聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术

聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术
摘要：聚氯乙烯是合成树脂中的一种重要类型，聚氯乙烯合成树脂的工艺随
着技术的提升，环保性能越来越高，材料的在合成、改性等方面的研究更加具有
深度。

基于上述背景，本文在研究分析了聚氯乙烯合成树脂方法优缺点的基础上，提出了改性聚氯乙烯合成树脂的方法，并阐述了聚氯乙烯合成树脂的应用方向，
供相关人员参考。

关键词：聚氯乙烯；树脂；生产工艺；环保
0引言
聚氯乙烯合成树脂也称为聚氯乙烯，其化学式为（C2H3Cl)n，英文简称PVC。

PVC是5种通用塑料之一，广泛应用于基础建材和家居用品等。

它成本低、强度高、耐腐蚀、具有良好的化学稳定性，但在实际应用中，PVC最大的弱点是热稳
定性较差，当温度达到130℃或更高时，其分子链中薄弱的C—Cl键就会发生断裂，释放氯化氢（HCl）并发生降解，HCl的产生会进一步促进PVC的降解，其颜
色从白色到棕色，最后变为黑色。

因此，PVC加工过程中必须添加热稳定剂抑制HCl的产生或者吸收已经产生的HCl［1］。

热稳定剂对PVC主要从两方面起到稳定
作用，即（1）吸收HCl从而抑制PVC的热降解；（2）取代PVC链上的不稳定氯
原子［2-3］。

1聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术优缺点
聚氯乙烯树脂是最早投入工业生产及日常生活应用的合成塑料品种之一，它
是典型的线性结构的热塑性高分子，英文简称PVC，由过氧化合物或偶氮化合物
作为引发剂，按照自由基聚合的机理，将氯乙烯单体聚合反应最终形成无定型长
链聚合物。

另外，还可以使用光引发剂或热引发剂，在一定条件下聚合而成。

聚
合度一般在5000-20000之间，相对分子质量在5万－12万。

PVC的支链很少，
各单体多以首尾相连的结构为主，且结晶度小于10%。

PVC树脂常常通过几种常规聚合方法制备，包括悬浮聚合，本体聚合，溶液
聚合和乳液聚合。

（1）悬浮聚合法温度调节容易，生产成本较低，操作方法简便，生产工艺
成熟，因此在工业生产中一直居高不下，90%左右的PVC树脂均是该方法制备而成，最终产品为粉状颗粒，聚合度比较低；
（2）本体聚合操作简便，产品杂质少，性能较好，可用作高度透明产品，
但反应温度难以控制，反应热不容易排除，产品为粉状小颗粒，聚合度低；
（3）溶液聚合法，温度调节虽然容易，但生产成本高，工艺较为复杂，这
不得不归因于树脂与溶剂难以分离以及溶剂的回收处理困难，因此往往只有特殊
涂料制品才会采用这种方法，产品为糊状，聚合度低；
（4）乳液聚合方便生产过程中调节温度，因而易于连续生产，产品颗粒小，缺点是后处理不便，纯度低，电绝缘性热稳定性及色泽较差，产品成糊状，聚合
度高。

2PVC化学改性方法
2.1共聚接枝法改性PVC
这是化学改性法中较为重要的改性方式，即以PVC分子链为主链，用化学法
在主链上接枝柔性支链，改变了其刚性结构，从而提升PVC的各种性能。

文献[4]
采用了脂肪链接枝改性PVC的性能，首先选用了硬脂酸甲酯（含有柔性酯基）和
丙二胺制备了端胺基化的硬脂酸甲酯（AMS），然后用AMS亲核取代PVC上的氯
原子，合成了PVC/AMS材料，且有一系列不同的接枝程度；结果表明，所合成的PVC/AMS材料玻璃化转变温度（Tg）显著下降，当PVC：AMS为1：30时，Tg可
以降到42.66℃，断裂伸长率能达到323.52％，韧性较纯PVC提高了4.87倍，
表现出较好的韧性增强效果；且对PVC/AMS进行了耐溶液迁移性试验，有效性证明，PVC/AMS基本表现为无迁移能力，增韧效果较稳。

2.2交联法改性PVC
交联法一般有辐射、化学交联两种，即用紫外灯照射PVC，使其产生自由基，形成C-C交联键；或向PVC中加入交联剂，使线性结构转变为空间网状结构。

文
献[5]先使PVC在丁酮溶液中溶解，在恒温下进行，之后添加适量铜，整个体系便
呈现出一种黏糊状态，之后添加二月桂酸二丁基锡，最后倒进模具并用紫外灯照射，得到了紫外交联PVC；之后测试结果显示：交联后的PVC凝胶含量超过83%，韧性、耐热性性均有所提升。

2.3氯化法改性PVC
氯化法是把PVC反应氯化后产生氯化聚氯乙烯（CPVC），PVC氯化后，主要
提升了耐热性，抗腐蚀性、阻燃性也能得到一定升高。

文献[6]研制了一种CPVC
生产方法，其热稳定性能优良，即在PVC制备阶段向反应釜中通入N2，升温后再
通入Cl2，反应完成后再通入N2挤掉过剩的Cl2，在降温时投入0.1~2phr的热稳定剂分散液，最后搅拌出料得到浆料，将浆液离心、水洗、干燥得到CPVC树脂，此方法比较省时，生产周期短，制得的CPVC热稳定性也较好。

国外的CPVC制造
公司也有较为深入的研究，出现过一些专利和研究文章，比较有名的是两步法，
来自美国诺誉公司，此工艺运用了复合引发体系，即在不同的两个反应阶段，分
别运用不同的反应温度和压力，制得了氯含量超过70%的CPVC树脂，和平常的CPVC（氯含量67.5%）对比，热变形温度提升了15~20℃。

3PVC应用趋势
（1）氯化聚氯乙烯管，原料是聚氯乙烯树脂，主要用作污水处理厂的污水
结构管道，主要特点是塑料材料的共通性—质轻。

此外，这种塑料管材还具有耐
热性好、耐水性低的特点。

事实上，聚乙烯树脂有毒，不能在日常供水系统中使用，会给居民的生活和健康埋下很大的隐患，再加上成本高，大多数家庭都不使
用这种管道装修。

由于上述两个缺点，氯化聚氯乙烯管适合用于污水处理。

（2）硬质PVC管，可分为双壁波纹管、直壁管、螺旋缠绕管、增强管等，
是一种应用范围广、使用频率高的塑料管材。

硬质PVC管内壁光滑、摩擦阻力小、排水性能好、密度小、质轻、安装难度低，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、
耐老化性和阻燃性，使用寿命比普通管材长。

硬质PVC管的耐火性和耐热性较差，
在90℃时会软化变形，产生大量的烟雾。

因此，在高层建筑中使用硬质PVC管时，必须设置必要的防火设施。

课题组通过重氮甲烷浸渍试验、落锤冲击试验、水压
试验和样条拉伸强度试验，探讨不同质量碳酸钙对PVC管材力学性能的影响。

试
验结果表明，选择粒径小于1m的轻质活性碳酸钙作为填料制备硬质PVC管材，
有利于提高管材的力学性能。

4总结
综上所述，PVC管的环保集合方法一种有三种，分别是悬浮聚合、本体聚合、溶液聚合和乳液聚合四种，每种都有不同优缺点，目前工艺体系最为成熟且应用
较广的为悬浮聚合，改性方法也分为共聚接枝法、交联法、氯化法等三种，最终PVC管可应用于污水处理管道以及建筑管道施工等，具有较高的应用前景。

参考文献
[1]杨羽轩,杜桂芳,柳召刚,等.2-氨基烟酸铈的制备及对PVC热稳定性影响
[J/OL].中国稀土学报:1-14.
[2]石保社,石明阳,董合军,等.聚氯乙烯用阻燃剂的研究进展[J].广州化
工,2022,50(11):10-12+48.
[3]叶邦土.不同热辐射通量下聚氯乙烯板材的燃烧特性研究[J].塑料科
技,2022,50(05):43-46.
[4]李林.脂肪链接枝改性PVC的制备及其增塑性能研究[D].北京化工大
学,2020.
[5]张秀斌,姚慧,洪波.PVC的紫外光交联及性能研究[J].沈阳化工学院学
报,2001(1):35-38
[6]鲍春伟,张磊,于永玲.热稳定性优良的氯化聚氯乙烯的生产方法:中
国,CN102617765A[P].2012-08-01.。