一般聚合物生产工艺相比，具有工艺简便、设备简单等特点，聚合物生产工艺相比，具有工艺简便、设备简单等特点，聚合物中几乎不合杂质，树脂质量高，树脂的热稳定性较高，透中几乎不合杂

38、质，树脂质量高，树脂的热稳定性较高，透明性好。明性好。但本体聚合存在聚合反应热难以导出，不容易调节但本体聚合存在聚合反应热难以导出，不容易调节反应温度，生产过程可能出现爆聚现象，释出的氯化氢使反应温度，生产过程可能出现爆聚现象，释出的氯化氢使聚合物变黄，况且反应生成的聚氯乙烯不溶于单体，随着聚合物变黄，况且反应生成的聚氯乙烯不溶于单体，随着聚合反应的进行，聚氯乙烯含量不断增加，反应器内的传聚合反应的进行，聚氯乙烯含量不断增加，反应器内的传 热系数就会急剧下降，排除反应热将变得更加困难。因此热系数就会急剧下降，排除反应热将变得更加困难。因此氯乙烯本体聚合法发展缓慢，直到氯乙烯本体聚合法发展缓慢，

39、直到1964年法国年法国PSG公司开公司开发成功两段本体聚合法生产工艺后，才得到长足发展。发成功两段本体聚合法生产工艺后，才得到长足发展。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (3)本体聚合本体聚合 两段本体聚合反应分两段进行。第一段为颈聚合，在两段本体聚合反应分两段进行。第一段为颈聚合，在预聚合反应器中进预聚合反应器中进行，加入单体为总量的行，加入单体为总量的1/31/2，以高活，以高活性的过氧化物作引发剂，高速搅拌，性的过氧化物作引发剂，高速搅拌，反应温度在反应温度在4070，聚合转化率控制在，聚合转化率控制在812，制成种子粒

40、子。第二段为，制成种子粒子。第二段为后聚合，将预聚和得到的种子粒子全部转人反应器中，再后聚合，将预聚和得到的种子粒子全部转人反应器中，再将剩下的单体全部加入，补足引发剂，进行种子粒子的增将剩下的单体全部加入，补足引发剂，进行种子粒子的增长聚合，聚合总转化率可达长聚合，聚合总转化率可达 7090，聚合反应结束。，聚合反应结束。二段法本体聚合生产工艺成功地解决了传热、二段法本体聚合生产工艺成功地解决了传热、粘釜、控粘釜、控制和树脂质量等一系列问题。使树脂的生产成本进一步降制和树脂质量等一系列问题。使树脂的生产成本进一步降低、树脂质量不断提高。目前国外有低、树脂质量不断提高。目前国外有Hoechst

41、公司公司(德国德国)、BP公司公司(英国英国)、Goodrich Chemical公司公司(美国美国)等等20多家多家厂商生产，中国宜宾天原化工厂商生产，中国宜宾天原化工 厂，从法国厂，从法国Atochem公司引公司引进了此生产工艺技术，已经投人生产。氯乙烯两段法本体进了此生产工艺技术，已经投人生产。氯乙烯两段法本体聚合工艺流程如下图所示。聚合工艺流程如下图所示。第第1111章章 聚聚氯氯乙乙烯烯及及聚聚氯氯乙乙烯烯电电缆缆料料生生产产第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产B.B.聚合聚合聚合聚合 (4)溶液聚合溶液聚合 1933年美国年美国Bakelite

42、公司采用氯乙烯溶液聚合法实现工业公司采用氯乙烯溶液聚合法实现工业化生产，氯乙烯的溶液聚合是将氯乙烯溶于溶剂中，溶剂化生产，氯乙烯的溶液聚合是将氯乙烯溶于溶剂中，溶剂以环己烷、以环己烷、苯、甲苯、烷烃、丙酮、四氢呋喃为主，在苯、甲苯、烷烃、丙酮、四氢呋喃为主，在过氧化物引发剂存在下进行聚合，聚合反应温度保持在过氧化物引发剂存在下进行聚合，聚合反应温度保持在40，反应密闭操作。溶液聚合散热容易，聚合反应容易，反应密闭操作。溶液聚合散热容易，聚合反应容易控制，得到的聚合物相对分子质量分布较窄、化学组成均控制，得到的聚合物相对分子质量分布较窄、化学组成均匀。但由于溶剂具有链转移剂作用，溶液聚合物的相对

43、分匀。但由于溶剂具有链转移剂作用，溶液聚合物的相对分子质量和聚合速率均不高，子质量和聚合速率均不高，不宜用作一般成型，且生产不宜用作一般成型，且生产成本高，通常只作罐头涂料等特殊用途。成本高，通常只作罐头涂料等特殊用途。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.2 聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯电缆料生产 以聚氯乙烯树脂为基础原料，添加稳定剂、增塑剂、以聚氯乙烯树脂为基础原料，添加稳定剂、增塑剂、以聚氯乙烯树脂为基础原料，添加稳定剂、增塑剂、以聚氯乙烯树脂为基础原料，添加稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、填充剂、润滑剂、填充剂、润滑剂、填充剂、润滑剂、着色剂及其

44、他改性助剂，可生产两种截着色剂及其他改性助剂，可生产两种截着色剂及其他改性助剂，可生产两种截着色剂及其他改性助剂，可生产两种截然不同性能与用途的聚氯乙烯塑料即硬质制品和软质制品然不同性能与用途的聚氯乙烯塑料即硬质制品和软质制品然不同性能与用途的聚氯乙烯塑料即硬质制品和软质制品然不同性能与用途的聚氯乙烯塑料即硬质制品和软质制品两大类，一般添加增塑剂大于两大类，一般添加增塑剂大于两大类，一般添加增塑剂大于两大类，一般添加增塑剂大于3030的为软质制品，小于的为软质制品，小于的为软质制品，小于的为软质制品，小于1010或不加的为硬质制品，介于两者之间的称半硬质制品或或不加的为硬质制品，介于两者之间的

45、称半硬质制品或或不加的为硬质制品，介于两者之间的称半硬质制品或或不加的为硬质制品，介于两者之间的称半硬质制品或半软质制品。半软质制品。半软质制品。半软质制品。进入进入进入进入2020世纪世纪世纪世纪9090年代以来，聚氯乙烯在热塑性年代以来，聚氯乙烯在热塑性年代以来，聚氯乙烯在热塑性年代以来，聚氯乙烯在热塑性塑料市场中仍占有近塑料市场中仍占有近塑料市场中仍占有近塑料市场中仍占有近2020的份额。的份额。的份额。的份额。聚氯乙烯主要用于制造聚氯乙烯主要用于制造聚氯乙烯主要用于制造聚氯乙烯主要用于制造各种管材、管件、板材、异型材、电线电缆、片材、薄膜各种管材、管件、板材、异型材、电线电缆、片材、薄

46、膜各种管材、管件、板材、异型材、电线电缆、片材、薄膜各种管材、管件、板材、异型材、电线电缆、片材、薄膜与包装材料、装饰材料、仿革材料、医用材料和其他材料。与包装材料、装饰材料、仿革材料、医用材料和其他材料。与包装材料、装饰材料、仿革材料、医用材料和其他材料。与包装材料、装饰材料、仿革材料、医用材料和其他材料。在整个聚氯乙烯塑料应用中，消耗量最大的是电线电缆料，在整个聚氯乙烯塑料应用中，消耗量最大的是电线电缆料，在整个聚氯乙烯塑料应用中，消耗量最大的是电线电缆料，在整个聚氯乙烯塑料应用中，消耗量最大的是电线电缆料，下面就聚氯乙烯电缆料的生产作介绍。下面就聚氯乙烯电缆料的生产作介绍。下面就聚氯乙烯

47、电缆料的生产作介绍。下面就聚氯乙烯电缆料的生产作介绍。第第1111章章 聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产11.2 聚氯乙烯电缆料生产聚氯乙烯电缆料生产11.2.1 11.2.1 物料组成物料组成物料组成物料组成 聚氯乙烯电线电缆料属软质制品，要求有较高的柔软性、耐寒聚氯乙烯电线电缆料属软质制品，要求有较高的柔软性、耐寒聚氯乙烯电线电缆料属软质制品，要求有较高的柔软性、耐寒聚氯乙烯电线电缆料属软质制品，要求有较高的柔软性、耐寒性、耐老化性、耐热性、电绝缘性、自熄性等，因此在选择树脂及性、耐老化性、耐热性、电绝缘性、自熄性等，因此在选择树脂及性、耐老化性、耐热性、电绝缘性、

48、自熄性等，因此在选择树脂及性、耐老化性、耐热性、电绝缘性、自熄性等，因此在选择树脂及助剂时应充分考虑助剂时应充分考虑助剂时应充分考虑助剂时应充分考虑到其特殊性能要求，适当制定符合要求的配方及到其特殊性能要求，适当制定符合要求的配方及到其特殊性能要求，适当制定符合要求的配方及到其特殊性能要求，适当制定符合要求的配方及工艺。工艺。工艺。工艺。A A树脂树脂树脂树脂 目前中国生产的聚氯乙烯树脂大部分采用悬浮聚合法生产，悬目前中国生产的聚氯乙烯树脂大部分采用悬浮聚合法生产，悬目前中国生产的聚氯乙烯树脂大部分采用悬浮聚合法生产，悬目前中国生产的聚氯乙烯树脂大部分采用悬浮聚合法生产，悬浮聚合生产树脂按颗粒

49、形态来分有疏松型与紧密型，中国以疏松型浮聚合生产树脂按颗粒形态来分有疏松型与紧密型，中国以疏松型浮聚合生产树脂按颗粒形态来分有疏松型与紧密型，中国以疏松型浮聚合生产树脂按颗粒形态来分有疏松型与紧密型，中国以疏松型树脂为主、国产疏松型树脂按聚合度的大小分为树脂为主、国产疏松型树脂按聚合度的大小分为树脂为主、国产疏松型树脂按聚合度的大小分为树脂为主、国产疏松型树脂按聚合度的大小分为8 8个型号：个型号：个型号：个型号：SG-SG-1SG-81SG-8。自。自。自。自SG-1SG-1到到到到SG-8SG-8，相对分子质量逐渐变小。由于电线电缆的，相对分子质量逐渐变小。由于电线电缆的，相对分子质量逐渐

50、变小。由于电线电缆的，相对分子质量逐渐变小。由于电线电缆的特殊要求，选择树脂时采用相对分子质量大，电绝缘性好的电气级特殊要求，选择树脂时采用相对分子质量大，电绝缘性好的电气级特殊要求，选择树脂时采用相对分子质量大，电绝缘性好的电气级特殊要求，选择树脂时采用相对分子质量大，电绝缘性好的电气级树脂树脂树脂树脂SG-1SG-1、SG-2SG-2、SG-3SG-3，有的厂商生产的树脂牌号直接以聚合度表，有的厂商生产的树脂牌号直接以聚合度表，有的厂商生产的树脂牌号直接以聚合度表，有的厂商生产的树脂牌号直接以聚合度表示，一般用作电线电缆的聚氯乙烯树脂聚合度为示，一般用作电线电缆的聚氯乙烯树脂聚合度为示，一