一．PVC简介

聚氯乙烯（PVC）全名为polyvinyl chloride。聚氯乙烯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，是含有少量结晶结构的无定形聚合物。PVC是VCM单体多数以头尾结构相联的线形聚合物。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。

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。聚氯乙烯大分子结构中存在着头头结构、支链、双键、烯丙基氯、叔氯等不稳定性结构、使得耐热变形及耐老化差等缺点。故作交联后，可将该类缺点消除。PVC的主要成份为聚氯乙烯，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂的等一些有毒辅助材料来增强其耐热性、韧性、延展性的等，故其产品一般不存放食品和药品。它是现今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。聚氯乙烯是一种无毒、无臭的白色粉末。它的化学稳定性很高，具有良好的可塑性。除了少数有机溶剂外常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50～60%的硝酸以及20%一下的烧碱，对于盐类亦相当稳定。PVC的绝缘性优良，一般不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰立即自熄，是一种”自熄性”、”难燃性”物质。基于上述特点，PVC主要用于生产型材、异型管、管材管件、板材、片材、电缆护套、硬质或软质管、输血器材和薄膜等领域。^［1-5］

二．PVC的发展历史

聚氯乙烯早在1835年就为美国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。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。直到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，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。PVC是三十年代初实现工业化的。从三十年代起，在很长的时间里，聚氯乙烯产量一直在世界塑料用量中占居第一位。六十年代后期，聚乙烯取代了聚氯乙烯。现聚氯乙烯塑料虽退居第二位，但产量仍占塑料总产量的四分之一以上。六十年代以前，单体氯乙烯的生产基本是以电石乙炔为主，由于电石生产需耗大量电能和焦炭、成本高。六十年代初乙烯氧氯化法生产氯乙烯工业化后，各国转向了以更便宜的石油为原料。聚氯乙烯塑料制品应用非常广泛，但在七十年代中期，人们认识到聚氯乙烯树脂及制品中残留的单体氯乙烯（VCM）是一种严重的致癌质，无疑在一定程度会影响聚氯乙烯的发展。不过人们已成功地通过汽车等途径降低残留的VCM，使聚氯乙烯树脂中VCM会含量小于10ppm，达到卫生级树脂要求，扩大了聚氯乙烯的应用范围。甚至可使树脂中的VCM含量小于5ppm，加工后残留的VCM极少。对人体基本无害，可用作食品药包装和儿童玩具等。^［6,7］

三．PVC的生产工艺

1835年法国化学家Regnauk V发现了聚氯乙烯的单体氯乙烯，并且于1838年观察到氯乙烯的聚合体，被认为是聚氯乙烯发展的开端。1872年，Banmann合成了聚氯乙烯。1928年，美国Carbide Carbon Chemical（简称C.C.C.）公司将聚氯乙烯与醋酸乙烯用液态本体法共聚成功，使其具有内增塑性质，从而为聚氯乙烯的应用开辟了共聚改性的途径，为20世纪30年代的工业发展铺平了道路。1931年，德国的IG.Farben现为BASF公司，开始用乳液聚合法进行聚氯乙烯工艺生产，并发售”Igelit”牌号的商品。1943年，美国和德国分别用悬浮法和乳液聚合法生产聚氯乙烯，年产量达37000吨。由于悬浮法生产的PVC质量好，后处理简单，产品性能和工艺优于乳液法，因此迅速发展成PVC的主要生产方法。1950年，美国Googrich公司开发了微悬浮聚合第一代生产工艺。1966年，法国Rhone-poulen现为Atochem公司，开发出微悬浮法制备糊树脂第二代生产工艺。他们将种子聚合法引入微悬浮聚合中，得到产品质量好，生产效率高的专用于糊树脂生产的新方法。目前世界PVC的生产工艺任在不断的研究创新，PVC成为通用树脂中生产工艺最多的一种树脂。^［8,9］

PVC是我国最早开发的热塑性塑料。1955年，锦西化工厂开始进行中试实验，1958年建成投产了我国第一套3000吨/年PVC悬浮聚合法生产装置，此后又扩建为6000吨/年，并完成了定型设计，成为标准生产工艺推广到全国。1962年，武汉建汉化工厂（葛化集团）和上海天原化工厂分别中试成功乳液法生产PVC工艺，并扩建为500吨/年的生产装置。1970-1979年我国建设了一批PVC型氯碱和电石乙炔法生产PVC装置。1976年北京化工厂首先引进国外技术氧氯化法制备氯乙烯，并建成8万吨/年的PVC悬浮生产装置。20世纪80年代后，我国又相继从美国、德国、法国、日本等数十家公司引进数十条生产装置和技术，生产工艺有悬浮聚合法、微悬浮聚合法、乳液聚合法、乳液连续聚合法、混合法和本体聚合法，至此，世界上常用的PVC生产工艺，中国均有生产厂家。^［10-13］

经过半个多世纪的发展，我国PVC工业取得了长足的进步，尤其是进入21世纪后，中国PVC工业发展十分迅速。在技术方面，中国企业近年来也取得了不少进展。为提高单反应釜生产能力，除普遍采用70m³聚合釜及成套技术外，F135型聚合釜的研制成功和推广使聚合釜大型化成为可能。同时采用先进的引发和分散配方体系、密闭进料方式、防粘釜技术等，提升了PVC产品的品质，降低了能耗，提高了生产效率并通过电石渣综合利用和电石干法制乙炔技术的应用，改善了电石法PVC树脂生产环保性差的问题。但与国外先进生产技术相比，我国PVC生产总体水平相差较大。主要体现在以下几点：

1. 国外在20世纪70年代中期已基本完成了成产工艺路线由电石乙炔法向石油乙烯法的转换，而我国目前主要还采用电石乙炔法工艺。

2. 我国PVC生产企业规模较小。近年来，虽然我国PVC生产企业的平均生产规模明显提高，但相比世界PVC企业的平均规模差距仍然很大。而企业PVC装置规模也在不断提高，但任不及国际平均水平。

3. 我国主要采用悬浮法和乳液法生产PVC树脂，品种仅为国外牌号的1/20左右，产品附加值低，适应性差。

经过多年的研究与开发，PVC生产技术和工艺经历了几次较大的变化，生产水平取得了明显的进展。尽管近20年来，市场受到经济危机、能源危机的冲击，PVC工业仍受到世界各国的重视，沿着良性循环的道路持续发展。^［14-16］