從產(chǎn)品分類看，PVC屬于三大合成材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)中的合成樹脂類，其中包括五大通用樹脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯pvc、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、abs樹脂。
聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride)，簡稱PVC，是我國重要的有機合成材料。其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學(xué)性能，廣泛用于工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日用生活、包裝、電力，公用事業(yè)(1916.781,21.08,1.11%)等領(lǐng)域。
一、聚氯乙烯簡介
聚氯乙稀是一種無毒、無臭的白色粉末。化學(xué)穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。除少數(shù)有機溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸及20%以下的燒堿，對于鹽類亦相當(dāng)穩(wěn)定；PVC的熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在140℃以上即可開始分解并放出氯化氫(HCl)氣體，致使PVC變色。電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。主要用于生產(chǎn)透明片、管件、金卡、輸血器材、軟、硬管、板材、門窗、異型材、薄膜、電絕緣材料、電纜護(hù)套、輸血料等。
聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度n一般在500~20000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：
二、聚氯乙稀的分類及表示方法
1、聚氯乙稀的分類
根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，PVC可分為：通用型PVC樹脂、高聚合度PVC樹脂、交聯(lián)PVC樹脂。通用型PVC樹脂是由氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下聚合形成的；高聚合度PVC樹脂是指在氯乙烯單體聚合體系中加入鏈增長劑聚合而成的樹脂；交聯(lián)PVC樹脂是在氯乙烯單體聚合體系中加入含有雙烯和多烯的交聯(lián)劑聚合而成的樹脂。
根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進(jìn)口(EDC、VCM)單體法(習(xí)慣上把乙烯法和進(jìn)口單體法統(tǒng)稱為乙烯法)。
根據(jù)聚合方法，聚氯乙烯可分為四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。懸浮法聚氯乙烯是目前產(chǎn)量最大的一個品種，約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。下面圖表列出這四種聚氯乙烯的基本特性。
圖表1：聚氯乙烯樹脂
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品 種 |
懸浮法 |
乳液法 |
本體法 |
溶液法 |
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特性 |
不含金屬離子，有良好的電絕緣性及熱穩(wěn)定性 |
顆粒較細(xì)，含雜質(zhì)較多，電絕緣性及熱穩(wěn)定性不及懸浮法 |
含雜質(zhì)極少純度高。熱穩(wěn)定性和電絕緣性優(yōu)于懸浮法 |
含雜質(zhì)極少純度高，成本高，價格高。聚合物的分子量不高 |
2、聚氯乙稀的命名
懸浮法聚氯乙烯按絕對黏度[1]分六個型號：XS-1、XS-2……XS-6；XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型號中各字母的意思：X-懸浮法；S-疏松型；J-緊密型；下面圖表為國產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的特性。
圖表1：懸浮法聚氯乙烯樹脂
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樹脂型號 |
絕對黏度， mPa · s |
平均聚合度 |
樹脂型號 |
絕對黏度， mPa · s |
平均聚合度 |
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XS-1 XJ-1 |
>2.10 |
≥ 1340 |
XS-4 XJ-4 |
1.70 ～ 1.80 |
850 ～ 980 |
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XS-2 XJ-2 |
1.90 ～ 2.10 |
1110 ～ 1340 |
XS-5 XJ-5 |
1.60 ～ 1.70 |
720 ～ 850 |
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XS-3 XJ-3 |
1.80 ～ 1.90 |
980 ～ 1110 |
XS-6 XJ-6 |
1.50 ～ 1.60 |
590 ～ 720 |
乳液聚合生產(chǎn)所得的聚氯乙烯稱乳液法聚氯乙烯(Emulsion poly-merixation)。它是糊狀樹脂，分子量較高，顆粒較細(xì)。乳液法聚氯乙烯的型號為RH-x-y,其中R-乳液法；H-糊狀樹脂；x-樹脂烯溶液的絕對黏度；y-糊黏度[2] 。x分1、2、3型，1型絕對黏度為2.01-2.4mPa·s，2型絕對黏度為1.81～2.00mPa·s，3型絕對黏度為1.60～1.80mPa·s。y分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號，Ⅰ號糊黏度不大于3,000mPa·s，Ⅱ號糊黏度為 3000～7000mPa·s，Ⅲ號糊黏度為7,000～10,000mPa·s。
本體法聚氯乙烯[palyvinyl chloride(bulk polymerization)]我國已有生產(chǎn)，四川宜賓天原、內(nèi)蒙古海吉兩家企業(yè)，該方法產(chǎn)品透明度和絕緣性高于其它方法。溶液聚合聚氯乙烯樹脂多用于表面涂層方面。在度溫20～30℃或0℃以下的低溫下進(jìn)行懸浮法、乳液法或本體法聚合均稱低溫聚合。低溫聚合的聚氯乙烯分子量高、結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，玻璃化溫度高，耐熱性、耐溶劑性好。但比普通聚氯乙烯難加工，沖擊強度稍低，用作纖維及特殊塑料制品。
[1]指1%的1,2-二氯乙烷溶液，20℃測定的黏度。
[2]指聚氯乙烯與鄰苯二甲酸二辛酯為1:1,在25℃放置24小時測定的黏度。
三、聚氯乙烯生產(chǎn)工藝的比較
我國PVC產(chǎn)量自20世紀(jì)90年代以來有了快速發(fā)展，但仍然趕不上發(fā)展更快的PVC制品加工需求，自給率只能保持在70%左右。需求的旺盛，國內(nèi)乙烯資源的不足，反傾銷終裁后進(jìn)口量的下降，國際原油和石化產(chǎn)品的價格不斷上升使乙烯法生產(chǎn)成本相應(yīng)升高，也使得電石法成為許多企業(yè)的首選工藝。
隨著近五年國際原油價格的居高不下，以石油天然氣路線制聚氯乙烯的工藝路線將會受到乙烯供應(yīng)的限制及成本的影響，近一段時期內(nèi)，在市場競爭上不如電石法PVC價格低。目前我國PVC生產(chǎn)以電石法為主。根據(jù)我國現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)和PVC行業(yè)國內(nèi)競爭力的狀況分析，今后西部地區(qū)(包括寧夏)建設(shè)電石法PVC項目尚有競爭優(yōu)勢，但也不容樂觀。
1、電石法與乙烯法原料路線不同，前者約耗電3000KWH/T(包括制氯氣，氫氣用電，)約耗電石1.5T/T，后者約耗電3000KWH/T，約耗乙烯0.5T/T。電石耗電約3500KWH/T，因此，電石法PVC實際上以電為主要原料，綜合耗電約8250KWH/T。所以，供電與電價是電石法PVC生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。從自備熱電平衡的角度出發(fā)，將大大縮減PVC的生產(chǎn)成本。在建設(shè)周期尚不能同步的情況下，可先期收購并改造發(fā)電機組，為一期工程供電供汽，考慮正常發(fā)電利潤(約8%)的電力成本比網(wǎng)上供電價格要低50%左右，從而保證了把電石法PVC成本控制在較低的范圍內(nèi)的目標(biāo)，與乙烯法PVC比較具有相當(dāng)?shù)氖袌鰞r格競爭力。
2、電石法與乙烯法PVC相比，前者生產(chǎn)中有一種副產(chǎn)品：電石渣漿，即含20%左右Ca(OH)2 的飽和溶液，可用其作為發(fā)電煙氣的脫硫劑，而剩余的部分可以進(jìn)行壓濾，其中Ca(OH)2 96%以上的固相用于生產(chǎn)水泥，其含Ca(OH)2 5%左右的液相全部回收使用。現(xiàn)在有一種干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)值得關(guān)注，可以較好的改善生產(chǎn)過程對社會環(huán)境的影響，特別是節(jié)水、減少固體及氣體廢物的排放量，降低對電的使用量。
3、大規(guī)模和聯(lián)合生產(chǎn)是實現(xiàn)清潔工藝的基本條件。實際上，電石法PVC三廢的處理技術(shù)上是基本成熟的。只是，以前電石法PVC企業(yè)主要分布在西部地區(qū)，規(guī)模小，實力差，技術(shù)落后，沒有經(jīng)濟(jì)能力去解決。大規(guī)模和聯(lián)合生產(chǎn)不僅具備綜合利用，變廢為寶，大幅度降低三廢處理條件，還可為社會提供具有可觀效益的產(chǎn)品。如用電石渣做水泥，20萬噸/年規(guī)?？梢员１?，100萬噸/年的規(guī)模可盈利。西部的電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)有望成為電石法PVC清潔生產(chǎn)工藝的開拓者。此外，從可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā)，采取諸如膜過濾，生化處理等技術(shù)達(dá)標(biāo)排放。
不管是電石法還是乙烯法PVC生產(chǎn)路線，最后都是由氯乙烯單體聚合生成PVC。氯乙烯單體合成方法主要有乙炔法、聯(lián)合法、烯烴法、乙烯氧氯化法、乙烷一步氧氯化法五種，我國目前普遍采用的為乙炔法(電石法)和乙烯氧氯化法兩種。當(dāng)前我國氯堿工業(yè)大部分采用電石法生產(chǎn)PVC以平衡氯氣。雖然此法耗能較高，但因此方法具有投資低，設(shè)備簡單、轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品純度較高等特點，所以，電石法在我國PVC生產(chǎn)中占有很大比例。
