引言
聚氯乙烯(PVC),是五大通用樹脂之一,也是世界上最早實現工業化生產的塑料產品之一。它的全球使用量在各種合成材料中高居第二,中國是PVC在全球消費量及進口量最大、發展最快和最具市場潛力的國家。聚氯乙烯分子中由于C—Cl鍵的偶極影響,它是一種極性很強的材料。其產品根據含增塑劑量分為硬質、半硬質、軟質三種材料。制備PVC有四種方法:懸浮法、本體法、乳液法和溶液法,其中懸浮法最為普遍。目前,PVC的生產工藝主要有電石法和乙烯法兩種。由于其具有難燃、抗化學腐蝕、耐磨、電絕緣性優良和機械強度較高等優點,因而在工業、農業、建筑、日用品、包裝以及電力等方面具有廣泛的應用。
一.PVC的物化性質
聚氯乙烯樹脂,(Poly vinyl chloride),分子式為(C2H3Cl)x,本色為微黃色半透明狀,有光澤。透明度勝于聚乙烯、聚苯烯,差于聚苯乙烯,隨助劑用量不同,分為軟、硬聚氯乙烯,軟制品柔而韌,手感粘,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折處會出現白化現象。相對密度為1.4g/mL at 25 °C(lit.)。低分子量的易溶于酮類、酯類和氯代烴類溶劑。高分子量的則難溶解。具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉)、機械強度及電絕緣性良好的優點。但其耐熱性較差,軟化點為80℃,于130℃開始分解變色,并析出HCI。根據不同用途可以加入不同的添加劑,呈現出不同的物理機械性能,其制品力學性能、耐腐蝕性能、介電性能、抗化學藥品性能優良。
二.PVC的原料與合成
合成路線:
1.乙烯法:原油(乙烯)→二氯乙烷(EDC)→氯乙烯(VCM)→聚氯乙烯(PVC)。圖1[1]為乙烯法合成路線。
2.電石法:煤炭→電石→乙炔→氯乙烯(VCM)→聚氯乙烯(PVC)。圖2[1]為電石法合成路線。
3.天然氣乙炔法:天然氣→乙炔→氯乙烯(VCM)→聚氯乙烯(PVC)
二.PVC的生產工藝的發展
當今國際的PVC樹脂生產工藝有三種制備工藝,一種是乙烯法,主要原料是石油;一種是電石法,其主要生產原料是電石、煤炭和原鹽;再有一種是天然氣乙炔法,其主要原料是天然氣。
2.1乙烯法[2]
Inovyl 公司VCM生產工藝采用的原料有乙烯、氯和氧, 并利用高效固定床氧氯化技術生產VCM和EDC。EDC在附加的氯化和氧氯化區生成。乙烯和氯也在液相下反應生成EDC:
C2H 4 + Cl2 → C2H4Cl2;
反應熱用于蒸餾在直接氯化和氧氯化區產生的EDC,這樣可比常規工藝節約蒸汽0.6t/ ( t?VCM)。在氧氯化區,乙烯、氧和HCl 反應生成EDC:
C2H4+2HCl+1/ 2O2 →C2H4Cl2+H2O;
這是固定床催化氣相反應, 反應熱用于發生高壓( 大于1. 8MPa) 蒸汽 1. 8MPa 蒸汽, 使用氧代替空氣, 可使排氣數量減少95%; 同時可節能和節省投資。含氧的EDC經洗滌、干燥后送至直接氯化單元提純。在裂解爐中, 將提純的循環EDC和來自直接氯化的EDC進行裂解生產VCM:
C2H4Cl2 → C2H2Cl + HCl;
經急冷和能量回收后, 將產品分離出HCl(HCl 循環用于氧氯化) 、高純度VCM和未反應EDC( 循環用于氯化和提純) 。輕重餾分被轉化成HCl。來自VCM裝置的含水物流被汽提, 并送至界區外處理, 以減小BOD( 生化需氧量) 。該VCM的生產工藝可平衡操作, 只生產VCM, 或者將裝置設計成可輸入或輸出EDC或HCl 物流。乙烯和氯的轉化率超過98%。已有52套裝置在運轉或建設中, 總生產能力為470萬t/ a VCM和1120萬t/ a EDC, 裝置能力范圍從1萬t/ a至65萬t/ a VCM。
2.2電石法[2]
雖然國際市場上PVC樹脂的生產工藝主要以乙烯法為主。但是值得注意的是,在電石法制備PVC樹脂中,原鹽電解后氯化氫用于生產PVC,剩余的鈉部分可用于生產燒堿。所以,氯、堿實際上存在共生關系,氯堿平衡也是整個行業乃至企業在發展過程中不得不考慮的重要因素。
電石法生產PVC樹脂具體流程如下:
將大塊電石經粗破機破碎后,送至分料溜子與桶裝電石一起經皮帶機送至細破機,經細碎機破碎到規定粒度,再經皮帶機送入料倉,經棧橋皮帶機送到乙炔發生器,電石在發生器內遇水,產生的乙炔氣從發生器頂逸出,經噴淋預冷器、正水封進入冷卻塔和乙炔氣柜。來自發生器經冷卻后的乙炔氣,進入乙炔壓縮機加壓,然后經清凈塔除去粗乙炔氣中的PH3、H2S等雜質,再經中和塔、冷凝器等除去酸和水分。精制后的精乙炔氣送往氯乙烯合成轉化工序。
其次是氯乙烯的合成,流程如下:
HCL→HCL緩沖罐→HCL預冷器+乙炔沙封→混合器→石墨冷卻器→酸霧過濾器→預熱器→轉化器→除汞器→轉化器冷卻器→水洗組合塔→堿洗塔→汽水分離器→機前冷卻器→單體壓縮機→機后冷卻器→全凝器→水分離器→低塔加料槽→低沸塔→高沸塔→成品冷卻器→單體貯槽。
再次是PVC樹脂的合成,流程如下:
單體+軟水+引發劑+其他助劑→聚合釜→出料泵→出料槽→供料槽→料漿進料泵→漿料換熱器→氣提塔→出料泵→漿料換熱器→離心漿料槽→進料泵→離心機→攪拌加料器→氣流干燥塔→旋風干燥床→一級旋風分離器→①上下兩級振動篩→螺旋給料器→大料倉→自動包裝線→外賣→②二級旋風分離器→引風機。
2.3 天然氣乙炔法[3]
青海鹽湖集團天然氣制乙炔生產PVC的裝置是目前國內唯一的以天然氣為原來生產PVC樹脂的裝置,整條產業鏈見圖3[3]。
從圖3中可以看出天然氣制乙炔產業鏈的設置科學合理,但是也存在著自身穩定保護性較為脆弱的缺陷。當氯堿系統因設備或市場出現變故時,天然氣部分氧化裝置的產能無法作較大范圍的調節,所產出的乙炔氣只能通過火炬燃燒掉,造成浪費。假如增加一條消耗乙炔的輔助生產線(如乙醛等),其產業鏈則會更加完善,自身的穩定性會更高。
四.PVC的生產實施方法[4]
目前工業上聚氯乙烯糊樹脂的生產方法主要有種子乳液聚合、微懸浮聚合、微懸浮種子聚合和混合法。
4.1 種子乳液聚合法
先將少量單體按一般乳液聚合法制得種子膠乳(50—150um),然后將少量種子膠乳(1%~3%)加入乳液聚合的配方中。其中單體、水溶性引發劑、水可以按原定比例不變,但乳化劑要限量加入。種子乳膠粒將被單體所溶脹,并吸附水相中產生的自由基而引發聚合,逐步使粒子增大,最終可達1~2um。乳化劑限量加入的目的是既要供應長大粒子的保護和穩定的需要,還要防止新膠束或新乳膠粒的形成。然后回收殘留VCM,干燥、分離和研磨,經過濾后輸送到料倉,包裝。
4.2微懸浮聚合法
在聚合前將氯乙烯單體、引發劑、乳化劑水溶液和去離子水等加入聚合釜,在攪拌的情況下物料不斷從釜底抽出,經均化器的機械剪切作用再返回釜內,循環均化一段時間后,當氯乙烯單體油滴粒徑達到1—2um時關閉釜底閥門,升溫聚合。最后回收殘留VCM,干燥、分離和研磨,經過濾后輸送到料倉,包裝。
4.3種子微懸浮聚合法
將引發劑、乳化劑、活化劑等化學助劑配制好,準備制備乳液種子和種子微懸浮聚合用。聚合包括兩個步驟,分別在不同的聚合釜中進行。①種子的制備。分別配制微懸浮種子和乳液種子,按配方加入VCM、水、乳化劑、緩沖劑等,送往種子乳膠槽備用。②種子微懸浮聚合。首先加入水、緩沖劑等助劑,然后加入VCM和兩種種子,升溫、聚合,送往乳膠貯槽。③去除殘留VCM,然后進行霧化干燥,旋風:分離后進行研磨,過濾后輸送到料倉,進行包裝。
4.4 混合聚合法
將去離子水、溶解液、混合引發劑、種子乳膠、氨水和氯乙烯單體分別加入聚合釜中,達到一定溫度,引發劑采用連續滴加形式加入,聚合出料后進行脫汽,回收VCM單體,最后乳膠進入噴霧干燥器干燥,包裝、出廠。簡單地說,就是采用乳液法聚合制備的種子和采用微懸浮法聚合制備的種子混合后再進行聚合?;旌戏≒VC糊樹脂生產中采用C16~18混合直鏈醇與十二烷基硫酸鈉組成乳化劑,形成微小乳液,聚合主要在微滴中進行,并在聚合配方中加入了乳液法制備的種子乳膠,從而獲得雙峰粒度分布?;旌戏üに嚲哂幸韵聝烖c:①聚合產生的膠乳固含量高,因此需要的干燥能量減少;②液滴聚合反應速度快,生產能力高;③生產工藝簡單,便于操作控制,生產安全性高;④原材料成本比微懸浮法低;⑤粒徑可選范圍大,糊料在高、低剪切速率下都能獲得較低的黏度;⑥聚合前后都可添加助劑,增加了調節產品質量的靈活性。
4.5聚合技術比較
下面就這幾種聚合方式的原理、粒徑和優缺點進行了分析比較。
4.5.1聚合機理相同:都屬于自由基聚合,由鏈引發、鏈增長、鏈轉移或鏈終止等基元反應組成。
4.5.2成粒機理不同:種子乳液聚合屬于膠束成核,微懸浮和種子微懸浮聚合都屬于液滴成核,混合微懸浮法是膠束成粒和微滴成粒兼有。
4.5.3粒徑及分布不同:粒徑都在0.1~2.0um左右,種子乳液聚合和微懸浮聚合粒度呈單峰分布,種子微懸浮聚合呈雙峰或三峰分布、大小粒子互相填充,混合法聚合呈雙峰分布。
4.5.4 優缺點比較(見表1)
表1. PVC糊樹脂生產工藝技術比較[4]
比較內容 |
種子乳液法 |
微懸浮法 |
種子微懸浮法 |
混合微懸浮法 |
工藝復雜性 |
復雜 |
中等 |
復雜 |
簡單 |
原材料成本 |
高 |
中等 |
高 |
高低 |
乳膠固含量 |
40%一45% |
45% |
55%一60% |
46%一48% |
乳化劑 |
陰離子 |
復合乳化劑 |
陰離子 |
復合乳化劑 |
引發劑 |
水溶性 |
油溶性 |
水溶性/油溶性 |
水溶性 |
更換牌號 |
困難 |
困難 |
困難 |
相對容易 |
生產率 |
130% |
l00% |
130% |
150%一180% |
汽耗 |
中等 |
高 |
低 |
低 |
五. PVC的改性體系[5]
PVC樹脂在加工為硬制品時,其沖擊性能、耐候性能和熱穩定性能較差,而且加工流動性也不好,若不對它進行改性,則PVC硬制品通常只能生產普通的符材和板材,沖擊性能很差,應用范圍狹窄。如何提高韌性而又不損害拉伸強度和其他物性,這是PVC改性中的一個重要課題。特別是近年來,聚氯乙烯硬制品的應用迅速增長,其沖擊改性問題越發受到重視。沖擊改性劑不僅能提高樹脂的沖擊強度,不少品種還可改善樹脂的加工性能 。國外PVC樹脂改性劑品種繁多,性能各異,這些改性劑大部分為橡膠彈性狀高聚物或橡膠與各種單體的接枝共聚物,其主要品種有MBS、ACR 、ABS、CPE、EVA、MBA、EPDM、 AMBS、PMMA、AMS/AN、SAN和NBR。 PVC改性劑是為了改善PVC性能缺陷而研制、生產的,理所當然地隨PVC的發展而發展。
4.1 MBS/PVC
MBS改性劑近年來的發展趨向是復合化,根據改性劑應用的目的,復合成的結構也不相同。為改善PVC的脆性,提高其抗沖擊強度及加工性能,可以首先合成具有良好韌性的丁苯橡膠核,通過接技共聚的方法,在膠核外部包覆上與PVC溶度參數相近的s(苯乙烯)和M(甲基丙烯酸甲酯)樹脂層,形成了典型的核-殼結構聚合物,與PVC共混加工成制品,由于均勻分散在其中的橡膠核吸收和分散了沖擊能,拉高了PVC的抗沖擊強度,達到了增韌目的。又因為在制備過程中人為地控制了橡膠粒子的尺寸及接枝層的厚度,使MBS樹脂在提高PVC抗沖擊強度的同時又能保持其良好的透明度,所以MBS樹脂被廣泛應用于PVC透明片材、板材、薄膜、瓶類及各種異型材料的增韌改性。比如,采用聚丙烯酸丁酯核代替了有不飽和雙鍵的聚丁二烯膠核,作為改性劑的SAM樹脂又以優異的耐候性(耐紫外光)逐漸替代了加工性差、耐候性一般的CPE作為PVC門窗等戶外制品的良好的抗沖改性劑。
4.2 ABS/PVC
ABS用作PVC沖擊改性劑可按拉伸模量來分類,高模量可作為加工助劑,其抗沖效果比同類差,沖擊值最低:中模量兼具加工性和沖擊改性劑的作用,適用薄板的熱成型:低模量沖擊性能最好。低模量ABS與PVC樹脂共混可明顯提高PVC制品的沖擊強度,同時可改善制品的耐熱變形能力。但ABS改性劑的制品透明性差,耐候性也差,只適用于作室內制品。另一方面,采用ABS改性劑,使PVC加工溫度比其他改性劑共混物高(為 176~193℃)。又由于含有雙鍵,耐候性、熱穩定性也差。ABS樹脂的發展趨勢是向高性能、多功能的專用樹脂發展,然而,要達到高性能化,單靠ABS樹脂自身的性能難以達到,只有通過ABS的合金化才能實現。因此,ABS樹脂的合金化是ABS樹脂的一個重要的發展方向。ABS組成合金后,其綜合性能大幅度提高,不僅滿足了終端產品的高性能化要求,提高了產品的競爭力,而且拓寬了產品的應用領域。PVC/ABS合金是以ABS作為PVC的沖擊改
性劑,不僅可以大幅度地提高PVC的沖擊韌性,而且還可以較好地改善PVC的加工流動性。PVC/ABS合金的成型方法還有很多,可以擠出、壓延和注塑,此種共混物多用來成型具有較好阻燃性和較好耐沖擊性的硬質塑料制品。
4.3 CPE/PVC
CPE是粉狀高密度聚乙烯(硼DPE)在水相中懸浮氯化而制得的一種彈性材料。作為樹脂改性使用的產品含氯量在25%~45%之間。用于CPE與PVC樹脂共混,可使PVC硬制品具有優良的耐沖擊 耐寒性、耐候性,此外制品的耐燃性、耐化學藥品性也得到了改善,因此CPE在國外是應用最早的樹脂改性劑之一。近十年來,CPE有了較大的發展,一方面由于其原料豐富,另一方面其應用領域廣泛,除了用作PVC沖擊改性劑外,還可以與PP 、PE、PU、PS、ABS等樹脂共混改善這些材料的耐候 耐燃性能。此外,CPE作為特種合成橡膠具有一系列優良性能,如耐候、耐熱、耐臭氧化 耐油 耐化學藥品性能等,既可單獨作各種特種橡膠制品,也能與所有合成橡膠、天然橡膠并用,改善各種隙膠翩品的性能缺陷。
4.4 EVA/PVC
EVA改性劑是乙烯(E)一醋酸乙烯 A)的共聚物,共聚物中隨VA含量的不同而分成不同的牌號,一般VA含量在30%~60%。VA含量越高,與PVC相容性就越好。EVA作為PVC抗沖和耐候改性劑,單獨使用有許多缺點,如會使制品的拉伸強度下降。EVA多為粒狀,與粉狀VC分散混合效果較差,從而削弱它對VC的增韌作用。因此,國外近年來EVA系列改性劑也趨向于復合化,復合形式有以下三種:第一是將EVA與VC接枝共聚,在相同條件下,EVA/VC接枝物改性效果要比EVA高得多,其耐候性也比MBS高,同時EVA/VC接枝單體中,也可以加入其他單體組分(如S 、B、MMA),使之適度交聯,改性效果會更好。其次是將EVA與ABS、CPE和橡膠共混復合,調至合適的性能。
4.5 PVC/納米CaCO3
PVC目前正向高強、高韌的工程應用方向發展。碳酸鈣是PVC塑料中應用最廣泛的無機填料,其作用一方面可節省樹脂,降低成本,另一方面還可以改善制品的硬度、彈性模量、尺寸穩定性和熱變形溫度,但常常以犧牲制品的力學性能為代價,現在廣泛研究利用納米CaCO3,改性PVC ,納米CaCO3,成本低,尺寸與形狀易控制,方便易得,由于具有大的比表面積,與樹脂結合力強,已成為最重要的無機納米填料 。但利用硅烷偶聯劑處理納米CaCO3應用于PVC的研究還少見報道。
六.PVC樹脂的發展與應用前景
6.1 PVA的發展現狀[5]
據位于美國休斯敦的析邁公司(CMAI)的統計:全球PVC生產能力增長十分迅速,2004—2007年總計增加了550萬t/a,約90%的新建PVC裝置均在中國。向中國出口的一些國家和地區(包括日本、韓國和中國臺灣)將必須尋求新的市場或使其生產能力合理化。2007年和2008年世界PVC生產能力分別達到3 810萬t/a和3 900萬t/a,2009年世界PVC總生產能力達到約4 000萬t/a,主要生產能力分布見表1,其中,北美801.6萬t/a,占20.2%;南美128.5萬t/a,占3.2%;西歐411.5萬t/a,占10.4%;東歐221.5萬t/a,占5.6%;中東/非洲81.7萬t/a,占2.0%;亞太地區2 330.6萬t/a,占58.6%。
表1. 2009年全球主要PVC生產能力分布[6]
地區及生產商 |
生產能力/(萬t/a) |
||
北美 |
801.6 |
||
|
美國 |
Shintech |
234.0 |
OxyVinyls |
140.0 |
||
喬治亞海灣 |
152.5 |
||
臺塑 |
152.0 |
||
Westlake聚合物 |
77.1 |
||
加拿大 |
OxyVinyls |
28.0 |
|
喬治亞海灣 |
18.0 |
||
南美 |
128.5 |
||
|
巴西 |
Braskem |
51.5 |
蘇威 |
47.0 |
||
哥倫比亞 |
Petco |
30.0 |
|
西歐 |
411.5 |
||
|
比利時 |
Solvin |
40,0 |
芬蘭 |
Finnplast |
10.0 |
|
信越 |
9.0 |
||
法國 |
阿科瑪 |
25.5 |
|
LVM |
|||
德國 |
Vinnolit |
65.0 |
|
英力士 |
28.0 |
||
Solvin |
8.0 |
||
意大利 |
|
41.5 |
|
荷蘭 |
信越 |
45.0 |
|
LVM |
22.5 |
||
挪威 |
|
20.0 |
|
葡萄牙 |
Cires |
20.0 |
|
西班牙 |
Aiscondel |
15.0 |
|
英國 |
英力士 |
36.0 |
|
中東/非洲 |
81.7 |
||
|
沙特阿拉伯 |
沙伯 |
40.0 |
伊朗 |
|
41.7 |
|
亞太地區 |
2330.6 |
||
|
巴基斯坦 |
EPAC |
15.0 |
中國 |
|
1781.0 |
|
印度 |
信誠工業 |
58.5 |
|
Finoicx |
14.0 |
||
Chenplast |
20.0 |
||
印度尼西亞 |
P.T.Asahimas |
28.0 |
|
東曹 |
8.0 |
||
日本 |
東曹 |
70.0 |
|
信越 |
55.0 |
||
韓國 |
韓華 |
59.0 |
|
LG化學 |
34.0 |
||
東曹 |
10.0 |
||
中國臺灣 |
臺塑 |
135.1 |
|
泰國 |
Vinythai |
33.0 |
|
越南 |
Phy My塑料與化學品 |
10.0 |
|
合計 |
3975.4 |
表2. 近幾年中國PVC生產情況統計[7]
年份 |
產能/ (萬 t/a) |
產量 / 萬 t |
開工率/ % |
產量同比增長/ % |
2000 |
290.3 |
264.6 |
91.10 |
37.90 |
2001 |
340.2 |
308.8 |
90.50 |
16.70 |
2002 |
485.2 |
355.3 |
73.20 |
15.05 |
2003 |
519.7 |
424,3 |
81.60 |
19.40 |
2004 |
656.2 |
508.8 |
77.50 |
19.90 |
2005 |
887.2 |
668.2 |
75.30 |
31.30 |
2006 |
1058.5 |
823.8 |
77.80 |
23.30 |
2007 |
1448.0 |
971.7 |
67.10 |
17.90 |
2008 |
1581.0 |
881.7 |
55.80 |
-9.26 |
2009 |
1727.9 |
915.5 |
52.98 |
3.83 |
2010 |
2022.3 |
1151.2 |
56.93 |
25.70 |
1011 |
2227.8 |
1295.2 |
58.13 |
12.50 |
表3.近幾年我國PVC供需平衡狀況[7]
年份 |
產量/萬噸 |
進口量/萬噸 |
出口量/萬噸 |
表觀消費量/萬噸 |
2000 |
264.6 |
192.40 |
4.10 |
453.00 |
2001 |
308.8 |
250.80 |
3.60 |
556.00 |
2002 |
355.3 |
225.10 |
3.80 |
577.00 |
2003 |
424.3 |
229.20 |
4.50 |
649.00 |
2004 |
508.8 |
211.00 |
4.33 |
715.00 |
2005 |
668.2 |
155.10 |
12.50 |
810.80 |
2006 |
823.8 |
145.20 |
49.90 |
919.10 |
2007 |
971.7 |
130.40 |
75.30 |
1026.80 |
2008 |
881.7 |
112.70 |
64.60 |
929.70 |
2019 |
915.5 |
162.99 |
23.61 |
1054.88 |
2010 |
1151.2 |
151.10 |
26.60 |
1275.70 |
2011 |
1295.2 |
131.60 |
44.20 |
1382.60 |
6.2 PVC樹脂的發展方向[8]
PVC產業在中國發展了50多年,期間各PVC生產企業競相擴大生產,一方面我國PVC產業得到了快速發展,另一方面產能擴張后帶來了供大于求的市場壓力,這種狀況PVC生產企業的產品結構提出了新的要求。豐富的PVC樹脂品種和多元化、針對性強的產品能夠幫助企業緩解產能擴張后的市場壓力。隨著PVC產業的發展,PVC生產企業產品品種單一局面將會得到改變,PVC專用樹脂將取代單一的通用型PVC樹脂,應用于國內各種領域。
從近幾年來國內外PVC專用樹脂的發展來看,研制方向是進一步開發功能化和工程化的PVC樹脂,通過提高或降低分子質量,提高表觀密度,采用化學改性、共混改性等方法生產出各種功能化和工程化的PVC樹脂,使其具備耐油、消光、耐老化、抗靜電、高抗沖、高阻隔等功能。
國外PVC樹脂的專用化、多元化已經發展多年,而我國專用樹脂的發展還剛剛起步,還有很多工作要做:①通過優化工藝技術和操作方式,在原有通用型PVC樹脂配方的基礎上,提高其性能指標, 達到改善PVC樹脂的加工性能及PVC制品力學性能的目的;②通過無機增韌方式對PVC樹脂進行改性,提高PVC制品的沖擊強度、耐熱性、耐老化性等;③通過化學共聚的方式,使氯乙烯單體與另外一種甚至多種單體發生共聚反應;④通過取代PVC分子中的氫原子來對PVC樹脂進行改性。
6.3 PVC的應用現狀與前景[1]
隨著國民經濟的持續、快速發展,我國PVC 樹脂的需求量迅速增加,特別是受國家大力推廣化學建材、加大基礎建設投資、擴大內需等宏觀政策的影響,PVC需求量一直呈快速上升態勢。PVC下游需求仍然保持旺盛增長,其中PVC型材以其節能、降耗、環保等特點,得到了越來越多人的認可。目前,全球聚氯乙烯消費以硬制品為主,占總消費量的59.83%,軟制品占32.88%,其他只占7.29%。聚氯乙烯容易加工,可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進行加工。
6.3.1 硬制品制造
型材、異型材是我國PVC消費量最大的領域,占PVC總消費量的25 左右,主要用于制作門窗和節能材料,目前其應用量在全國范圍內仍有較大幅度增長。在發達國家,塑料門窗的市場占有率也是高居首位。在眾多的PVC制品中,PVC管道是其第二大消費領域,占其消費量的20%。在我國,PVC管較PE管和PP管開發早,品種多,性能優良,使用范圍廣,在市場上占有重要位置。PVC中加入穩定劑、潤滑劑和填料,經混煉后,用擠出機可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管,用作下水管、飲水管、電線套管或 樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓,可制成各種厚度的硬質板材。板材可以切割成所需的形狀,然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學腐蝕的貯槽、風道及容器等。PVC護墻板主要用于取代鋁制護墻板。PVC地板磚中除一部分PVC樹脂外,其余組分是回收料、粘合劑、填料及其它組分,主要應用在機場候機樓地面和其它場所的堅硬地面。
6.3.2 軟制品制造
利用擠出機可以擠成軟管、電纜、電線等;利用注射成型機配合各種模具,可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。PVC膜領域對PVC的消費位居第3,占10 左右。PVC與添加劑混合、塑化后,利用三輥或四輥壓延機制成規定厚度的透明或著色薄膜,用這種方法加工薄膜,成為壓延薄膜。也可以通過剪裁、熱合加工成包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料 大棚及地膜之用。經雙向拉仲的薄膜,所受熱收縮的特性,可用于收縮包裝。日用品及包裝PVC制品的應用主要為各種容器、薄膜及硬片。PVC作為容器,主要應用于礦泉水、飲料、化妝品瓶,也有用于精制油的包裝。PVC膜可用于與其它聚合物一起共擠出生產成本低的層壓制 品,以及具有良好阻隔性的透明制品。PVC膜也可用于拉伸或熱收縮包裝,用于包裝床墊、布匹、玩具和工業商品。另外,行李包是PVC加工制作而成的傳統產品,PVC被用來制作各種仿皮革,用于運動制品,如籃球、足球和橄欖球等。其還可用于制作制服和專用保護設備的皮帶。服裝用PVC織物一般是吸附性織物(不需涂布),如雨披、嬰兒褲、仿皮夾克和各種雨靴。PVC用于許多體育娛樂品,如玩具、唱片和體育運動用品,目前PVC玩具增長幅度大,隨著經濟的發展,新的日用品也將被研究。
近幾年,隨著建筑業的發展,我國PVC消費構成變化較大,硬制品比例不斷提高,現在我國硬制品比例已近60%。據不完全統計,各種PVC制品消費構成比例見下表所示。
表4.PVC制品消費構成\ |
型材、門窗 |
22.9 |
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硬片、板材及其他型材 |
9.0 |
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其他 |
11.7 |
總結
PVC樹脂因其獨特的物化性質,力學特性而被廣泛用于各個領域,隨著塑料制品要求的提高,對PVC的性能也提出了更高的要求。市場上對高性能化學建材需求的也日益增長,單純的PVC原料已不能滿足生產需求。隨著PVC行業的發展和對資源節約、環境保護的重視,開發既經濟又節能的原料資源和生產工藝技術和方法,還有有效的物理化學改性技術顯得更加重要。
文章標題:PVC綜述
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