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研發(fā)歷史
關(guān)于聚氯乙烯(PVC)的首次文獻(xiàn)記錄是1872年德國(guó)的E.Bauman,他發(fā)現(xiàn)盛有氯乙烯的玻璃封管曝露于陽(yáng)光下會(huì)由低粘度的液體轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶的白色粉末。這些固體的化學(xué)物質(zhì)穩(wěn)定性很好,不會(huì)為酸堿等試劑所侵蝕。1912年,F(xiàn).Klatt在德國(guó)格金海電化工廠發(fā)現(xiàn)氯乙烯能夠由乙炔和氯化氫催化加成制得,這一發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)氯乙烯的開(kāi)端。1935年德國(guó)法本公司用乳液聚合法實(shí)現(xiàn)了聚 氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)。1940年12月英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司由試驗(yàn)室轉(zhuǎn)向試驗(yàn)工廠試生產(chǎn),使用乳液聚合,年產(chǎn)量85噸,同一年美國(guó)在紐約州建立了聚氯乙烯生產(chǎn)工廠。PVC糊樹(shù)脂的出現(xiàn)是50年代初PVC工業(yè)的一項(xiàng)重大成果。
生產(chǎn)規(guī)模
聚氯乙烯是五大熱塑性合成樹(shù)脂之一,其產(chǎn)量次于聚乙烯和聚丙烯居第3位,其消費(fèi)量占合成樹(shù)脂總消費(fèi)量的29%左右,也居第3位。由于聚氯乙烯消耗氯堿工業(yè)中產(chǎn)生氯氣的30%,因此,聚氯乙烯對(duì)堿、氯平衡和氯堿工業(yè)的發(fā)展具有極其重要的作用。1999年,世界PVC產(chǎn)量為24.82Mt。從1994年到1999年,全世界PVC產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率為4%。其中,亞洲、北美和西歐是主要產(chǎn)銷(xiāo)地,亞洲、北美和西歐PVC產(chǎn)量占全世界PVC產(chǎn)量的83%。2000年世界聚氯乙烯能力和產(chǎn)量分別達(dá)到30.397Mt和25.125Mt。我國(guó)PVC的生產(chǎn)居世界第三位(在日、美之后),生產(chǎn)能力為3.2MT(2000年時(shí))
生產(chǎn)技術(shù)
氯乙烯生產(chǎn)主要有乙烯法和電石法兩種工藝。近些年,國(guó)內(nèi)一些聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)采取進(jìn)口氯乙烯(VCM)或二氯乙烷(EDC)來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯。2000年我國(guó)氯乙烯和二氯乙烷進(jìn)口量分別達(dá)到470kt和324kt。從生產(chǎn)原料來(lái)看,我國(guó)采用乙烯為原料生產(chǎn)聚氯乙烯的企業(yè)有4家,生產(chǎn)能力820kt,占全國(guó)總生產(chǎn)能力的25.6%;采用進(jìn)口二氯乙烷、氯乙烯單體為原料的企業(yè)有4家,生產(chǎn)能力620kt,占全國(guó)總生產(chǎn)能力的19.4%;其余企業(yè)采用電石為原料,生產(chǎn)能力1760kt,占全國(guó)總生產(chǎn)能力的55.0%。由此可以看出,我國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)仍以電石法為主。
PVC是由氯乙烯單體(VCM)聚合而生產(chǎn)的,其基本聚合工藝有如下4種:懸浮法、乳液法、本體法和溶液法等。懸浮法工藝占全世界PVC生產(chǎn)的90%以上,均聚物大約占全世界PVC產(chǎn)量的90%,產(chǎn)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的生產(chǎn)技術(shù)已十分成熟,雖然各大公司在生產(chǎn)配方、防粘技術(shù)、產(chǎn)品牌號(hào)等各有差異,但在現(xiàn)有的工藝路線(xiàn)方面進(jìn)行的改進(jìn)很少。
產(chǎn)品應(yīng)用
聚氯乙烯(PVC)具有阻燃、絕緣、耐磨損、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源廣泛等優(yōu)良的綜合性能,廣泛地應(yīng)用于輕工、建材、農(nóng)業(yè)、電力、包裝、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、電纜護(hù)套、地板磚、玩具、鞋、瓶子、唱片以及其它日用品等。世界聚氯乙烯消費(fèi)以硬制品為主,占55.8%,其次是軟制品,占36.O%,其他只占8.2%。北美、西歐等發(fā)達(dá)地區(qū)的聚氯乙烯硬制品所占比例更高,亞洲與此相反,這一地區(qū)的軟制品消費(fèi)比例高于硬制品。
研發(fā)趨勢(shì)
從世界范圍看,大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)聚氯乙烯的需求已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定階段,預(yù)計(jì)北美、歐洲的年均增長(zhǎng)率基本在l.5%~2%左右。我國(guó)的聚氯乙烯市場(chǎng)還有較為廣闊的發(fā)展前景,裝置規(guī)模在擴(kuò)大,一些企業(yè)正在籌劃擴(kuò)建工程,生產(chǎn)能力還將有進(jìn)一步的增長(zhǎng)。
為適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),技術(shù)進(jìn)步仍將有新的發(fā)展。一些現(xiàn)有的聚氯乙烯生產(chǎn)廠家將通過(guò)采用大型聚合釜、改進(jìn)防粘技術(shù)、縮短聚合時(shí)問(wèn)、降低氯乙烯殘留單體含量等措施,提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。特別是致力開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,如通過(guò)共混改性、合金等手段,改進(jìn)聚合物微觀結(jié)構(gòu)和加工性能,推出各種新專(zhuān)用樹(shù)脂牌號(hào),以滿(mǎn)足市場(chǎng)的多種需求。與此同時(shí),環(huán)保問(wèn)題將更受到重視。除生產(chǎn)過(guò)程中的“三廢”得到妥善治理外,聚氯乙烯使用后的處理問(wèn)題也將引起人們的普遍關(guān)注。
(供稿:胡漢杰)
主要參考文獻(xiàn):
1.《石油化工技術(shù)進(jìn)展》,王基銘 袁晴棠 主編,2002年出版,中國(guó)石化出版社
2.《高分子科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史》,錢(qián)保功 王洛禮 王霞瑜 編著,1994年出版,科學(xué)出版社