聚氯乙烯工艺综述

《聚氯乙烯工艺》

综述

班级：09级化学（二）班姓名：***

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摘要：PVC材料是塑料装饰材料的一种。PVC是聚氯乙烯材料的简称，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料[1]。

关键词：PVC材料氯乙烯单体聚氯乙烯的生产流程 PVC树脂的聚合工艺助剂改性

正文：

PVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点。规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，可应用于居室内墙和吊顶的装饰，是塑料类材料中应用最为广泛的装饰材料之一。PVC材料的优点主要有以下几方面：

1.质量轻、隔热、保温、防潮、阻燃、耐酸碱、抗腐蚀。

2.稳定性、介电性好，耐用、抗老化，易熔接及粘合。

3.抗弯强度及冲击韧性强，破裂时延伸度较高。

4.通过捏合、混炼、拉片、切粒、挤压或压铸等工艺极易加工成型，可满足各种型材规格的需要。

5.表面光滑、色泽鲜艳、极富装饰性，装饰应用面较广。

6.施工工艺简单，安装较为方便。

生产的原料及过程

氯乙烯单体(VCM)是生产聚氯乙烯树脂的主要原料，其产品的质量和成本直接影响到聚氯乙烯树脂的质量和成本。

氯乙烯生产工艺经历了较长时间的生产和工艺改造，产生了电石法、二氯乙烷法等工艺，发展到目前世界上最先进的平衡氧氯化工艺[2]，该工艺流程长、能耗高、三废污染严重。近十几年来，为降低氧氯化中的能耗问题和环境污染问题，保持资源与环境的可持续发展，各大公司纷纷改进及开发研究新的氯乙烯生产工艺，以最大限度地降低成本，提高产品的质量和市场竞争力。

（1）电石乙炔法

电石乙炔法是最早的生产方法。主要利用乙炔和氯化氢为原料，用氯化汞作催化剂进行加成反应，生产氯乙烯。该法设备、工艺简单，投资低，可以小规模经营，但是电石耗电大，成本上升，反应中使用的催化剂污染严重。在世界上先进国家和我国的先进PVC厂已逐渐将其淘汰。反应路线为

（2）二氯乙烷法

该法是以乙烷为原料与氯气反应生成二氯乙烷，二氯乙烷热裂化制备氯乙烯。该法副产品氯化氢，如果不利用，成本太高。与电石法联合起来可解决氯化氢问题。但是该法因为既不能完全向石油化工转换，又不能完全摆脱电石法，而没有发展前途。

（3）联合法和烯炔法

用乙烯氯气为原料合成氯乙烯，要经过两步反应。第一步是乙烯与氯气加成生成1，2-二氯乙烷（EDC ）；第二步是1，2-二氯乙烷裂解脱氯化氢生成氯乙烯

对于乙烯，取代反应的机理是游离基取代机理。氯分子在光、热或过氧化物的作用下首先解离为两个氯原子游离基，然后Cl•从乙烯中置换出一个氢游离基H• ，后者再与氯作用又生成Cl•，形成链锁反应。

和乙烯类似，VC 、EDC 等分子中的H 也可以被Cl•取代，形成前述各种产物。可见，Cl•是产生多氯化副产物的根源。因此，凡能阻止Cl•的产生，利于形成氯离子的各种因素一般都能减少副产物。

CHCl CH HCl H C O H CaC HgCl 222222−−→−+−→−+HCl

CHCl CH Cl CH CH HCl CHCl CH CHClCHCl Cl CH CH FeCl +=−→−+=+−−−→−−−→−+-222225504502223℃•+−→−+••

+=−→−•+=•−−−−−→−Cl HCl Cl H H CHCl CH Cl CH CH Cl Cl 222222光、热或过氧化物

联合法

联合法是将氯化氢用于乙炔反应

采用上述方法生产氯乙烯，仅有一半氯气用于生成氯乙烯，另一半变成了氯化氢。虽然氯化氢有许多用途，但需求量小，消耗不了大规模氯乙烯生产所产生的氯化氢，是氯化工业必须解决的技术经济问题。

解决副产氯化氢问题的方法有三种，即平衡氧氯化法、氯化氢转化法和联合法。

烯炔法

反应路线同联合法，但原料乙烯及乙炔是石脑油裂解得到的混合气。

（4）平衡氧氯化法

在氯乙烯生产中利用氯化氢的第二种方法是将氯化氢用于与乙烯的氧氯化反应。

在乙烯氧氯化合成二氯乙烷的反应逐步取代了联合法。乙烯氧氯化反应解决了氯化氢的利用问题，使以乙烯和氯气为原料生产氯乙烯的方法显出极大的优越性。

乙烯氧氯化法生产氯乙烯包括两个反应，第一个反应是乙烯在铜催化剂存在下与氯化氢进行氧氯化反应生成1，2-二氯乙烷，第二个反应时1，2-二氯乙烷裂解脱氯化氢生成氯乙烯。

若将氧化法与乙烯直接氯化过程结合在一起，两个过程所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯，则可平衡氯化氢，这种方法称为平衡氧氯化法。该法由乙烯、氯气和氧气生产氯乙烯，整个工艺过程既不产生氯化氢，又不消耗氯化氢，CHCl

CH Cl CH CH CH CH

=−→−+≡+=22222O H CHCl CH O Cl CH CH O H Cl CH Cl CH O HCl CH CH 222222222240~22022222

122

12+=−→−++=+-−−−→−++=℃

是目前世界上公认的技术经济较合理的方法，全世界93%以上的氯乙烯是采用平衡氧氯化法生产。

聚氯乙烯树脂是一种白色粉末或颗粒，粒径60～250μm，表观密度0.40～0.60g/cm3，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚苯烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。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。

PVC树脂的聚合工艺有几种，如下

1.悬浮法聚氯乙烯 SPVC 2、乳液法聚氯乙烯 EPVC 3、微悬浮法聚氯乙烯 MSPVC

4.本体法聚氯乙烯 MPVC 5、高分子量聚氯乙烯 HPVC 6、立体规整的结晶性聚氯乙烯

7.交联聚氯乙烯 CLPVC 8、氯化聚氯乙烯 CPVC

通常，国际上PVC树脂的聚合工艺有四种:悬浮聚合法、本体聚合法、微悬浮聚合法和乳液聚合法[3]。

1、悬浮聚合法

悬浮聚合是一种成熟的工艺，典型的悬浮聚合过程是向聚合釜中加入无离子水和悬浮剂，加入引发剂后密封聚合釜，真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯乙烯之后开始升温、搅拌，反应开始后维持温度在50℃左右，压力0.88一 1.22MpA，当转化率达到70%左右开始降压，在压力降至0.13一0.48MpA时即可停止反应。聚合完毕抽出未反应单体、浆料进行汽提，回收氯乙烯单体。抽出气体后的浆料进行离心分离，再进入干燥器至含水0.3~0.4%，过筛后即得产品。聚合釜中，使用表面张力和用量均较小的分散剂，聚合的中后期采用高速搅拌，有利于生成体积较大、表面膨起、表皮多孔、内部疏松的树脂颗粒一疏松型树脂，反之，则生成紧密型树脂。

2、本体聚合法

本体聚合工艺不以水为介质，也不加入分散剂等各种助剂，而只加入氯乙烯和引发剂，因此可大大简化生产工艺。由于本体聚合过程中物料状态是由低粘态