2013-第三章：聚氯乙烯详解
聚氯乙烯PVC课件
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第一节
聚氯乙烯树脂
树脂的制造
单体
单体氯乙烯生产工艺不断发展改进，使单体成本 大大降低，氯乙烯价格的降低又使聚氯乙烯树脂售价 大幅度下降，无疑是促进聚氯乙烯工业迅速发展的一 个重要原因。故先对单体的生产作简单介绍。单体氯 乙烯可以用很多方法合成，现在都以乙烯和乙炔作烃 类原料，已有宣布用乙烷作原料的报道，但还少有工 业化。
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将该反应与（2）法（乙烯氧氯法）结合，即将（2）法
裂解产生的氯化再用于乙烯氧氯化。总反应式为：
1 2 C H 2 = C H 2 + C l 2 + 2 O 2
2 C H 2 = C H C l + H 2 O
我国氯乙烯生产除多为八十年代以前建成的电石乙炔 法生产厂外，近年建厂均采用乙烯氯化法。
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氯乙烯可以看作是一个氯原子取代了乙烯分子中的一个 氢原子，与乙烯相比，有下列差异：
a、氯原子比氢原子体积大，所以氯原子的空间位阻较大 ； b、由于氯原子负性较大，碳一氯键偶极矩大，极性强 ，并使连接的烯双键发生极化，π电子向α碳原子偏移：
H
C H 2= C δ+ δ-
单体氯乙烯在常温下是无色有醚类气味且有麻醉性的气体，微溶
于水，易溶于有机溶剂。其沸点为-13.5℃，烯点159.7℃，临 温度为142℃，临界压力为52.2大气压，爆炸极限为40-21% 。氯乙烯加压可液化，工业上常在5个大气压以上的压力将 液体氯乙烯贮于罐中。由于氯乙烯有致肝癌、呼吸系统和 脑部肿瘤的作用，西方国家规 定中氯乙烯允许浓度510ppm。
PVC的分类与结构性能详解
PVC的分类与结构性能详解PVC（聚氯乙烯）是一种重要的合成树脂材料，具有良好的机械强度、化学稳定性和绝缘性能。
根据其结构性能的不同，PVC可以分为软质PVC和硬质PVC两大类。
软质PVC具有较好的柔软性、韧性和延展性，可根据需要制作成半透明或全透明的薄膜或塑料制品。
软质PVC可通过在PVC中添加可塑剂（例如酯类物质）来实现柔软性，使其具有良好的可塑性和弯曲性能。
软质PVC常用于制作塑料包装袋、塑料雨衣、塑料胶布等柔性塑料制品。
硬质PVC具有较高的硬度、强度和耐热性，在环境中能保持较好的稳定性。
硬质PVC通常由纯PVC树脂和增塑剂的混合物组成，增塑剂可以提高PVC的可加工性。
硬质PVC常用于制作塑料管道、塑料板材、塑料窗框等刚性塑料制品。
从微观结构的角度来看，PVC是由氯乙烯单体在聚合剂的作用下聚合而成的高聚物。
PVC的分子链中有大量的氯原子，氯原子的存在赋予PVC良好的耐酸、耐碱和耐溶剂的性能。
PVC的结构特点决定了其优良的物理性能。
首先，PVC具有良好的耐候性和抗老化性能，可以在室外长期使用而不受紫外线、氧气和湿气的影响。
其次，PVC具有优异的抗磨性，使其适用于制作地板材料、输送带等需要耐磨损的产品。
此外，PVC还具有良好的耐腐蚀性，可以在酸性、碱性和有机溶剂的环境中稳定使用。
除了上述优点外，PVC还有一些局限性。
首先，PVC存在着一定的毒性和燃烧性，烧毁时会产生有害气体。
其次，PVC的可塑剂可能会释放出有害物质，对人体健康有一定的影响。
因此，在使用PVC制品时应避免长时间接触及燃烧。
综上所述，PVC是一种重要的合成树脂材料，根据其结构性能的不同可以分为软质PVC和硬质PVC两大类。
软质PVC具有良好的柔软性和延展性，适用于制作柔性塑料制品；硬质PVC具有较高的硬度和强度，适用于制作刚性塑料制品。
PVC具有优异的耐候性、抗磨性和耐腐蚀性，但也存在一些毒性和燃烧性的问题，需要注意使用和处理。
pvc 原理
pvc 原理PVC（聚氯乙烯）是一种常用的塑料材料，具有良好的物理性能和化学稳定性，广泛应用于建筑、制造业和日常用品等领域。
其原理基于聚合反应，下面将详细介绍PVC的制备过程以及相关原理。
PVC的制备过程可以分为两个主要步骤：氯乙烯生成和聚合反应。
首先，通过氯化工艺制备氯乙烯（C2H3Cl），这是PVC的基础单体。
氯化工艺通常使用氯化氢气和乙烯反应，生成氯乙烯。
氯乙烯生成后，需要对其进行聚合反应，构成高分子量的PVC。
聚合反应过程可以通过两种方法进行：自由基聚合和阴离子聚合。
其中，自由基聚合是应用最广泛的方法。
自由基聚合是通过引入自由基引发剂来触发聚合反应。
自由基引发剂在一定条件下分解，产生自由基，然后与氯乙烯发生反应，并将其连接成高分子链。
自由基聚合过程中，反应速度快，反应活性高，可以在较短的时间内制备大量的PVC。
另一种聚合方法是阴离子聚合，它通过向氯乙烯中加入阴离子引发剂来触发聚合反应。
阴离子引发剂与氯乙烯反应生成阴离子，在此基础上进行链延长，形成高分子PVC。
相较于自由基聚合，阴离子聚合速度较慢，但在制备特定性能要求的PVC时具有一定优势。
无论是自由基聚合还是阴离子聚合，制备出的PVC都可以通过加入适量的增塑剂和稳定剂来改善其性能，以满足不同的应用需求。
增塑剂可以提高PVC的柔韧性和抗冲击性，稳定剂可以提高PVC在高温条件下的稳定性。
总结起来，PVC的制备原理主要包括氯乙烯生成和聚合反应两个步骤。
聚合反应可以通过自由基聚合和阴离子聚合两种方法进行。
通过控制聚合条件以及添加增塑剂和稳定剂，可以制备出满足不同要求的PVC产品。
聚氯乙烯介绍
聚氯乙烯
品种
特性
悬浮法
不含金属 离子，有 良好的电 绝缘性及 热稳定性
乳液法
本体法
溶液法
颗粒较细， 含杂质极 含杂质极 含杂质较 少纯度高。 少纯度高， 多，电绝 热稳定性 成本高， 缘性及热 和电绝缘 价格高。 稳定性不 性优于悬 聚合物的 及悬浮法 浮法 分子量不 高
聚氯乙烯
• 生产方法：
聚氯乙烯
分类：
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）。
聚氯乙烯
• 分类：
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。
聚氯乙烯
• 应用：
• 11.PVC透明片材 • PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经 混合、塑化、压延而成为透明的片材。利 用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真 空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材 料。
聚氯乙烯
• 发展前景：
• 目前，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%，华北地区产销基本平衡。 • 今后，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。
聚氯乙烯（简称PVC)防水卷材
聚氯乙烯
• 应用：
• 5.PVC一般软质品 • 利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用 注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、玩 具、汽车配件等。 • 6.聚氯乙烯包装材料 • 聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及 硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品 瓶，也有用于精制油的包装
细节详解聚氯乙烯配方
细节详解聚氯乙烯配方-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）是一种常见的合成材料，广泛应用于建筑、医疗、电力、化工等各个领域。
其独特的性质和良好的加工性能使得聚氯乙烯被广泛使用。
然而，要获得理想的性能和特性，需要进行合理的配方设计。
本文将详细介绍聚氯乙烯配方的细节，并重点关注配方中的主要成分、添加剂、控制因素以及工艺参数。
通过深入研究聚氯乙烯配方，可以更好地了解其制备过程，进一步优化产品的性能和质量。
在配方中，主要成分是聚氯乙烯的主体，对产品的机械性能、化学性能和耐候性等方面起着决定性的作用。
而添加剂则是为了改善聚氯乙烯的某些特性或满足特定的应用需求而添加的。
这些添加剂可以分为增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料等多种类型，它们的种类和用量的合理选择对产品的性能有着重要影响。
除了主要成分和添加剂，配方中还需要考虑一些控制因素，如氯乙烯单体的纯度、反应温度、反应时间等。
这些因素会直接影响聚合反应的进行和产品的质量。
因此，合理控制这些因素是实现理想配方的关键。
在配方设计过程中，还需要考虑工艺参数的选择，如搅拌速度、温度控制、压力等。
这些参数的优化可以提高聚氯乙烯的加工性能和产品的稳定性。
通过详细解析聚氯乙烯配方的各个细节，本文旨在帮助读者深入了解聚氯乙烯制备过程中的关键因素和要点。
同时，对未来聚氯乙烯配方研究的发展方向进行展望，以期为聚氯乙烯配方的改进和优化提供借鉴和指导。
结合实践经验和理论知识，我们相信聚氯乙烯配方的深入研究将为相关领域的发展做出一定贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:2. 正文2.1 聚氯乙烯的特性2.2 聚氯乙烯的应用领域2.3 聚氯乙烯的制备方法2.4 聚氯乙烯的配方3. 细节详解聚氯乙烯配方3.1 配方中的主要成分3.2 配方中的添加剂3.3 配方中的控制因素3.4 配方中的工艺参数这篇长文将详细介绍聚氯乙烯配方，并着重探讨配方中的各个细节。
pvc生产原理
pvc生产原理
PVC（聚氯乙烯）是一种重要的合成塑料，其生产原理是通过聚合反应将氯乙烯（VC）单体分子连接成长链聚合物。
以下是PVC的生产过程：
1. 氯乙烯制备：氯乙烯是从石油基础化工产品经过裂解或氯化生产的。
主要方法有乙炔法、乙烷氯化法和氯化乙炔法。
其中乙炔法是常用的制备氯乙烯的方法。
2. 聚合反应：将氯乙烯单体加入反应釜中，同时加入过氧化物类或乙酰过氧乙酸类的引发剂，引发剂在加热条件下会分解产生自由基。
自由基与氯乙烯发生链引发反应，将氯乙烯单体分子连接起来形成线性聚合物。
3. PVC颗粒化：聚合反应后的PVC以悬浮液的形式存在于反应体系中。
通过加入棕榈油、硬脂酸等表面活性剂，使聚合物颗粒分散均匀，避免颗粒间的聚集。
4. 脱水和干燥：将悬浮液通过过滤或离心分离，去除大部分的反应剩余物和溶剂。
然后将湿润的PVC颗粒置于干燥室中进行烘干，以去除残余的溶剂和水分。
5. 熔融加工：将烘干后的PVC颗粒通过塑料挤出机或注塑机进行熔融加工，使其变为可塑性良好的热塑性塑料。
在熔融状态下，可以通过挤出或注塑成型，制备出各种形状的PVC制品。
PVC生产的关键在于聚合反应，通过控制反应条件、化学添加剂的选择和控制，可以获得具有不同性能和用途的PVC产品。
高分子材料的稳定与降解-第三章-聚合物降解各论课件.ppt
原因：PVC拉伸过程中形成了一种构象，有利 于自由基从分子链上夺取氢原子。
Thank yΒιβλιοθήκη u!证据： 过程： 在某个稳定性较差的位置无规的引发C－Cl 键断裂反应，生成大分子自由基，随后脱除 HCl。
缺陷：PVC脱HCl的自由基机理不能解释 HCl的自催化作用，也不能解释乙酸、 Lewis酸对脱HCl反应的催化作用。
(ii) 离子－分子机理：
(iii) 分子机理：
(3) 交联反应 PVC降解脱HCl以后，形成的共轭多烯结构。 可能会发生分子间的Diels－Alder反应。
（1）聚氯乙烯光降解脱HCl的机理： 一般认为是自由基机理： ① 第一步：无规断链生成自由基； ② 第二步：主链上生成一个孤立的不饱和键。
一般认为PVC脱HCl是“开拉链”反应：
要使PVC颜色发黄，至少需要连续7个共轭双 键结构。从大分子上依次除去HCl将不断增 加剩余链的共轭能，使下一步脱氯化氢所需 的活化能降低，容易形成多烯链。
多烯结构的分子内环化反应会导致形成苯或 其它芳环结构。
(4) 氧化断链 有氧存在时，PVC的自由基降解过程必然发生氧化 反应，其断链过程类似于聚烯烃的氧化过程。
烷氧自由基还可生成β位上带有氯原子的羰 基，急剧激活PVC的脱HCl作用，并生成羰 基烯丙基结构。
2. 聚氯乙烯的光降解 PVC在紫外光照射过程中发生降解和交联，生 成共轭多烯和氯化氢。
热失重研究表明，PVC的分解分两阶段进行：
PVC脱HCl时，生成多烯结构，同时由于交 联和环化，其相对分子质量增加。
（2）PVC脱HCl的机理： 聚合物分子链上的非正常结构（支化、氯代 烯丙基团、含氧结构、端基、头－头结构等） 引发了脱HCl反应。 含氯模型化合物的稳定性：
聚氯乙烯简介
PVC就是聚氯乙烯，是世界上广泛使用的一种塑料材料。
它的主要组成成分是聚氯乙烯树脂，加上一些添加剂，经过特殊的工艺加工而成。
PVC具有防水、防火、耐酸碱、耐腐蚀、结构稳定、使用寿命长等特点，广泛用于各种建筑材料、电线电缆、日常用品、食品包装、医疗器械等方面。
PVC材料价格比较便宜，使用很广泛，表面以白色为主，常常制作成PVC水管，这种水管轻便，方便搬运，施工简单，而且耐腐蚀性强。
此外，PVC管又分为PVC-U管和Upvc，PVC-U管主要用于建筑排水，质轻耐用，色泽美观，光亮平滑，使用寿命长；Upvc管的搞冻和耐热能力不好但是防燥性能好，耐腐蚀性强，机械强度高，卫生无毒，适用于电线管道和排污管道。
总的来说，PVC是一种重要的塑料材料，在多个领域都有广泛的应用。
如需更多关于PVC的信息，建议查阅化学专业书籍或咨询化学专家。
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与VCM反应
H CH2 C Cl H C CH2 CH2Cl CHCl
不与VCM反应，脱去Cl自由基
H CH2 C
+ Cl
H C CH2Cl
++ VCM
氯甲基
通过调整悬浮聚合时的配方和工艺条件，可以获得紧 密型和疏松型PVC，颗粒尺寸50～250μm。 聚合温度对颗粒形态有显著影响：温度越低，获得的 PVC颗粒就越疏松。
疏松型PVC适合制造软PVC
PVC疏松度
吸收增塑剂 的能力
紧密型PVC适合制造硬PVC
聚合温度下降，疏 松度提高。
3.2 PVC的结构 H
H CH2 (3) C Cl H C CH2 CH2Cl CH Cl
烯丙基氯
Cl自由基非常活泼，能与聚合链进一步反应
Cl +
CH2
CHCl CH2
CHCl
攻击Cl代亚甲基氢
Cl CH2 C
(6)
攻击亚甲基氢
H H
CH2
CHCl
+ HCl
CH2
C
Cl
C
(7)
CHCl
+ HCl
与VCM聚 合链增长
Cl
悬浮法PVC树脂的型号目前可分 为8种。一般用PVC树脂的分子量（或 粘度）表示，分子量越大，树脂型号 越小。每一种型号又分为疏松型和紧 密型两种。
表示分子量的方法可用绝对粘度 （厘泊）或K值或平均聚合度，绝对 粘度、K值、平均粘度越
疏松型PVC
HMWPVC 聚合度>1700
悬浮法PVC树脂 PVC树脂为白色无定形粉末，在显 微镜下观察，其颗粒形态分为两种结构： 一种为疏松型（XS），也有称为棉花球 型的；另一种为紧密型（XJ），也称为 乒乓球型。颗粒形态主要取决于悬浮 剂，悬浮剂选用聚乙烯醇得疏松型，选 用明胶时则得紧密型。
疏松型树脂 颗粒直径一般为 50-100 微 米，粒径较大，表面不规则、多孔、呈 棉花球样，容易吸收增塑剂，容易塑化， 成型加工性好，但从制品强度上看，相 对略低于同样配方，同样工艺条件下的 紧密型树脂。 紧密型树脂 颗粒直径一般为 5-10 微米， 粒径较小，表面规则、呈球型、实心、 像乒乓球状，不太容易吸收增塑剂，不 易塑化、成型加工性稍差，但制品强度 略高。
CH2
CH Cl
n
英文名称：polyvinyl chloride, 简称PVC
PVC是一种无毒、无臭的白色粉末。与PE、 PP、PS和ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚 物）统称为五大通用树脂 。
PVC塑料是以PVC树 脂为基料，与稳定 剂、增塑剂、润滑 剂、填充剂等多种 助剂混合，经塑化、 成型加工而成。
第三章 聚氯乙稀（PVC）
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
PVC的聚合及品种 PVC的结构 PVC的性能 PVC的降解与稳定技术 PVC的成型加工 PVC的改性
3.1 聚氯乙烯的聚合与品种
<一> PVC树脂与PVC塑料的定义 聚 氯 乙 烯 树 脂 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。
<一> 链结构 CH2 C + CH2 CHCl 1. 基本特征 PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线 Cl 形聚合物。
尾
头
对于PVC来讲，聚合反应的温度是控 制分子量和链结构的决定因素。
头-头结构
聚合反应温度
分子量
2. 异常（缺陷）结构与支链
缺陷与支链结构对PVC的热稳定性有决定性的影响。
根据增塑剂的用量，又可分为： ◆硬质PVC塑料—不加增塑剂或加少量增塑剂（＜5％） ◆软质PVC塑料—半硬质PVC塑料(5％～25％) —软质PVC塑料(＞25％)
<二> PVC树脂的聚合方法 （1931年工业化）
反应式为
聚合机理：自由基型连锁反应 引发剂： 过氧化物、偶氮化合物 实施方法：悬浮法、乳液法、本体法和溶液法
加入增塑剂：通过加增塑剂可使PVC的 Tg降到室温以下。
3. 结晶结构——由PVC链上的间规短链段形 成的微晶，结晶度在5～25％之间。通用型 PVC在5～10%（40～60oC聚合）。聚合温度是 影响PVC的结晶度的关键因素。
PVC的立构规整性提高
聚合物温 度降低
结晶度提高 PVC的支化度减少
-Cl导致分子 间作用力增强 大分子间距小
80～175oC:高弹态； -Cl导致分子 175～190oC：开始熔融； 链较僵硬 190～200oC热塑性粘流态； >200oC开始急剧分解，在>140oC时就开始分 解。
影响PVC Tg的因素:
聚合反应温度：越高，PVC的Tg越低。 -80oC聚合：Tg～100oC； 125oC聚合：Tg～68oC
可塑性: 当塑料温度超过它的玻璃化温度
（Tg），且施加于其上的力超过它的 弹性极限后 ，他就会像粘性液体一样 地流动，塑料的这种性质称为 ~ 。
增塑：即聚合物增塑，是在树脂中加入一种物
质（增塑剂）或在聚合物制造过程中采 取一定措施（共聚、接枝）以改变聚合 物的力学性、降低Tg，增加塑性的方法
H
Cl自由基脱除
H C
链中烯丙基氯
CHCl + Cl
CH2
C CH2 CHCl
CH2
CHCl
叔碳基Cl
CH2
C
链中不饱和结构
PVC自由基链“尾咬”
Cl CH2 C H CH Cl CH2 CHCl CH2
叔碳基氯
CH2
Cl C CH2
Cl CH
Cl CH2 CH2
2，4-二氯丁基支链
PVC支链和缺陷数量并不多，一般为4～40个/ 1000个氯乙烯 重复单元。聚合反应温度越高，支化和缺陷就越多。 例如在-63～-53oC聚合而成的PVC，没有支链。 而在52oC聚合而成的PVC，30～35个支链/1000VCM。
3. 立构规整结构
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。
例如：在～ -60oC聚合而成的PVC，间规立构规 整度高达65％。
<二> 聚集态结构 1. 基本特征 PVC是含有少量结晶结构的无定形聚合物。
2. 无定形结构 通用PVC的Tg在70～80oC；