研发历史
关于聚氯乙烯(PVC)的首次文献记录是1872年德国的E.Bauman,他发现盛有氯乙烯的玻璃封管曝露于阳光下会由低粘度的液体转变为非结晶的白色粉末。这些固体的化学物质稳定性很好,不会为酸碱等试剂所侵蚀。1912年,F.Klatt在德国格金海电化工厂发现氯乙烯能够由乙炔和氯化氢催化加成制得,这一发现是现代工业生产氯乙烯的开端。1935年德国法本公司用乳液聚合法实现了聚 氯乙烯的工业生产。1940年12月英国帝国化学公司由试验室转向试验工厂试生产,使用乳液聚合,年产量85吨,同一年美国在纽约州建立了聚氯乙烯生产工厂。PVC糊树脂的出现是50年代初PVC工业的一项重大成果。
生产规模
聚氯乙烯是五大热塑性合成树脂之一,其产量次于聚乙烯和聚丙烯居第3位,其消费量占合成树脂总消费量的29%左右,也居第3位。由于聚氯乙烯消耗氯碱工业中产生氯气的30%,因此,聚氯乙烯对碱、氯平衡和氯碱工业的发展具有极其重要的作用。1999年,世界PVC产量为24.82Mt。从1994年到1999年,全世界PVC产量平均年增长率为4%。其中,亚洲、北美和西欧是主要产销地,亚洲、北美和西欧PVC产量占全世界PVC产量的83%。2000年世界聚氯乙烯能力和产量分别达到30.397Mt和25.125Mt。我国PVC的生产居世界第三位(在日、美之后),生产能力为3.2MT(2000年时)。
生产技术
氯乙烯生产主要有乙烯法和电石法两种工艺。近些年,国内一些聚氯乙烯生产企业采取进口氯乙烯(VCM)或二氯乙烷(EDC)来生产聚氯乙烯。2000年我国氯乙烯和二氯乙烷进口量分别达到470kt和324kt。从生产原料来看,我国采用乙烯为原料生产聚氯乙烯的企业有4家,生产能力820kt,占全国总生产能力的25.6%;采用进口二氯乙烷、氯乙烯单体为原料的企业有4家,生产能力620kt,占全国总生产能力的19.4%;其余企业采用电石为原料,生产能力1760kt,占全国总生产能力的55.0%。由此可以看出,我国聚氯乙烯生产仍以电石法为主。
PVC是由氯乙烯单体(VCM)聚合而生产的,其基本聚合工艺有如下4种:悬浮法、乳液法、本体法和溶液法等。悬浮法工艺占全世界PVC生产的90%以上,均聚物大约占全世界PVC产量的90%,产品大部以粉料形式出售,只有少部分配混成干混料或粒料方式出售。
PVC的生产技术已十分成熟,虽然各大公司在生产配方、防粘技术、产品牌号等各有差异,但在现有的工艺路线方面进行的改进很少。
产品应用
聚氯乙烯(PVC)具有阻燃、绝缘、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优良的综合性能,广泛地应用于轻工、建材、农业、电力、包装、日常生活等方面。聚氯乙烯制品主要有管材、管件、片、膜、型材、人造革、电缆护套、地板砖、玩具、鞋、瓶子、唱片以及其它日用品等。世界聚氯乙烯消费以硬制品为主,占55.8%,其次是软制品,占36.O%,其他只占8.2%。北美、西欧等发达地区的聚氯乙烯硬制品所占比例更高,亚洲与此相反,这一地区的软制品消费比例高于硬制品。
研发趋势
从世界范围看,大多数发达国家对聚氯乙烯的需求已经进入稳定阶段,预计北美、欧洲的年均增长率基本在l.5%~2%左右。我国的聚氯乙烯市场还有较为广阔的发展前景,装置规模在扩大,一些企业正在筹划扩建工程,生产能力还将有进一步的增长。
为适应激烈的市场竞争,技术进步仍将有新的发展。一些现有的聚氯乙烯生产厂家将通过采用大型聚合釜、改进防粘技术、缩短聚合时问、降低氯乙烯残留单体含量等措施,提高自身的市场竞争能力。特别是致力开发新产品,如通过共混改性、合金等手段,改进聚合物微观结构和加工性能,推出各种新专用树脂牌号,以满足市场的多种需求。与此同时,环保问题将更受到重视。除生产过程中的“三废”得到妥善治理外,聚氯乙烯使用后的处理问题也将引起人们的普遍关注。
(供稿:胡汉杰)
主要参考文献:
1.《石油化工技术进展》,王基铭 袁晴棠 主编,2002年出版,中国石化出版社
2.《高分子科学技术发展简史》,钱保功 王洛礼 王霞瑜 编著,1994年出版,科学出版社