聚氯乙烯

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简介

聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),英文简称PVC,是一种由氯乙烯(VCM)在引发剂的作用下聚合而成的热塑性树脂。作为世界上最早实现工业化的塑料产品之一,它成为了我国重要的有机合成材料之一。

PVC在工业生产中的分子量通常在5万至11万之间,具有较大的多分散性。随着聚合温度的降低,分子量会增加。PVC没有固定的熔点,但在80℃至85℃开始软化,在130℃时变为粘弹态,而在160℃至180℃时开始转变为粘流态。此外,PVC还具有良好的机械性能,抗张强度约为60MPa,冲击强度为5至10kJ/m2。

聚氯乙烯

特点

国内工业生产的PVC的平均聚合度通常控制在590至1500的范围内。由于高分子链上引入了氯原子,使得PVC的高分子结构与聚乙烯有所不同,并且具有一系列独特的性能。以下是其主要的物化特性:

1. 外观:PVC为白色粉末,分子量介于36870至93760之间。密度为1.35至1.45g/cm3(随组分变化而变化),表观密度为0.40至0.65g/cm3,颗粒直径为60至150μm,折射率为1.544。

2. 热性能:PVC的软化点在75至85℃之间,黏流温度约为175℃。质量较好的PVC的维卡软化点通常在72至80℃之间。当温度高于100℃时,PVC开始降解并释放氯化氢。温度越高,降解越严重,并伴随一系列的颜色变化(从黄色到黑色)。

3. 燃烧性能:PVC在火焰上可以燃烧并降解,释放氯化氢、一氧化碳和苯等气体。但离开火焰后,燃烧会自动熄灭。

4. 力学性能:硬质PVC是一种硬而强的高聚物,而增塑PVC的应力-应变曲线则属于软而韧的类型。它们的模量较低,屈服点较低或没有明显的屈服点,具有较大的延展性。PVC的拉伸强度范围在35.5至63.3 MPa之间,拉伸强度的大小受到PVC树脂类型和配方组成的影响。硬质PVC制品的拉伸模量范围为2500至4200 MPa,与拉伸强度类似,拉伸模量的大小取决于PVC树脂的分子量以及配合料的类型和用量。增强材料如短切玻璃纤维的添加可以使模量值增加到8至10 GPa。填料如CaCO3的用量越多,PVC材料的弹性模量越高。然而,在硬质PVC制品中加入冲击改性剂会降低模量。PVC的弯曲性能也与树脂的分子量有关。例如,当平均聚合度为69时,弯曲强度为86.87 MPa,弯曲模量为3134.36 MPa。在PVC中加入增强剂如短切玻璃纤维,制品的弯曲强度可达107至138 MPa。未经改性的硬质PVC制品具有较差的冲击韧性,并且对缺口敏感。

5. 电性能:PVC具有较高的密度、耐电击穿性和耐老化性能,适用于低压电缆和电缆护套等<10000V的应用。

6. 溶剂性:PVC对大多数有机溶剂(除芳香烃、氯烃、酮类及酯类)以及水、汽油、酒精等都具有稳定性,在酸、碱介质及盐类溶液中也较稳定。

7. 吸水性:PVC的吸水率较低。硬质PVC在长时间浸泡在水中时,吸水率小于0.5%。经过24小时的浸泡,吸水率为0.05%。添加适当的增塑剂的软PVC吸水率也不超过0.5%。PVC还具有很低的透气性和水汽率。

8. 老化性:在光照和氧的作用下,PVC树脂逐渐分解(即老化)。聚合物材料表面与空气中的氧发生反应,氧气加速热和紫外光对高聚物的降解,产生氯化氢并形成碳基(-C=O)。

分类

PVC根据不同的制备方法和用途,PVC可以分为以下几种类型:

1. 聚合法PVC:通过高温、高压下乙烯和氯乙烯的反应聚合制得。这种PVC通常具有高分子量和较高的熔点,适用于制备硬质制品,如管道和板材等。

2. 偶联法PVC:通过存在乙烯基硅烷的条件下乙烯和氯乙烯的反应聚合制得。这种PVC分子链上含有硅氧烷基团,可以提高与硅酸盐填料的相容性,适用于制备管道和地板等。

3. 氯化法PVC:通过存在过氧化氢、有机过氧化物等引发剂的条件下氯乙烯的聚合制得。这种PVC的分子链上含有氯原子,可以提高其耐化学品性能,适用于制备管道和软管等。

4. 溶液聚合法PVC:通过在溶液中聚合制得氯乙烯。这种PVC通常具有较低的分子量和较低的熔点,适用于制备柔软的制品,如人造革和地板等。

根据其用途,PVC可以进一步分为以下几类:

1. 建筑用PVC:包括PVC管道、PVC板材、PVC隔断、PVC隔热材料等,主要用于建筑和水利领域。PVC管道具有轻便、耐腐蚀和易安装等优点,在建筑、排水和化工领域得到广泛应用。

2. 医用PVC:包括输液管、血袋、导管等医疗器械。医用PVC具有生物相容性好、透明度高和耐低温等优点,在医疗领域广泛应用。

3. 汽车用PVC:包括汽车内饰、软管等。PVC内饰具有重量轻、易清洁和美观等特点,在汽车制造中得到广泛应用。

4. 电缆用PVC:用于制备电缆绝缘层和护套等,具有耐电气性好和耐热性好等特点。

5. 包装用PVC:主要包括瓶盖、保鲜膜和塑料袋等。PVC包装制品具有透明度高、柔软度好和防潮性能好等特点,是一种广泛应用于食品和药品等领域的包装材料。

此外,PVC还有其他用途,包括雨衣、地板、人造革等,应用领域广泛。

根据添加剂的不同,PVC可以进一步分类为以下几种类型:

1. 填充剂PVC:填充物为白炭黑、滑石粉等,用于制备管道和板材等,具有耐热和耐候性等特点。

2. 增塑剂PVC:增塑剂为酯类、磷酸盐等,用于制备软管和人造革等,可以提高PVC的柔软度和弯曲性能。

价格

2020年初,全球爆发新冠疫情,对PVC市场造成了巨大冲击,导致价格大幅下跌。据统计,到2020年4月2日,山东市场S-1000的价格跌至历史低位的5180元/吨。然而,随着国内疫情逐渐得到控制,下游企业逐渐恢复正常生产,再加上国外供应减少和国内出口增加等因素的叠加影响,PVC价格经历了底部反弹,一举冲至2021年10月13日的历史新高15200元/吨,但随后迅速回落。

进入2022年,PVC市场略有反弹,但随后继续下跌。到2022年10月底,山东市场S-1000的价格降至5950元/吨,跌破6000元整数关口。在这期间,PVC的进口市场与国内市场的走势基本保持一致。

关于聚氯乙烯(PVC)的价格,它是受到多种因素影响的。以下是影响PVC价格的一些主要因素:

1. 原材料价格:PVC的制造过程需要使用乙烯和氯乙烯等原材料。原材料价格的波动会直接影响PVC的成本,从而对价格产生影响。

2. 市场供需关系:市场供需关系对PVC价格有重要影响。如果供大于求,PVC价格可能下降;如果供应紧缺,价格可能上涨。

3. 运输成本:PVC通常需要长距离运输,运输成本的变化也会影响PVC的价格。

4. 国际原油价格:PVC制造过程中需要使用化石燃料,如石油和天然气。国际原油价格的波动会对PVC价格产生一定的影响。

需要注意的是,以上因素只是影响PVC价格的一部分因素,实际的价格受到市场供需关系、地区差异、生产厂家的定价策略和品质等多种因素的综合影响。

用途

1. PVC是一种具有低成本、长期稳定性和阻燃性的合成塑料,其机械性能可以通过改变增塑剂的含量来调节成软硬材料。因此,在铁路领域广泛应用,例如电缆和电线护套材料、铁路发动机内外部材料以及建设覆盖材料等。

2. PVC薄膜由PVC树脂中加入稳定剂、增塑剂、阻燃剂等,并利用压片机成型成一定厚度的薄膜。透明的PVC薄膜可用于塑料大棚和地膜,也可用作桌布、雨衣、包装材料等。

3. 在混炼PVC树脂时添加适量的发泡剂可制成泡沫制品,具有价格低廉、质轻、比强度高、耐油和耐候性等优异性能,适用于制造泡沫鞋垫、壁纸等制品。

4. PVC涂料是将稳定剂、增塑剂、颜料、溶剂和其他添加剂添加到PVC树脂中的一种涂料。它广泛应用于汽车车身外底板和门密封等领域,具有价格低廉、能够抵抗石击并与其他涂层兼容的优良特性。然而,由于PVC涂层较厚,表面会显得粗糙,只适用于外观要求不高的部位。

5. PVC也可用于纺丝制造纤维。PVC纤维具有难燃特性、强度接近棉纤维、断裂伸长率更大、弹性和耐磨性优于棉纤维、吸湿性极低、耐酸碱和抗氧化还原性能良好、易批量生产和易保持静电等特点。然而,PVC纤维的耐热性差且染色困难。PVC纤维织物可以用于工业滤布、工作服、毛毯、渔网、医疗用布、椅垫、防护用品和各种针织品等领域。

6. PVC还在国民经济的各个领域广泛应用,例如制作管材、板材、各种异型材和胶带,尤其在建筑领域中不可或缺。

前景

聚氯乙烯具有广泛的应用前景。以下是关于PVC应用前景的一些主要方面:

1. 建筑行业:PVC在建筑领域的应用非常广泛。它可以用于制造管道、板材、隔断、隔热材料等建筑材料。随着城市化进程的推进和建筑行业的发展,对PVC的需求将持续增长。

2. 医疗行业:PVC在医疗领域具有广泛应用。例如,它可以用于制造输液管、血袋、导管等医疗器械。随着人口老龄化趋势的加强和医疗技术的进步,对PVC医疗器械的需求将继续增加。

3. 汽车行业:PVC在汽车制造业中扮演着重要角色。它可以用于制造汽车内饰、软管等部件。随着汽车市场的不断扩大和对轻量化材料的需求增加,PVC在汽车行业中有着广阔的应用前景。

4. 包装行业:PVC在包装材料方面具有优越性能。它可以用于制造瓶盖、保鲜膜、塑料袋等。随着食品、药品和日用品包装需求的增加,对PVC包装材料的需求也将增长。

5. 电子行业:PVC被广泛应用于电子产品的外壳、连接线等部件。随着电子行业的快速发展,对PVC的需求也在增加。

6. 其他领域:PVC还在许多其他领域中应用广泛,如家居用品、运动器材、模具、农业用品等。

需要注意的是,随着环境保护与可持续发展意识的增强,对可降解和可再生材料的需求也在增加。在这种情况下,PVC行业需要继续进行创新与改进,以适应市场的需求和环境的变化。