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聚氯乙烯(PVC)的生产工艺和基础知识

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-01-30 11:21
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2021年1月30日发(作者:slap)


聚氯乙烯


(PVC)


的生产工艺和基础知识



一、


PVC


的生 产工艺




聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。



有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法,以悬浮聚合法为主,约占


PVC


总产量的


80


%左右。



单体的来源:乙烯法、石油法和电石法。




我国的方法:主要还是电石法。




树脂的质量以粒度和粒度分布、


分子量和分子量分布、


表观密度、


孔隙度、


鱼眼、

热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。





1



悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中,


选用的油溶性引 发剂则溶于


单体中,


聚合反应就在这些微滴中进行,

< p>
聚合反应热及时被水吸收,


为了保证这些微


滴在水 中呈珠状分散,需要加入悬浮稳定剂,如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙


基纤维素等 。


引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物,


如过氧化二碳酸二 异丙酯过


氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈 等。


聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。


聚合后,


物料流入单体回收罐或汽提塔内回


收单体。然后流入混合釜,水洗再离心 脱水、干燥即得树脂成品。





2


)乳液聚合法最早的工业生产


PV C


的一种方法。在乳液聚合中,除水和氯乙


烯单体外,


还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂,


使单体分散于水相中而成乳


液状,


以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂,


还可以采用“氧化


-


还原”引发体系,


聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂,十二烷基硫醇作调节剂,

碳酸氢钠作缓冲剂的。


聚合方法有间歇法、


半连续法和连续 法三种。


聚合产物为乳胶


状,乳液粒径


0.05



2


μ


m


,可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的


聚 合周期短,


较易控制,


得到的树脂分子量高,

< br>聚合度较均匀,


适用于作聚氯乙烯糊,


制人造革或浸渍制 品。





3



本体聚合法聚合装置比较特殊,


主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式


聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂 先在预聚合釜中预聚


1h


,生成种子粒


子,


这时转化率达


8


%~


10


%,


然后流入第二段聚合釜中,


补加与预聚物等量的单体,


继续聚合。待转化率达


85


%~


90


%,排出残余单体,再经粉碎 、过筛即得成品。树


脂的粒径与粒形由搅拌速度控制,反应热由单体回流冷凝带出。此法 生产过程简单,


产品质量好,生产成本也较低。



二、


PVC


发明小故事




一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场,


就投资制造了大量的乙炔气。


可就


在大量的乙炔 被生产出来时,


新型发电机被发明了。


随之而来的是电价的大幅 度下降,


从此再没有人用乙炔气灯了。这样一来,大量的乙炔气就没用了。


PVC


的发明过程


很有意思。

这要从


100


多年前的德国说起——当时电的价格很贵,< /p>


照明用灯是一般是


用乙炔气为燃料的。




为了利用这些乙炔气,



1912


年的时候,


有一个叫


Fritz


Klatte


的德国化学家,


将乙炔与盐酸反应得到了氯乙烯。


他把得到的氯乙烯放在实验室的架子上 ,


过了一段


时间,发现氯乙烯聚合了。聚氯乙烯就这样被发明了 。




遗憾的是,


当时他并不知道聚氯乙烯有什么用处,


虽然他所在的公司

(Greisheim


Electron)


将聚氯乙烯这 种材料在德国申请了专利,


但直到


1925

年专利过期,


他们也


没有想出聚氯乙烯有什么用途。然而就 在一年后,即


1926


年,美国化学家,


Waldo


Semon


,又一次独立地发明了聚氯乙烯,而 且发现这种材料具有优良隔水性能,非常


适合做浴帘。




于是,


Semon

< p>
和他所在的


ch


公司将聚氯乙烯在美国申请了专利 ,就


这样


PVC


开始被大量生产应用。



三、


PVC


的特性




玻璃化温度:


85


℃。熔点:


130


℃。




无定型态密度


(25



): 1.385 g/cm3





晶体密度


(25


): 1.52 g/cm3


。生产的


PVC


分子量一般在


5


万~


12< /p>


万范围内,


具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加 。




无固定熔点,

< p>
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





有优异的介电性能。


PVC


为无定形 结构的白色粉末,支化度较校但对光和热的


稳定性差,在


100


℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自


动催化分解,


引起变色,


物理机械性能也迅速下降,


在实际应用中必须加入稳定剂以


提高对热和光的稳定性。




加工时对热的稳定性比较差。



PVC


很坚硬,溶解性也很差。只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂


中。刚性


PVC


是使用最广泛的塑料材料之一 。


PVC


材料是一种非结晶性材料。



PVC


材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅 助加工剂、色料、抗冲击剂

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