聚氯乙烯（高分子聚合物）

聚氯乙烯

高分子聚合物

聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyvinyl chloride)，是氯乙烯单体（vinyl chloride monomer,简称VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物；是五大通用塑料之一。

基本简介

简称PVC，由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m²；有优异的介电性能。

但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。

PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。

组成结构

PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物。碳原子为锯齿形排列，所有原子均以σ键相连。所有碳原子均为sp3杂化。

在PVC分子链上存在短的间规立构规整结构。随着聚合反应温度的降低，间规立构规整度提高。聚氯乙烯大分子结构中存在着头头结构、支链、双键、烯丙基氯、叔氯等不稳定性结构、使得耐热变形及耐老化差等缺点。故作交联后，可将该类缺点消除。

交联分为辐射交联和化学交联。

1、辐射交联。使用高能射线，一般为钴60辐射源产生的射线或电子加速产生的电子射线，主要采用后者。再加以助交联助剂（两个或多个碳碳双键结构的单体）进行交联。但操作难度大，对设备要求高。

2、化学交联。使用三唑二巯基胺盐（FSH）进行交联，交联机理为胺与巯基结合进攻碳氯极性键实行取代反应。交联后产品耐紫外、耐溶剂、耐温、冲击增韧等性能会得到全面提升。

主要分类

根据应用范围的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。

根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口（EDC、VCM)单体法（习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法）。

根据聚合方法，聚氯乙烯可分为四大类：悬浮法聚氯乙烯、乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。悬浮法聚氯乙烯是产量最大的一个品种，约占PVC总产量的80%左右。悬浮法聚氯乙烯按绝对黏度分六个型号：XS-1、XS-2……XS-6；XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型号中各字母的意思：X-悬浮法；S-疏松型；J-紧密型。

根据增塑剂含量的多少，常将PVC塑烯塑料分为：无增塑PVC，增塑剂含量为0；硬质PVC，增塑剂含量小于10%；半硬质PVC，增塑剂含量为10-30%；软质PVC，增塑剂含量为30-70%；聚氯乙烯糊塑料，增塑剂含量为80%以上。

发展前景

1、聚氯乙烯树脂行业发展趋势

我国聚氯乙烯树脂消费主要集中在华南和华东两个地区，广东、浙江、福建、山东和江苏等省份的消费合计约占全国总消费量的70.0%，其中，广东和福建省市场需求量最大，但产能不足，进口聚氯乙烯树脂所占比例较高;。

江苏、山东和浙江省聚氯乙烯树脂加工工业比较发达，三省的消费量约占国内总消费量的34.0%；华北地区产销基本平衡。随着中西部地区开发力度的加强以及大规模基础设施的兴建，中西部聚氯乙烯树脂的消费量将会逐渐增加。

2、需求预测

聚氯乙烯树脂行业属于基础型和能源密集型产业，受需求和能源价格影响较大，同时又是基础化工原料，因此与经济发展关联也非常紧密。从2012年的情况来看，由于国内聚氯乙烯树脂产能仍不断减少，而下游需求增长相对缓慢。

加之出口受阻，进口增加，因此国内聚氯乙烯树脂企业整体开工率不高，产能闲置数量较大，市场价格也始终保持中低位徘徊，价格波动区间减小，另外，聚氯乙烯树脂期货的上市在一定程度上增加了聚氯乙烯树脂市场价格波动的不确定性。我国聚氯乙烯树脂行业仍将处于一个较为艰难的整合期，将有多种因素影响到我国未来聚氯乙烯树脂的发展。

制备方法

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂经取代反应制成。由于其防火耐热作用，聚氯乙烯被广泛用于各行各业各式各样产品：电线外皮、光纤外皮、鞋、手袋、袋、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家俱、挂饰、滚轮、喉管、玩具（如有名的意大利“Rody”跳跳马）、门帘、卷门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装等。

材料加工

聚氯乙烯塑料形态各各异，差别很大，加工方法也多种多样，可压制、挤出、注射、涂层等。聚氯乙烯树脂的颗粒大小、鱼眼、松密度、纯度、外来杂质、孔隙率对加工性有都有影响；糊树脂则应考虑糊料的粘度和胶化性能。

聚氯乙烯为无定形高聚物，收缩率小。粉料加工前宜预热以排除水分，增强塑化效果，防止气泡。而且PVC极易分解，特别是在高温下与钢、铜接触更易分解（分解温度200度）。成型温度范围小，必须严格控制料温。使用螺杆式注射机及直通喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料。模具浇注系统应粗大，浇口截面宜大，模具应冷却，模温30-60度，料温160-190。

在玻璃化温度（Tg，80℃）以下，聚氯乙烯为玻璃态；在Tg→粘流温度（Tf，约160℃）呈高弹性橡胶状，有可塑性；在Tf→热分解温度（Td）为粘流态，温度越高，流动越容易。当温度超过Td，PVC分解出大量的氯化氢（HCl），材料丧失了化学稳定性和物理性能，因此Td是加工成型的上限温度。由于聚乙烯分子间作用力大，Tf很高，甚至接近分解温度，因此需要加入增塑剂以降低Tf。另一方面也需要加入稳定剂，从而提高PVC的Td，才能进行加工成型。

玻璃化温度（Tg）只与分子链链段结构有关，与分子量关系不大，而粘流温度（Tf）是大分子开始运动的温度，与分子量大小有关，分子量越大，Tf越高。因此对某些加工成型（如注射成型）来说，有必要适当降低树脂的分子量。根据分子量的大小不同，国产悬浮聚氯乙烯树脂分为1-7级，序号越大，分子量越小。

XJ-4（XS-4）至XJ-7（XS-7）型树脂常用于制造硬管、硬板等，其它型号较低，分子量较大的树脂，因Tf较高，需加入大量增塑剂使Tf降低，故常用于制造软制品。平均聚合度在1000以下的聚氯乙烯称作低聚合度聚氯乙烯，具有较好的加工性能，在加工过程中可少加增塑剂，这样不会由于增塑剂的迁移而使制品加速老化。低聚合度聚氯乙烯制品具有较好的透明度，广泛地应用于建筑材料、食品及药物包装材料以及代替有机玻璃制品。

聚氯乙烯熔体属非牛顿型的假性流体，剪切速度越大，表观粘度越小，且变化相当灵敏。升高温度，粘度降低不多，即使塑料在分解温度以下，但因长时间处于较高温度，也会起热及氧化降解现象，而影响其性能。所以改善聚氯乙烯熔体的流动性应主要考虑增大剪切速率（增大压力）。实际上，加大外作用力有助于大分子的运动，使Tf有所降低，大分子能在较低的温度下流动。

参考资料

1.聚氯乙烯是什么·匠子生活