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氯乙烯悬浮聚合的基本配方由氯乙烯单体、水、油溶性引发剂、分散剂组成,但实际上还添加pH调节剂、分子量调节剂(主要用于低聚合度品种)、防粘釜剂、消泡剂等。根据疏松型和紧密型聚氯烯的要求不同,配方中的水和单体比在(1.2~ 2):1之间变动。氯乙烯悬浮聚合过程大致如下:将水、分散剂、其他助剂、引发剂先后加入聚合釜中,抽直空和充氮排氧,然后加单体,升温至预定温度聚合。在聚合过程中温度和压力保持恒定。后期压力下降0.1~0.2MPa,相当于80%~85%转化率,结束聚合。如降压过多,将使树脂致密。聚合结束后,回收单体,出料,经后处理工序,即得聚氯乙烯树脂成品。
聚合反应釜是主要设备,由钢制釜体内衬不锈钢或搪瓷制成,装有搅拌器和控制温度的传热夹套,或内冷排管、回流冷凝器等。为了降低生产成本,反应釜的容积已由几立方米、十几立方米逐渐向大型化发展,大已达到200立方米(釜式反应器)。聚合釜的高传热能力对聚合温度恒定起着作用,而搅拌除对混匀物料和传热有帮助外,对液液分散和树脂颗粒特性也有显著影响。传热和搅拌是氯乙烯聚合的两大工程问题。聚合釜经多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纤维素醚类等为悬浮稳定剂制得的PVC一般较疏松,孔隙多,表面积大,容易吸收增塑剂和塑化。
PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,密度:1.38 g/cm3,玻璃转变温度:87℃,因此热稳定性差,不易加工。不能直接使用,经过改性混配,添加相关助剂和填充物才可以使用。而因添加的相关助剂和填充物的种类和分数的不同,这就决定了所制备的PVC材料性能和要求是不一样的。我们通常称之为PVC配方,严格说来是PVC改性配方,而PVC只有经过改性才能使用。这一类常被归类为高分子改性材料。高分子材料改性主要围绕通用塑料的化、单组分材料向多组分材料复合材料转变(合金、共混、复合)、赋予材料功能化、优化性能与价格等方面的研究。改性方法主要是化学改性、填充改性、增强改性、共混改性以及纳米复合改性。改性基本原理就是通过添加物赋予材料功能或者提高某些性能 [7]。因此,PVC配方技术的高下,决定了一家工厂技术和生产能力的高下。
迁移性仅发生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有机颜料时。所谓迁移是在周围溶剂中存在的部分可溶解的染料或有机颜料,通过增塑剂渗透到PVC制品表面,那些溶解的染(颜)料颗粒也被带到制品表面上,这样,导致接解渗色、溶剂渗色或起霜 [10]。
另一个问题是“结垢”。指着色剂在着色加工时,因为被着色物的相溶性差或根本不相容而从体系中游离出来,沉积在加工设备的表面(如挤出机的机筒内壁、口模孔内壁)上。
聚氯乙烯属于极性高聚物,对水等导电物质亲和力较大,故电阻较非极性的聚烯烃要小,但仍有较高的体积电阴和击穿电压。聚氯乙烯的极性基团直接附着在主链上,在玻璃化温度以下,偶极链段受到冻结构的主链原子的限制,不能移动,因而并不产生偶极化作用,可作室温的高频绝缘材料。作电线绝缘用时、悬浮树脂的电气绝缘性比浮液树脂高10-100倍。降解产生的氯离子的存在会降低电绝缘性。
有着特殊要求的PVC材料,一般都需要从国外进口,在国外比较有名的有美国联合碳化公司和北欧化工公司,随着我国各大科研院所和生产单位的不断研发和技术积累,国内PVC改性材料的配方设计、制造已经达到国际水平,已经完全取代国外进口材料,有不少产品已出口国外
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