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聚氯乙烯

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聚氯乙烯
密度 1380 kg/m3
杨氏模量(E) 2900-3400 MPa
拉伸强度t) 50-80 MPa
Elongation @ break 20-40%
Notch test 2-5 kJ/m2
玻璃转变温度 87 °C
熔点 212 °C
Vicat B1 85 °C
熱導率 (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
Price 0.5-1.25 €/kg
1 Deformation temperature at 10 kN needle load
source: [1]
聚氯乙烯

聚氯乙烯(英文為PolyVinyl Chloride縮寫PVC)是一种使用一个原子取代聚乙烯中的一个原子高分子材料

结构[编辑]

这种材料的结构如下

-CH_2-CHCl-CH_2-CHCl-CH_2-CHCl-

性质[编辑]

阻燃[编辑]

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[2]

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二烯烃,然后在400-470℃发生的燃烧[3]

物理和化学性质[编辑]

穩定;不易被腐蝕;比較耐熱。PVC是七大塑料中唯一必须使用增塑剂的材料,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

历史[编辑]

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年美国百路馳(B.F. Goodrich)的沃爾多·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。沃爾多·塞蒙和百路馳在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。

生产与应用[编辑]

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經取代反應製成。由於其防火耐熱作用,聚氯乙烯被廣泛用於各行各業各式各樣產品: 電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建築裝潢用品、傢俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具(如有名的義大利「Rody」跳跳馬)、動漫公仔、門簾、捲門、輔助醫療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時裝等。

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。

氯乙烯的聚合

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。

回收及循環再用[编辑]

资源回收再利用塑膠分類標誌中,PVC代碼是3(3字在三個循環再用箭號中心)U+2675 DejaVu Sans.svg

塑料本體底部或包裝上須列明,以便消費者及回收商能分類妥當。

安全與危害[编辑]

美國自1970年代開始,注意到聚氯乙烯工廠的工人有某種惡性肝癌[1]歐洲澳洲也開始注意到聚氯乙烯工廠的工人有數種癌症。

其主要問題在於:

  • PVC一定要有添加劑或增塑劑才可用,這些大多有害,可能渗出或氣化
  • 部份添加劑會干擾生物內分泌(影響生殖機能),部份可增加致風險。
  • 焚化PVC垃圾,會產生致癌的二噁英(Dioxin)而污染空氣。

PVC常使用邻苯二甲酸二辛酯DEHP)為增塑劑,因DEHP易氣霧化,其他乙烯基產品包括汽車內部、淋浴膠簾或鋪地板物料等,也會釋放化學氣體入空氣,且DEHP也易溶入油性液體中。另外,人們也開始關注到,兒童若咀嚼這些軟塑玩具,會有添加劑渗出的安全問題。

新生兒加護病房使用的乙烯基點滴袋也曾發現有釋放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,会透过口舔玩具而将聚氯乙烯塑料中的DEHP的等塑化剂直接吃进去。

2008年美國加拿大共同研究指出,在測試五種塑膠浴簾時,其在28日之內釋放了百餘種有毒物質。[2][3]

2006年1月,歐洲共同體下了一個禁令:禁止在玩具裡使用六種類型邻苯二甲酸酯軟化劑(參見2005/84/EC 指引)。在美國,越來越多為這年齡層製造PVC玩具的公司,自願停用PVC或停用邻苯二甲酸酯美國食品藥物管理局建議製造者考慮在敏感患者(譬如出生不滿一月的嬰兒)的設備裡,禁用DEHP。但是,供選擇的增塑劑則未經測試確定是否更不安全。

一些研究表明,這添加劑也許令健康問題複雜化,但需要進一步研究。根據一些醫療研究顯示,PVC 增塑劑也許會導致慢性病:譬如硬皮病膽管癌cholangiocarcinoma)、angiosarcoma腦癌acrosteolysis

2004年,一個聯合了瑞典與丹麥學者的研究小組發現,常用在PVC的鄰苯二甲酸酯DEHPBBzP,和兒童過敏有相當強烈的關連性。

環境保護者小組綠色和平主張全球性逐步淘汰PVC。

因為從PVC垃圾的焚化產生戴奧辛,是乙烯基氯(PVC)的副產物。因此,乙烯基氯是戴奧辛的來源,戴奧辛是種高度毒性物質,可能導致癌症和其它病症。也會成為全球性的威脅,因為其在環境中能大範圍散佈,並無法消散。即使接觸少量戴奧辛,但戴奧辛仍極有可能與免疫系統受壓、生育問題、各種癌症與和内分泌疾病有關係。據一個由英國企業ICI化學和高分子製品有限公司1994年提供的報告,根据1989年发表的一篇文献,這些氧氯化反應(使用做乙烯基氯和一些氯化的溶劑),會产生多氯二苯并二噁英(PCDDs)和二苯并呋喃(PCDFs)类化合物。

至2008年,歐盟、美國華盛頓與美國加州已禁止使用DEHP


安全觀點[编辑]

大洋塑膠工業股份有限公司提供的 f_100330_06744.PDF 檔案文章主張:「PVC」 - 穩定、安全又無毒,正確認識生活好幫手。 [4]

相关条目[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ A.K. vam der Vegt & L.E. Govaert, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN 90-407-2388-5
  2. ^ 用锥形量热仪研究细水雾抑制熄灭PVC火. 中国工程科学. 2006, 8 (12): 102–106. 
  3. ^ yang J, Miranda R; Roy C. Vacuum pyrolysis of PVC I. Kinetic study. Polymer Degradation and Stability. 1999, 64 (1): 127–144. 
  4. ^ f_100330_06744.PDF-「PVC」-穩定、安全又無毒,正確認識生活好幫手@大洋塑膠工業股份有限公司。

外部資源連結[编辑]