聚氯乙烯

聚氯乙烯，是氯乙烯的均聚物，由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂；是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。

聚氯乙烯本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。

常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。

− CH₂ − CHC_l − CH₂ − CHC_l − CH₂ − CHC_l −

碳原子为锯齿形排列，所有原子均以σ键相连。所有碳原子均为sp3杂化。

聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在高温下的燃烧过程中会释放出氯化氫、氯气和其他有毒气体。

聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氫气体和含有双键的二烯烃，然后在400-470℃发生碳的燃烧。^[1]

物理性质

稳定；不易被酸、碱腐蚀；对热比较耐受

聚氯乙烯具有阻燃、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。

具有稳定的物理化学性质，不溶于水、酒精、汽油，气体、水汽渗漏性低；在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50—60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的抗化学腐蚀性；对盐类相当稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。此外，POVC的光、热稳定性较差，在100℃以上或经长时间阳光暴晒，就会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解、变色，物理机械性能迅速下降，因此在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

化学性质

工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域（约５％），所以聚氯乙烯没有明显的溶点，约在80℃左右开始软化，热扭变温度（ 1.82MPa负荷下）为70-71℃，在加压下150℃开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至于黑色）。

工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万.硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料。　^[2]

材料性质

杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa 　　

拉伸强度(σt) 50-80 MPa 　　

Elongation @ break 20-40% 　　

Notch test 2-5 kJ/m2 　　

玻璃转变温度 87℃ 　　

熔点 212℃ 　　

Vicat B1 85℃ 　　

导热率 (λ） 0.16 W/m.K 　　

热膨胀系数 (α） 8 10-5 /K 　　

热容 (c) 0.9 kJ/(kg·K) 　　

吸水率 (ASTM) 0.04-0.4 　　

折射率 硬质成型品 1.52~1.55 　　

Price 0.5-1.25kg 

根据生产方法的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。 　　

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）。 　　

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。悬浮法聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种，约占PVC总产量的80%左右。下面图表列出这四种聚氯乙烯的基本特性。 

　悬浮法聚氯乙烯按绝对黏度分六个型号：XS-1、XS-2……XS-6；XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型号中各字母的意思：X-悬浮法；S-疏松型；J-紧密型。^[3]

氯乙烯在1835年就为法国V.勒尼奥发现，用日光照射氯乙烯时生成一种白色固体，即聚氯乙烯。

PVC在19世纪被发现过两次，一次是 Henri Victor Regnault 在1835年，另一次是 Eugen Baumann 在1872年发现的。两次机会中，这种聚合物都出现在被放置在太阳光底下的氯乙烯的烧杯中，成为白色固体。

1912年，德国人 Fritz Klatte 合成了PVC，并在德国申请了专利，但是在专利过期前没有能够开发出合适的产品。

20世纪初，俄国化学家 Ivan Ostromislensky 和德国 Griesheim-Elektron 公司的化学家 Fritz Klatte 同时尝试将PVC用于商业用途，但困难的是如何加工这种坚硬的，有时脆性的的聚合物。Waldo Semon 和 B.F. Goodrich Company 在1926年开发了利用加入各种助剂塑化PVC的方法，使它成为更柔韧更易加工的材料并很快得到广泛的商业应用。

1914年发现用有机过氧化物可加速氯乙烯的聚合，1931年德国法本公司采用乳液聚合法实现聚氯乙烯的工业化生产。

1926年，美国 B.F. Goodrich 公司的 Waldo Semon 合成了PVC并在美国申请了专利。

1933年W.L.西蒙提出用高沸点溶剂和磷酸三甲酚酯与PVC加热混合，可加工成软聚氯乙烯制品，这才使PVC的实用化有真正的突破。

英国卜内门化学工业公司、美国联合碳化物公司及固特里奇化学公司几乎同时在1936年开发了氯乙烯的悬浮聚合及 PVC的加工应用。为了简化生产工艺，降低能耗，1956年法国圣戈邦公司开发了本体聚合法。

1983年，世界总消费量约11.1Mt，总生产能力约17.6Mt；是仅次于聚乙烯产量的第二大塑料品种，约占塑料总产量的15％。中国自行设计的 PVC生产装置于1956年在辽宁锦西化工厂进行试生产，1958年3kt装置正式工业化生产，1984年产量530.9kt。 　　

图1

图2

图3

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，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。 

乳液聚合法

最早的工业生产 PVC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。

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（图2）。聚合分两段进行（图3）。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。  　　

根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙稀塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙稀树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。聚氯乙烯通过塑料加工可制成各种型材和制品。

①一般软制品。利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。

②薄膜。利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜。薄膜用途很广，可以通过剪裁，热合加工成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。 

③涂层制品。如人造革。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的座垫等。

④泡沫制品。如泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫、及防震缓冲包装材料。 

⑤透明片材。利用热成型可以作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。

⑥糊制品。

⑦硬管和板材。

⑨中空容器。

聚氯乙烯也是经常使用的一种塑料，它是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂，本身并无毒性。但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑剂，主要使用对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等，这些化学品都有毒性，聚氯乙烯的防老剂硬脂酸铅盐也是有毒的。含铅盐防老剂的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶剂接触会析出铅。含铅盐的聚氯乙烯用作食品包装与油条、炸糕、炸鱼、熟肉类制品、蛋糕点心类食品相遇，就会使铅分子扩散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛装食品，尤其不能盛装含油类的食品。

另外，聚氯乙烯塑料制品在较高温度下，如50℃左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，这种气体对人体有害，因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装物。电木(酚醛塑料)含有游离苯酚和甲醛，对人体有一定毒性，不适合存放食品和作食品包装。电玉(尿醛塑料)虽然无嗅无味，但在100℃沸水中或用作盛放醋类食品时，会有游离甲醛析出，对人体有害，所以也不适于作为食具或食品包装。 废旧塑料(有的可能添加少许新料)的更新品，因其成分复杂，很难保证不带有毒性，故一般也不可用来作为食品盛具和包装物。

相关检测

2004年，一个联合了瑞典与丹麦学者的研究小组发现，常用在PVC的邻苯二甲酸酯DEHP和BBzP，和儿童过敏有相当强烈的关连性。

2006年1月，欧洲共同体下了一个禁令：禁止在玩具里使用六种类型邻苯二甲酸酯软化剂（参见2005/84/EC 指引）。在美国，越来越多为这年龄层制造PVC玩具的公司，自愿停用PVC或停用邻苯二甲酸酯。

2008年美国与加拿大共同研究指出，在测试五种塑胶浴帘时，其在28日之内释放了百余种有毒物质^[4]

停用标签

可口可乐中国公司在华全系列产品标签从2011年10月起已启用新型环保的非PVC薄膜标签，以取代在回收过程中的不当处置可能对环境造成影响的聚氯乙烯(PVC)标签。这种非PVC薄膜包材是全球同类可用材质中最为环保的一种，可以有效提高回收效率。可口可乐是中国饮料行业第一家在麾下众多品牌全面停用PVC标签的企业。

可口可乐明确所有特殊促销用全身包装标签必须采用不含PVC的收缩膜。从2009年到2010年，无菌线生产的不含气饮料瓶也全方位采用OPP标签。从2010年至2011年期间，可口可乐成功在中国扶植了非常可靠的非PVC收缩薄膜供应链。^[5]