聚氯乙烯查看源代码讨论查看历史
![]() |
聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,缩写:PVC)是氯乙烯经加成聚合反应得到的的高分子材料。是聚乙烯和聚丙烯之后,第三种最广泛生产的合成塑胶聚合物。
聚氯乙烯有两种基本形式:硬性和柔性。硬性形式聚氯乙烯材料可用于管道、门和窗上,它也可用于瓶子,其它非食品的包装,以及银行卡或会员卡等。它也可以制成柔软的成品,通过加入塑化剂[1] (最常用的是邻苯二甲酸酯),使之更加灵活。在这种形式中,它可用于软管道,电缆绝缘体,仿皮革,软标牌,充气产品,并在许多应用中取代橡胶。
纯聚氯乙烯是一种白色,脆性固体。它不溶于醇但微溶于四氢呋喃。
结构
这种材料的结构如下
CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl
性质
阻燃
聚氯乙烯的最大特点是阻燃,因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯加热至148°c以上时会释放出氯化氢、氯气和其他有毒气体。
聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃,然后在400-470℃发生碳的燃烧。
物理和化学性质
稳定;不易被酸、碱腐蚀;比聚乙烯耐热但比不上聚丙烯。PVC是七大塑料中唯一必须使用塑化剂的材料,这使得它的状态可以从软而弹到硬而脆之间变化。而增塑剂就是媒体报道中的“塑化剂”。PVC既然可以呈现软而有弹性的一面,也就可以模拟橡胶或皮革的一些用途,比如小汽车内饰大量使用的人造革、一次性检查手套、地板、桌布、塑胶鞋,因为PVC价格比天然胶和聚氨酯人造革低得多。不过PVC工业通常要用到乙炔。
生产与应用
聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂经取代反应制成。由于其防火耐热作用,聚氯乙烯被广泛用于各行各业各式各样产品: 电线外皮、光纤外皮、鞋、手袋、袋、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家俱、挂饰、滚轮、喉管、玩具(如有名的义大利“Rody”跳跳马)、动漫公仔、门帘、卷门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装等。
聚氯乙烯是由氯乙烯单体(VCM)聚合而成。因为其分子中57%的质量是氯元素。所以它与其它的塑料相比,相同的质量中所耗用的石油较少,然而,因为这种塑料的相对密度较大,而且在生成氯的过程中也要耗用其它能量,使得它在很多应用领域失去了优势。
目前使用较多的PVC生产工艺是悬浮聚合生产工艺。将纯水、液化的VCM单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,升温到一定温度后VCM单体发生自由基聚合反应生成PVC颗粒。持续的搅拌使得颗粒的粒度均匀,并且使生成的颗粒悬浮在水中。因反应是放热反应,必须配备有效的除热换热装置:如夹套冷却水、釜顶冷凝器。而且,因为PVC的密度比VCM的密度大。反应过程中随着PVC的不断生成,反应釜内液相的体积会不断收缩,必须不断加入纯水以维持适当的压力。在不同的聚合温度下,VCM聚合生成PVC的聚合度不同。控制不同的聚合温度可以生成不同牌号(聚合度不同牌号不同)的PVC树脂。
生成的PVC料浆经过汽提塔脱除残余的VCM气体(经回收系统回收后与新鲜VCM按一定比例循环使用),然后经过离心脱水,干燥床干燥、筛分后包装成产品。一般经后处理后PVC粉中的VCM含量小于1PPM。
其余的聚合工艺,如微悬浮、乳液聚合工艺可以生成粒径较小的PVC粉(10微米,而一般悬浮聚合生成的PVC粉粒径是120-150微米。其特性和应用也略有不同)聚合生成的PVC是未改性的PVC。在做成最终制品之前,一般要加入各种助剂,如热稳定剂、紫外线稳定剂,润滑剂、增塑剂、加工助剂、抗冲改性剂、热改性剂、填料、阻燃剂、杀虫剂、发泡剂、烟雾抑制剂和各种颜料。
历史
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。1926年美国百路驰(B.F. Goodrich)的沃尔多·塞蒙(Waldo Semon)合成了PVC,并在美国申请了专利。
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。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。沃尔多·塞蒙和百路驰在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。
回收及循环再用
塑料本体底部或包装上须列明,以便消费者及回收商能分类妥当。
安全与危害
美国自1970年代开始,注意到聚氯乙烯工厂的工人有某种恶性肝癌。 欧洲与澳洲也开始注意到聚氯乙烯工厂的工人有数种癌症。
其主要问题在于:
- PVC一定要有添加剂或塑化剂才可用,这些大多有害,可能渗出或气化。
- 部份添加剂会干扰生物内分泌、影响生殖机能。
- 部份添加剂可增加致癌风险。
- 焚化含有PVC的垃圾,会产生致癌空气污染物戴奥辛(二𫫇英)(Dioxin),为乙烯基氯的副产物。戴奥辛是种高度毒性物质,可能导致癌症和其它病症,也会成为全球性的威胁,因为戴奥辛会在环境中能大范围散布,并无法消散。即使是接触少量,戴奥辛仍极有可能与免疫系统受压、生育问题、各种癌症与和内分泌疾病有关系。据一个由英国企业ICI化学和高分子制品有限公司1994年提供的报告,根据1989年发表的一篇文献,这些氧氯化反应(使用做乙烯基氯和一些氯化的溶剂),会产生多氯二苯并二𫫇英|Polychlorinated dibenzodioxins(PCDDs)和二苯并呋喃|Polychlorinated dibenzofurans(PCDFs)类化合物。
PVC常使用邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)为增塑剂,因DEHP易气雾化,其他乙烯基产品包括汽车内部、淋浴胶帘或铺地板物料等,也会释放化学气体入空气,且DEHP也易溶入油性液体中。另外,人们也开始关注到,儿童若咀嚼这些软塑玩具,会有添加剂渗出的安全问题。
新生儿加护病房使用的乙烯基点滴袋也曾发现有释放DEHP的情形。
聚氯乙烯玩具对幼儿的健康有很大的威胁。因为处于口腔期的幼儿,会透过舔、或把玩具放入口中而将聚氯乙烯塑料中的DEHP的等塑化剂直接食入。
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日之内释放了百馀种有毒物质。
2006年1月,欧洲共同体搬出“2005/84/EC指引”禁令:禁止在玩具里使用六种类型邻苯二甲酸酯软化剂。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。美国食品药物管理局建议制造者考虑在敏感患者(譬如出生不满一月的婴儿)的设备里,禁用DEHP,但替代用的增塑剂之安全性则未经检测。
根据一些医疗研究显示,PVC 增塑剂也许会导致慢性病:譬如硬皮病、胆管癌、血管肉瘤}、脑癌与肢端骨溶症。
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和邻苯二甲酸丁基苯酯(BBzP),和儿童过敏有相当强烈的关连性。
环境保护者小组绿色和平主张全球性逐步淘汰PVC。
至2008年,欧盟、美国华盛顿与美国加州已禁止使用DEHP。