聚氯乙烯生产工艺

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PVC塑料的工艺
聚氯乙烯（PVC)塑料是以聚氯乙烯树脂为基础的多组份混合材料。在生活中拥有广泛
的应用。聚氯乙烯（PVC）是一种无毒、无臭的白色粉末。聚氯乙烯由氯乙烯单体通
过自由基聚合而成，聚合度n一般在500~20000范围内，其分子结构式如下：

由于它具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学
药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、
吹塑中空等方式进行加工，是一种能耗少、生产成本低的产品。因而聚氯乙烯（PVC）
制品广泛用二工业、农业、建筑、电子电气、交通运输、电力、电讯和包装及人们生
活中的各个领域。

一 主要原料：单体氯乙烯，分散剂聚乙烯醇(PVC)，去离子水和引发剂等
其他辅助试剂：脱盐水，PH调节剂碳酸氢铵和氨水，聚合物分子量调节剂(-巯基乙
醇)，引发剂过氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)和过氧化二碳酸二异丙酯(IPP)，可塑剂，
防粘釜剂，终止剂二乙基羟胺(DEHA)，缓释阻垢剂(H-9)，碱液(40%)等

１单体：氯乙烯主要用乙炔法和乙炔氧氯化法制备，用于悬浮聚合的氯乙烯单体纯
度在99.9%以上。生产原料对聚氯乙烯质量很重要。氯乙烯杂质含量应尽可能低
一些，其中脱盐水PH值要近乎中性，为6.5-7.5，导率应小于2um/cm

2分散剂：主分散剂主要是纤维素醚和部分水解的聚乙烯醇。纤维素应为水溶性衍生
物，如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等，聚乙烯醇应由聚醋酸乙烯酯经
碱性水解得到，影响其分散效果的因素为其聚合度和水解度，而且-OH基团为嵌段分
布时效果最好；副分散剂主要是小分子表面活性剂和地水解度聚乙烯醇。常用非离子
型的脱水山梨醇单月硅酸酯。用88%聚乙烯醇和72.5%的聚乙烯醇。

3引发剂：引发剂的有效溶度对VC悬浮聚合速率有着直接的影响，因此溶剂型引剂
的有效溶度为引发剂最重要的质量指标。引发剂在较低温度下就会逐步分解，因此除
了必须按要求在低温条件下进行储运外，对于储运时间过长或可能经历非低温放置的
引发剂必须进行有效溶度的分析，再确定聚合的实际用量。单独使用高活性引发剂虽
可提高聚合平均速率、缩短聚合时间，但会出现聚合前中期聚合速率过大、后期聚
合速率显著降低的弊端。聚合前中期聚合速率过大，反应放热随之增大，当反应放热
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大于聚合釜传热能力时，就会出现聚合温度失控，严重时出现爆率。单独使用低活
性引发剂，聚合诱导期长，聚合速率低，聚合时间延长，而且残留引发剂量大，影响树脂质量。
当引发剂活性适宜时，聚合速率均匀，能有效利用聚合釜的传热能力，缩短聚合时间，
同时聚合结束后，引发剂残留量少，对提高树脂热稳定性有利。从引发剂活性来看，
最好选用半衰期为2~3h的引发剂，单一引发剂必须在某一温度下才能达到半衰期为
2~3h这一要求，因此生产中多将半衰期大于和小于2~3h的引发剂按不同比例复合使
用，以满足不同聚合温度的要求。选用VC悬浮聚合用的引发剂需考虑：适当的活性、
水溶性、水解性、粘釜性能、毒性、储存安全性、价格等因素。由于聚乙烯悬浮聚合
温度50~60度上下，应根据反应温度选择合适的引发剂，其原则为在反应温度条件
下引发剂的半衰期约为2小时最佳。多用有机过氧化物和偶氮类引发剂，其中有机过
氧化物为过氧化二碳酸酯、过氧化乙酰环己烷硫酰、过氧化二月桂酰、过碳酸二环己
酯，过氧化酯类。它们可以单独使用，也可以两种或两种以上引发活性不同的引发剂
复合使用，用过氧化二碳酸-2-乙基己酯。

4去离子水：氯乙烯悬浮聚合用水应该为去离子水，规格要按要求，水中的氯离子，
铁和氧的含量要严格控制，其中氯离子超过一定的含量会造成树脂颗粒的不均，“鱼
眼”增多；水中的铁会降低树脂的热稳定性，并能终止反应。PH值在5~5.8之间。
硅胶含量小于等于0.2mg/l.

二 其他试剂：
a终止剂：反应结束后残余的自由基和引发剂残留在树脂内，为了保证产品质量, 需
要消除它们, 故而加入终止剂。终止剂为丙酮缩氨基硫脲。当反应出现紧急事故时，
采用紧急终止剂，终止反应。

b阻聚剂：阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度
为零的一段时间），诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结
束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。单体在贮存、输送中常加入阻聚剂以防止
聚合。用壬基苯酚作为阻聚剂。

c缓冲剂：所谓缓冲剂就是能抵抗少量酸和碱而使溶液pH值保持基本不变的一类物
质，常用的缓冲剂有：碳酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸铵，
碳酸氢铵，磷酸三钙。碳酸氢铵白色粉末，易溶于水，无毒性。磷酸三钙白色粉末，
不溶于水，无毒性，但要小心，避免吸入大量粉末。缓冲剂能严格控制聚合体系中的
Cl-和HCl，使体系的pH值处于中性或偏碱性(6~9)，从而保证PVC产品的性能、聚
合分散体系的稳定性；保护设备不受腐蚀而损坏。碳酸氢铵作为缓冲剂具有易溶于水、
价格便宜、储存使用方便的优点。但用量(0.3~0.5kg/tVC)较大，对PVC树脂没有热
稳定作用，使用时可与氯化氢反应放出CO2使釜内压力一定程度升高，尾气排放量
增大，VCM的消耗有所增加。磷酸三钙作为缓冲剂具有用量小(0.14~0.16kg/tVC)、
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效果好、可与氯乙烯进行原味聚合显著提高PVC热稳定性等特点。
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防粘釜剂:VC以水为分散介质，加入分散剂、引发剂、缓冲剂等助剂，在一定温
度下，搅拌转速下进行悬浮聚合。在聚合过程中PVC会粘结到聚合釜内壁和内构件等
表面，如不及时清除会逐渐累积，并且不断被填隙聚合而致密，经历升温聚合而轻度
塑化形成粘釜物。粘釜物会使传热系数变小，树脂的颗粒、热稳定性、脱除残留单体
和加工性能变差。为了防止或减轻聚合粘釜，除了提高聚合釜内壁和内构件的表面光
洁度外，在其表面喷涂防粘釜剂是常用的有效方法。

E pH调节剂 氯乙烯悬浮聚合的pH值控制在7～8，即在偏碱性的条件下进行聚
合。这样可确保引发剂良好的分解速率，分散剂的稳定性防止因产物裂解时产生的
HCL，造成悬浮液的不稳定，进而造成黏釜、清釜、传热的困难，并影响产品质量。
为此需要加入水溶性碳酸盐、磷酸盐、醋酸钠等起缓冲作用的pH调节剂。

f.泡沫抑制（消泡剂） 邻苯二甲酸二丁酯、（未）饱和的C6～C20羧酸甘油酯等。
还有热稳定剂、润滑剂等。

g抗氧剂（双酚A）不同环境条件下，能提高产品的耐氧化性能，链转移剂，常
用的转移剂有硫醇。抗于眼剂 为了减少聚氯乙烯树脂中结实的圆球状树脂数量，
常用的抗鱼眼剂主要是苯甲醚的叔丁基，羟基衍生物。加入可塑剂，可大大降低“玻
璃化”温度，使其在常温下有良好柔软性，以增加塑性，易于加工成型，并且还可调
整塑料物理机械性能。安定剂是聚氯乙烯塑料中的重要的配合剂，它能抑制PVC树脂
在加工和使用过程中由于受热，光的作用而引起降解和变色

2.4 工艺配方和工艺参数
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2.4.1工艺配方（质量份）：
去离子水 100
氯乙烯 50～70
悬浮剂（聚乙烯醇） 0.05～0.5
引发剂（过氧化二碳酸二异丙醇） 0. 02～0.3
EHP过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）
缓冲剂（磷酸氢二钠） 0～0.1
消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 0～0.002

2.4.2工艺参数：
①聚合
聚合温度 50～58℃（依PVC型号而定）
聚合压力 初始0.687～0.981Mpa
结束0.249～0.196Mpa
聚合时间 8～12h
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转化率 90％
②碱处理
NaOH浓度 36％～42％
加入量 聚合浆液的0.05％～0.2％
温度 70～80％
时间 1.5～2.0h

③脱水
紧密型树脂含水率 8％～15％
疏松型树脂含水率 15％～20％

④干燥
第一段气流干燥管干燥
干燥温度 140～150℃
风速 15m/s
物料停留时间 1.2s
含水率 ＜4％
第二段沸腾床干燥
干燥温度计 120℃
物料停留时间 12min
含水率 ＜0.3％

聚氯乙烯悬浮法具体工艺路线如下：
1.聚合 悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次
将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。然后，对聚合釜夹套内通入蒸汽和
热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度（50～58℃）后，改通冷却水，控制聚合温度
不超过规定温度的正负0.5℃。当转化率达60～70％，有自加速现象发生，反应加快，
放热现象激烈，应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687～0.981Mpa时,可泄压出
料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关，所以要根据
不同要求控制泄压压力。未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使
用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品
处理。
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2.碱处理 聚合物悬浮液送碱处理釜，用浓度为36％～42％的NaOH溶液处理,
加入量为悬浮液的0.05%～0.2%,用蒸汽直接加热至70～80℃,维持1.5～2.0h,然后
用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。

碱处理的目的： 破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成
能溶于热水的物质，便于水洗清除。

3.树脂的干燥方法 聚氯乙烯树脂的干燥方法多是采用二段干燥法，即气流干燥
管与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥管脱除的是树脂上的表面非结合水，沸腾
床干燥器脱除的是树脂内部结合水。

4．脱水与成品：进行离心过滤，再用70～80℃热水洗涤二次。经脱水后的树脂
具有一定含水量，要进行干燥处理，先以140～150℃热风为载体进行第一段干燥，
出口树脂含水量小于4%；再送入以120℃热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干
燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、最后成为产品。

工艺流程示意图
去离子水
聚乙烯
引发剂
助剂

注意事项：1.任基苯酚是一种透明黏稠的稻草色液体，会影响人的中枢神经，如果接
触到任基苯酚，要马上用肥皂冲洗，然后尽快用药物治疗。桶装任基苯酚应注意通风，
避免阳光直接照射并远离火源，同时要定期监测和检查泄露情况

2.磷酸三钙作为缓冲剂易在浆料汽提塔板上结垢，需经常酸洗，配成浆料要不停搅拌。
3.由于聚合过程中放出大量的热量，发生突发性事故如停电或者冷却水故障，会造成
不能及时冷却而使反应釜内物料的温度上升，进而导致釜内压力上升，甚至超过安全

聚合釜 浆料排放槽 碱处
理
釜

气提塔 产品 离心

分
离
槽

旋风干燥床
旋
振
筛