同一型号的(de)不同牌号的(de)性能對(duì)比

電石法VS乙烯法PVC區(qū)别

  一、電石法與乙烯法PVC工藝及各項指标的(de)對(duì)比分(fēn)析

 1、兩種原料路線氯乙烯生産工藝技術分(fēn)析

（1）電石乙炔法工藝簡介  

該方法是在氯化(huà)汞催化(huà)劑存在下(xià)，由乙炔與氯化(huà)氫加成直接合成氯乙烯( VCM) ，然後經聚合制得(de)聚氯乙烯。其生産過程可(kě)分(fēn)爲乙炔制備和(hé)淨化(huà)，氯乙烯合成、産品精制及氯乙烯聚合。這(zhè)一制法工藝和(hé)設備較簡單，投資低，收率高(gāo)； 但能耗大(dà)， 原料成本高(gāo)，催化(huà)劑汞鹽毒性大(dà)，故受環境保護等所制約。

（2）乙烯氧氯化(huà)法工藝簡介  

目前，國内比較流行的(de)乙烯氧氯化(huà)法生産VCM工藝由8 個(gè)單元組成, 即乙烯直接氯化(huà)、乙烯氧氯化(huà)、二氯乙烷( EDC) 精餾、EDC 裂解、HCl 加氫脫炔、VCM 精制、廢水(shuǐ)處理(lǐ)和(hé)焚燒。乙烯氯化(huà)分(fēn)爲低溫法( 50 ℃ ) 、中溫法( 90 ℃ ) 及高(gāo)溫( 120 ℃)。

乙烯氧氯化(huà)法的(de)主要優點是利用(yòng)二氯乙烷熱(rè)裂解所産生的(de)氯化(huà)氫作爲氯化(huà)劑，從而使氯得(de)到了(le)完全利用(yòng)。由于電石乙炔法較簡單，而乙烯法流程較長(cháng)，因此投資大(dà)，但後者的(de)氯可(kě)完全利用(yòng)，“ 三廢”均可(kě)處理(lǐ)而不排出。

2 、兩種原料路線所得(de)VCM産品的(de)質量指标對(duì)比及雜(zá)質影(yǐng)響分(fēn)析

（1）現國内電石乙炔法路線生産PVC 廠家的(de)實際使用(yòng)的(de)單體氯乙烯質量指标如表1

表1國内電石乙炔法生産PVC 單體氯乙烯質量指标

（2）國内上海氯堿化(huà)工股份有限公司、山東齊魯乙烯化(huà)工股份有限公司乙烯法制備的(de)VCM 單體指标如表2

表2  上海氯堿化(huà)工股份有限公司、山東齊魯乙烯化(huà)工

股份有限公司乙烯法制備的(de)VCM 單體的(de)規格

電石法氯乙烯中含水(shuǐ)量≤500 × 10- 6 ～ 600×10- 6, 較乙烯法氯乙烯含水(shuǐ)量≤100× 10- 6高(gāo)出4～5倍, 前者對(duì)生産PVC 高(gāo)質量産品有一定難度。

從表1 及表2 中看出單體氯乙烯中的(de)雜(zá)質種類較多(duō), 2 種原料路線所得(de)的(de)氯乙烯中所含雜(zá)質種類各不相同。而乙烯法VCM 含雜(zá)質種類比電石法VCM 稍多(duō)一些。  

3、兩種原料路線所得(de)VCM雜(zá)質影(yǐng)響分(fēn)析

如VCM 中存在微量乙炔及乙烯基乙炔等炔類雜(zá)質對(duì)PVC 的(de)熱(rè)穩定性有不良的(de)影(yǐng)響, 成爲降解脫HCl 的(de)薄弱環節。當乙炔含量過高(gāo)時(shí), 在乙醛和(hé)鐵的(de)協同作用(yòng)下(xià),會降低PVC 的(de)熱(rè)穩定性, 因而國外一些公司限制乙炔量小于0.5 mg/ kg, 含鐵量小于0.2 mg/ kg。  

電石法氯乙烯中乙炔量比乙烯氧氯化(huà)法爲多(duō),如乙炔與乙烯基乙炔合起來(lái)則後者稍比前者多(duō)些,據實際分(fēn)析兩法中的(de)乙炔含量對(duì)聚合誘導期及聚合度沒有什(shén)麽影(yǐng)響。  

一般高(gāo)沸物(wù)含量較高(gāo)時(shí)會顯著影(yǐng)響PVC 的(de)聚合度和(hé)反應速度, 另高(gāo)沸物(wù)還(hái)會影(yǐng)響黏釜和(hé)“魚眼”等質量指标, 故工業生産中一般控制單體中高(gāo)沸物(wù)含量在100 mg/ kg 以下(xià), 所謂高(gāo)沸物(wù)即爲1, 1- 二氯乙烷、1, 2- 二氯乙烷、1, 1, 2- 三氯乙烷、乙醛等。

單體中鐵質的(de)存在一是會延長(cháng)聚合誘導期, 減慢(màn)反應速度; 二是使樹脂熱(rè)穩定性變差、産品帶色。另外二價鐵( Fe2+ ) 會與有機過氧化(huà)物(wù)引發劑反應,額外消耗一部分(fēn)引發劑, 延長(cháng)聚合時(shí)間。爲了(le)要控制單體中的(de)鐵含量, 一方面應注意VCM 中含酸量和(hé)水(shuǐ)分(fēn), 另一方面輸送單體的(de)管道與貯存設備宜選用(yòng)不鏽鋼、搪瓷等材質。  

乙烯法聚氯乙烯在質量上一般認爲優于電石法聚氯乙烯。  

  二、電石法與乙烯法PVC材料的(de)性能對(duì)比

1、 電石法與乙烯法PVC樹脂分(fēn)子質量及分(fēn)子質量分(fēn)布  

表1   兩種PVC樹脂的(de)分(fēn)子質量及分(fēn)子質量分(fēn)布

注：M 表示數均分(fēn)子質量，M 表示重均分(fēn)子質量，Xn表示數均聚合度，x 表示重均聚合度。

從表1可(kě)以看出：電石法PVC樹脂的(de)數均和(hé)重均分(fēn)子質量及數均和(hé)重均聚合度都低于乙烯法PVC樹脂；電石法PVC樹脂的(de)分(fēn)子質量分(fēn)布比乙烯法PVC樹脂寬。電石法與乙烯法PVC樹脂分(fēn)子質量及其分(fēn)布上的(de)不同，将在流變性能、力學性能上産生出較大(dà)的(de)差異。

 随著(zhe)PVC樹脂的(de)分(fēn)子量增加，其分(fēn)子鏈間的(de)引力或纏結程度相應增大(dà)，玻璃化(huà)溫度升高(gāo)，制品的(de)力學強度也(yě)相應提高(gāo)，熱(rè)變形溫度上升。通(tōng)常随著(zhe)PVC樹脂分(fēn)子量或聚合度的(de)提高(gāo)，PVC的(de)熔體表觀黏度也(yě)提高(gāo)，流體性變差，需要相應提高(gāo)加工溫度，過高(gāo)地提高(gāo)加工溫度會引起樹脂降解。

PVC料的(de)加工及制品性能不僅取決于平均分(fēn)子量的(de)高(gāo)低，也(yě)與PVC的(de)分(fēn)子量分(fēn)布有密切關系。一般地說，分(fēn)子量分(fēn)布較窄的(de)PVC樹脂成型加工性能好，這(zhè)不僅因爲要保持加工性能和(hé)制品性能的(de)均勻性，而且還(hái)因爲雙鍵等異常結構大(dà)多(duō)集中在低分(fēn)子量級分(fēn)，分(fēn)子量分(fēn)布寬将顯著降低其熱(rè)穩定性、耐熱(rè)變形溫度、電氣絕緣性、力學強度和(hé)耐老化(huà)性；另外還(hái)可(kě)使PVC樹脂在通(tōng)常的(de)加工條件下(xià)不易塑化(huà)均勻，使制品存在嚴重的(de)内在質量問題，因此，在PVC樹脂的(de)實際生産過程中要嚴格控制樹脂的(de)分(fēn)子量及分(fēn)布。

2、 流變性能  

采用(yòng)轉矩流變儀對(duì)兩種PVC幹混料進行流變性能分(fēn)析，流變曲線見圖1，具體的(de)流變性能參數如表2所示

圖1 兩種PVC幹混料的(de)流變曲線

表2 兩種PVC幹混料的(de)流變性能

從圖1、表2可(kě)以看出：與乙烯法PVC幹混料相比，電石法PVC幹混料的(de)塑化(huà)轉矩較大(dà)，塑化(huà)時(shí)間較短，平衡轉矩較小，這(zhè)說明(míng)電石法PVC樹脂的(de) 塑化(huà)性能優于乙烯法PVC樹脂。這(zhè)是由于電石法PVC樹脂的(de)分(fēn)子質量比乙烯法PVC樹脂小，并且其分(fēn)子質量分(fēn)布也(yě)比乙烯法PVC樹脂寬所緻。

3、 力學性能  

表3是兩種PVC試樣的(de)力學性能。

表3 兩種PVC試樣的(de)力學性能

從表3可(kě)以看出：電石法PVC試樣與乙烯法PVC試樣力學性能上的(de)差異主要集中在斷裂伸長(cháng)率方面。由于乙烯法PVC樹脂的(de)聚合度較大(dà)，分(fēn)子質量也(yě)較大(dà)，因此其試樣的(de)斷裂伸長(cháng)率較大(dà)。綜合考慮，電石法與乙烯法PVC試樣的(de)力學性能相差不大(dà)。

4、結論  

針對(duì)試驗中考察的(de)PVC樹脂樣品而言，得(de)出的(de)結論如下(xià)：

(1)電石法PVC樹脂的(de)分(fēn)子質量比乙烯法PVC樹脂低，其分(fēn)子質量分(fēn)布比乙烯法PVC樹脂寬。  

(2)電石法PVC幹混料的(de)塑化(huà)性能優于乙烯法PVC幹混料。

(3)電石法與乙烯法PVC樹脂的(de)力學性能相差不大(dà)。

  三、電石法與乙烯法PVC應用(yòng)領域對(duì)比

 1、PVC主要用(yòng)途：

 （1）聚氯乙烯異型材      

型材、異型材是我國PVC消費量最大(dà)的(de)領域，約占PVC總消費量的(de)25％左右，主要用(yòng)于制作門窗(chuāng)和(hé)節能材料，近年其應用(yòng)量在全國範圍内仍有較大(dà)幅度增長(cháng)。在發達國家，塑料門窗(chuāng)的(de)市場(chǎng)占有率也(yě)是高(gāo)居首位，如德國爲50%，法國爲56%，美(měi)國爲45%。

（2）聚氯乙烯管材  

在衆多(duō)的(de)聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大(dà)消費領域，約占其消費量的(de)20％左右。在我國，聚氯乙烯管較PE管和(hé)PP管開發早，品種多(duō)，性能優良，使用(yòng)範圍廣，在市場(chǎng)上占有重要位置。

（3）聚氯乙烯膜     

 PVC膜領域對(duì)PVC的(de)消費位居第三，約占10％左右。PVC與添加劑混合、塑化(huà)後，利用(yòng)三輥或四輥壓延機制成規定厚度的(de)透明(míng)或著(zhe)色薄膜，用(yòng)這(zhè)種方法加工薄膜，成爲壓延薄膜。也(yě)可(kě)以通(tōng)過剪裁，熱(rè)合加工包裝袋、雨(yǔ)衣、桌布、窗(chuāng)簾、充氣玩具等。寬幅的(de)透明(míng)薄膜可(kě)以供溫室、塑料大(dà)棚及地膜之用(yòng)。經雙向拉伸的(de)薄膜，所受熱(rè)收縮的(de)特性，可(kě)用(yòng)于收縮包裝。

（4）PVC硬材和(hé)闆材      

PVC中加入穩定劑、潤滑劑和(hé)填料，經混煉後，用(yòng)擠出機可(kě)擠出各種口徑的(de)硬管、異型管、波紋管，用(yòng)作下(xià)水(shuǐ)管、飲水(shuǐ)管、電線套管或樓梯扶手。将壓延好的(de)薄片重疊熱(rè)壓，可(kě)制成各種厚度的(de)硬質闆材。闆材可(kě)以切割成所需的(de)形狀，然後利用(yòng)PVC焊條用(yòng)熱(rè)空氣焊接成各種耐化(huà)學腐蝕的(de)貯槽、風道及容器等。

（5）PVC一般軟質品      

利用(yòng)擠出機可(kě)以擠成軟管、電纜、電線等；利用(yòng)注射成型機配合各種模具，可(kě)制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。

（6）聚氯乙烯包裝材料      

聚氯乙烯制品用(yòng)于包裝主要爲各種容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生産礦泉水(shuǐ)、飲料、化(huà)妝品瓶，也(yě)有用(yòng)于精制油的(de)包裝。PVC膜可(kě)用(yòng)于與其它聚合物(wù)一起共擠出生産成本低的(de)層壓制品，以及具有良好阻隔性的(de)透明(míng)制品。聚氯乙烯膜也(yě)可(kě)用(yòng)于拉伸或熱(rè)收縮包裝，用(yòng)于包裝床墊、布匹、玩具和(hé)工業商品。  

（7）聚氯乙烯護牆闆和(hé)地闆     

 聚氯乙烯護牆闆主要用(yòng)于取代鋁制護牆闆。聚氯乙烯地闆磚中除一部分(fēn)聚氯乙烯樹脂外，其餘組分(fēn)是回收料、粘合劑、填料及其它組分(fēn)，主要應用(yòng)在機場(chǎng)候機樓地面和(hé)其它場(chǎng)所的(de)堅硬地面。

（8）聚氯乙烯日用(yòng)消費品      

行李包是聚氯乙烯加工制作而成的(de)傳統産品，聚氯乙烯被用(yòng)來(lái)制作各種仿皮革，用(yòng)于行李包，運動制品，如籃球、足球和(hé)橄榄球等。還(hái)可(kě)用(yòng)于制作制服和(hé)專用(yòng)保護設備的(de)皮帶。服裝用(yòng)聚氯乙烯織物(wù)一般是吸附性織物(wù)(不需塗布)，如雨(yǔ)披、嬰兒(ér)褲、仿皮夾克和(hé)各種雨(yǔ)靴。聚氯乙烯用(yòng)于許多(duō)體育娛樂(yuè)品，如玩具、唱片和(hé)體育運動用(yòng)品，目前聚氯乙烯玩具增長(cháng)幅度大(dà)，由于聚氯乙烯玩具和(hé)體育用(yòng)品生産成本低，易于成型而占有優勢。

 2、電石法PVC樹脂應用(yòng)領域

（1） PVC建築材料

建築業是PVC應用(yòng)的(de)重要領域之一。在國外，建材用(yòng)PVC占PVC消費總量的(de)65%，PVC室内排水(shuǐ)管普及率更是達到90%以上。在我國，随著(zhe)經濟的(de)發展，PVC門窗(chuāng)、PVC建築管材、PVC防水(shuǐ)材料等市場(chǎng)占有率逐漸提高(gāo)。特别是在北(běi)方地區(qū)，PVC塑料門窗(chuāng)憑借其優異的(de)保溫性能、良好的(de)機械強度性能和(hé)衆多(duō)的(de)顔色而頗受歡迎。    

（2） 工業用(yòng)PVC塑料制品   

 PVC管具有耐酸、耐堿、耐有機溶劑的(de)優良性能，因而比其它材料更适合于輸送化(huà)學介質。我國目前PVC管主要用(yòng)做(zuò)化(huà)工、礦山、石油等工業的(de)介質輸送。此外，PVC管還(hái)可(kě)以用(yòng)于采煤、采礦等的(de)漿液輸送以及油田的(de)地下(xià)輸送，也(yě)可(kě)用(yòng)于污水(shuǐ)管、通(tōng)風管、導線電纜管等。   

（3）包裝材料及其他(tā)PVC薄膜    

塑料制品代替木(mù)材等其他(tā)傳統材料成爲最主要的(de)包裝材料是未來(lái)的(de)必然趨勢。經濟的(de)發展會帶動工業産品、化(huà)工産品、機電産品、洗滌用(yòng)品、化(huà)妝品、飲料、包裝運輸材料、服裝等行業的(de)迅速發展，從而會對(duì)複合膜、包裝膜、容器、周轉箱等包裝制品産生很大(dà)的(de)需求。預計2005年塑料包裝材料制品的(de)總需求将達到600萬噸左右，PVC将會在此領域大(dà)顯身手，占有較大(dà)份額。

 3、乙烯法PVC樹脂應用(yòng)領域  

據現有文獻和(hé)資料查詢：乙烯法PVC和(hé)電石法PVC應用(yòng)領域沒有太大(dà)區(qū)别，隻是工藝路線不同。電石法PVC主要用(yòng)于管材、建材，而乙烯法PVC主要用(yòng)于高(gāo)檔型材、透明(míng)片材、膜及汽車工業内裝制品（如車頂内襯、地毯、車内蒙皮、絕緣管道、加油漏鬥、車門飾條、波紋管、密封條、座椅、儀表闆表皮等制品）。  電石法和(hé)乙烯法兩種原料路線所得(de)VCM産品的(de)質量指标對(duì)比分(fēn)析，乙烯法VCM 含雜(zá)質種類比電石法VCM 稍多(duō)一些。但行業公認爲乙烯法聚氯乙烯在質量上優于電石法聚氯乙烯，影(yǐng)響電石法PVC在高(gāo)端産品中的(de)應用(yòng)領域。根據資料分(fēn)析主要有一下(xià)幾個(gè)原因：

（1）VCM中雜(zá)質對(duì)聚氯乙烯質量的(de)影(yǐng)響

電石法所得(de)VCM中比較高(gāo)的(de)水(shuǐ)分(fēn)、乙炔及1, 1- 二氯乙烷等雜(zá)質顯著降低電石法PVC樹脂質量的(de)熱(rè)穩定性、白度及耐老化(huà)性，進而影(yǐng)響到PVC制品的(de)色澤度等質量問題。

（2）環保因素的(de)影(yǐng)響

目前,國内企業生産的(de)PVC大(dà)部分(fēn)屬于通(tōng)用(yòng)型,聚合度基本集中在650～1300。乙炔法PVC在生産過程中使用(yòng)氯化(huà)汞催化(huà)劑,深圳市出入境檢驗檢疫局對(duì)在乙炔法PVC樹脂中是否殘留汞進行了(le)研究,其采用(yòng)氫化(huà)物(wù)原子熒光(guāng)光(guāng)譜法測定了(le)PVC樹脂中汞的(de)殘留量,檢測結果是7個(gè)樣品中有1個(gè)樣品檢出汞含量爲0.6mg(1kgPVC樣品)[3],這(zhè)将影(yǐng)響乙炔法PVC的(de)應用(yòng)。乙烯法PVC在後續應用(yòng)研發中将保持較大(dà)的(de)優勢,生産企業可(kě)以開發滿足用(yòng)戶要求的(de)高(gāo)聚合度PVC、高(gāo)透明(míng)PVC和(hé)增韌型PVC新産品,提高(gāo)産品的(de)附加值。  

（3）材料本身性能方面的(de)影(yǐng)響

電石法PVC樹脂的(de)分(fēn)子質量比乙烯法PVC樹脂低，其分(fēn)子質量分(fēn)布比乙烯法PVC樹脂寬。PVC料的(de)加工及制品性能不僅取決于平均分(fēn)子量的(de)高(gāo)低，也(yě)與PVC的(de)分(fēn)子量分(fēn)布有密切關系。一般地說，分(fēn)子量分(fēn)布較窄的(de)PVC樹脂成型加工性能好，這(zhè)不僅因爲要保持加工性能和(hé)制品性能的(de)均勻性，而且還(hái)因爲雙鍵等異常結構大(dà)多(duō)集中在低分(fēn)子量級分(fēn)。因電石法PVC分(fēn)子量分(fēn)布寬将顯著降低其熱(rè)穩定性、耐熱(rè)變形溫度、電氣絕緣性、力學強度和(hé)耐老化(huà)性；另外還(hái)可(kě)使PVC樹脂在通(tōng)常的(de)加工條件下(xià)不易塑化(huà)均勻，使制品存在嚴重的(de)内在質量問題。如何生産出PVC分(fēn)子量分(fēn)布較窄PVC 樹脂，消除因PVC分(fēn)子量分(fēn)布寬使制品存在質量問題是電石法PVC企業提高(gāo)産品質量的(de)方向之一，也(yě)是我們需要研發的(de)重要課題。  

（4）PVC樹脂加工水(shuǐ)平的(de)影(yǐng)響

我國PVC樹脂加工企業魚龍混雜(zá)，小作坊、 小企業比較多(duō)，生産加工技術水(shuǐ)平比較低。據不完全統計截至到2010年我國PVC總産能将達到2000萬噸左右，其中電石法工藝占75%左右。而這(zhè)些小企業都是以短期盈利爲目的(de)，使用(yòng)價格比較低的(de)電石法PVC企業爲數衆多(duō)。研發方面投入力量非常少，在生産加工過程中不能及時(shí)解決電石法PVC樹脂自身存在的(de)缺陷，導緻電石法PVC樹脂制品檔次不高(gāo)，影(yǐng)響了(le)電石法PVC樹脂在高(gāo)檔次制品中的(de)應用(yòng)。比如：在同樣的(de)配方情況下(xià)，透明(míng)片材加工廠家反映，乙烯法樹脂加工出來(lái)的(de)産品呈現藍幽幽的(de)感覺，乙炔法的(de)産品有些發烏；型材加工廠家反映乙炔法樹脂加工出來(lái)的(de)産品偏黃(huáng)等等。