聚氯乙烯

[拼音]：julüyixi

[外文]：polyvinyl chloride

氯乙烯的聚合物。英文缩写是 PVC。聚氯乙烯是塑料品种中仅次于聚乙烯的第二大品种，1980年世界产量约为1 100万吨，占塑料总产量的17％左右。它与其他塑料的最大不同点是成本较低，并且可以加入不同量的增塑剂，生产从软质到硬质的多种聚氯乙烯制品(见彩图)。

简史

氯乙烯聚合最早在1912年有所报道。1939年由德国法本公司正式作为商品出售。1937年英国帝国化学工业公司(ICI)开始应用增塑剂生产软质聚氯乙烯。现在生产的聚氯乙烯制品有90％为均聚物，10％为氯乙烯的二元或三元共聚物。

结构和性质

聚氯乙烯的分子量一般为3～12万。分子主要是头－尾连接，平均每50～60个链节带一个支链。树脂的密度为1.35～1.45克/厘米3；玻璃化温度约80～85℃，使用温度一般为-15～60℃。低温聚合(如－50℃)可减少支链，提高结晶度和玻璃化温度。

聚氯乙烯树脂有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃及绝缘等性能；但光、热稳定性差，在100℃以上或光照下可析出氯化氢，引起变色发黄，同时力学性能和化学性能迅速下降。因此，加工时须加入稳定剂。聚氯乙烯的热稳定剂主要是金属皂，如硬脂酸或其他脂肪酸的镉、钡或锌盐。

聚氯乙烯的溶度参数约19.4～19.8焦1/2／厘米3/2，能溶于环己酮、四氢呋喃、硝基苯、二氯乙烷，以及丙酮-苯混合溶剂中。

聚合反应

单体氯乙烯经自由基加成聚合成为聚氯乙烯，反应如下（见烯类加成聚合）：

聚合方法

聚氯乙烯可用悬浮、本体、乳液和溶液等四种聚合方法生产，其中以悬浮聚合为主，约占总产量的80％。本体聚合由法国圣戈贝恩公司开发(1956)，工序缩短，设备简化。乳液聚合主要用于生产糊状聚氯乙烯或乳液，用于制造人造革、金属或纸张涂层材料和建筑涂料。溶液聚合则不常用。

悬浮聚合

在搅拌和分散剂的综合作用下，单体分散成液滴状悬浮在水中聚合。聚合结束后，淤浆液经汽提脱除残留单体、离心、洗涤、干燥，即得树脂成品。由于氯乙烯有毒，要求聚氯乙烯树脂中的单体含量在5ppm以下。树脂平均粒径要求约100～120微米。树脂颗粒形态对吸收增塑剂和塑化有显著的影响。其形态可以从球形到多孔疏松型，疏松型的表面积比球形高8～10倍，其吸收增塑剂能力大，加工性能好。选用聚乙烯醇、纤维素衍生物等复合分散体系，可制得疏松型树脂。采用过氧化二碳酸酯类、偶氮二异庚腈一类复合引发体系，如果引发半衰期适当，可以做到匀速或接近匀速反应。这对恒温 (±0.2℃)控制、保证树脂质量、提高生产能力都有好处。此法的优点是后处理和干燥容易，聚合物颗粒吸收增塑剂能力大，加工性能好。缺点是聚合物粘结釜壁需定时清釜，从而不能连续生产。

本体聚合

此法不用水介质和分散剂，产品比较纯净。一般采用两段法生产：第一段在立式搅拌釜内进行，采用少量高活性引发剂，使聚合进行到7％～9％转化率。此阶段已形成一定形状的颗粒骨架，并保留有活性中心。第二段在水平搅拌釜内进行，使颗粒继续长大。聚合结束后，脱除残留单体，即得树脂成品。其性能和用途与悬浮法树脂同。

乳液聚合

用乳化剂使单体在水中分散成乳液状态进行聚合。采用过硫酸盐或氧化还原引发体系。聚合结束，脱除单体后，经喷雾干燥，即得粉状树脂成品，其粒径约0.2～2微米；或以乳液状态直接使用。

溶液聚合

此法在有机溶剂中进行，最后树脂溶液可直接用作涂料和粘合剂。

分子量的控制

聚氯乙烯的分子量主要由聚合温度控制。温度波动 2℃时，分子量可以波动1～2万。因此，保持聚合温度的稳定十分重要，一般要求波动小于0.5℃。这是由于氯乙烯单体容易发生链转移，其链转移常数Cm=7.5×10-4(60℃)，比甲基丙烯酸甲酯的Cm=1×10-5(60℃)大75倍，而链转移速率受温度影响，温度高，则链转移速率高，得到的聚合物分子量小。所以，控制聚合温度就可以控制所得聚氯乙烯的分子量。一般来说，聚氯乙烯的分子量分布比较窄，分子量分布宽度约等于2。由于单体链转移是链终止的主要方式（约80％聚合物链由单体链转移产生），自动加速效应并不导致生成过高分子量的聚合物，是聚氯乙烯分子量分布窄的主要原因。

应用

高分子量树脂的力学性能好，多用于软质制品；低分子量树脂则容易加工，适用于硬质制品。硬质制品主要用于管材、板材、下水道和建筑材料。软质制品主要用于薄膜、电缆包皮、包装材料和容器等。

氯乙烯共聚物

最重要的是氯乙烯－乙酸乙烯酯共聚物，因流动性好，加工温度低，广泛用于唱片、地板料和涂料。如引入少量(1％～2％)失水苹果酸酐作为第三单体，可以增加对金属的粘合力，更适于配制涂料。氯乙烯－丙烯腈共聚物的软化温度和强度都有所提高，溶解性能改善，宜作纤维。氯乙烯-丙烯共聚物的流动性能和热稳定性较好，可做瓶料。氯乙烯与丙烯酸酯类共聚，可提高耐候性和耐冲击性。

参考书目

Encyclopedia of PVC