热塑性弹性体PVC1的设计

热塑性弹性体PVC1的设计

一、设计背景 1、PVC简介\\

本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚苯烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。

合成方法有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，以悬浮聚合法为主，约占PVC总产量的80%左右。此外，还有用微悬浮法生产PVC糊用树脂，产品性能和成糊性均好。下面图表列出这四种聚氯乙烯的基本特性。 图表1：聚氯乙烯树脂 品种 悬浮法 乳液法 颗粒较不含金细，含杂质属离子，有较多，电绝特性 良好的电绝缘性及热稳缘性及热稳定性不及悬定性 浮法 2、拟设计物重要用途 1.聚氯乙烯异型材

法 量不高 性优于悬浮合物的分子性和电绝缘价格高。聚高。热稳定高，成本高，极少纯度极少纯度本体法 含杂质溶液法 含杂质

型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25%左右，主要用于制作门窗和节能材料，其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。在发达国家，塑料门窗的市场占有率也是高居首位，如德国为50%，法国为56%，美国为45%。

2.聚氯乙烯管材

在众多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消费领域，约占其消费量的20%。在我国，聚氯乙烯管较PE管和PP管开发早，品种多，性能优良，使用范围广，在市场上占有重要位置。

3.聚氯乙烯膜

PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10%左右。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。

4.PVC硬材和板材

PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。

5.PVC一般软质品

利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。

6.聚氯乙烯包装材料

聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品瓶，也有用于精制油的包装。PVC膜可用于与其它聚合物一起共挤出生产成本低的层压制品，以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或热收缩包装，用于包装床垫、布匹、玩具和工业商品。

7.聚氯乙烯护墙板和地板

聚氯乙烯护墙板主要用于取代铝制护墙板。聚氯乙烯地板砖中除一部分聚氯乙烯树脂外，其余组分是回收料、粘合剂、填料及其它组分，主要应用在机场候机楼地面和其它场所的坚硬地面。

8.聚氯乙烯日用消费品

行李包是聚氯乙烯加工制作而成的传统产品，聚氯乙烯被用来制作各种仿皮革，用于行李包，运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。服装用聚氯乙烯织物一般是吸附性织物(不需涂布)，如雨披、婴儿裤、仿皮夹克和各种雨靴。聚氯乙烯用于许多体育娱乐品，如玩具、唱片和体育运动用品，聚氯乙烯玩具和体育用品增长幅度大，由于其生产成本低、易于成型而占有优势。

9.PVC涂层制品

有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100℃以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫等，还有地板革，用作建筑物的铺地材料。

10.PVC泡沫制品

软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材使用，是一种新型的建筑材料。

11.PVC透明片材

PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。

12.其他

门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门窗铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材（北方、海边）；中空容器。

虚电路是分组交换网络提供的服务之一（另一种是数据报服务），简单地说，就是通过网络内部的控制机制，在用户主机之间建立虚拟的逻辑连接，并且保证在其上传送信包的正确性和顺序性，通信前后要进行虚电路的建立和拆除。永久虚电路是一种在网络初始化时建立

的虚电路，并且该虚电路一直保持。X.25网络和B-ISDN都提供PVC服务。PVC胶袋一般是禁用的。

3产品特点

VC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～8

聚氯乙烯[1]

5℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度 5～10kJ/m2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定剂随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性

二、设计思路及拟要解决的问题 氯乙烯聚合工艺：

在工业化生产氯乙烯均聚物时，根据树脂应用领域，一般采用五种方法生产，即本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合和溶液聚合。

（1）本体聚合法

一般采用“两段本体聚合法”，第一段称为预聚合，采用高效引发剂，在62~75°C温度下，强烈搅拌，使氯乙烯聚合的转化率为8%时，输送到另一台聚合釜中，再加入含有低效引发剂的等量新单体，在约60°C温度下，慢速搅拌，继续聚合至转化率达80%时，停止反应。

本体聚合氯乙烯单体中不加任何介质，只有引发剂。因此，此法生产的氯乙烯树脂纯度较高，质量较优，其构型规整，孔隙率高而均匀，粒度均一。但聚合时操作控制难度大，聚氯乙烯树脂的分子量分布一般较宽。

（2）悬浮聚合法

液态氯乙烯单体以水为分散介质，并加入适当的分散剂和不溶于水而溶于单体的引发剂，在一定温度下，借助搅拌作用，使其呈珠粒状悬浮于水相中进行聚合。聚合完成后，经碱洗、汽提、离心、干燥得到白色粉末状聚氯乙烯树脂。

选取不同的悬浮分散剂，可得到颗粒结构和形态不同的两类树脂。国产牌号分为SG-疏松性（“棉花球”型）树脂和XJ-紧密型（“乒乓球”型）树脂。疏松性树脂吸油性好，干流动性佳，易塑化，成型时

间短，加工操作方便，适用于粉料直接成型，因而一般选用悬浮法聚合的疏松性树脂作为聚氯乙烯制品成型的基础原料。目前各树脂厂所生产的悬浮法聚氯乙烯树脂，基本上都是疏松型的。

（3）乳液聚合法

氯乙烯单体在乳化剂作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引发剂来引发，进行聚合，乳液可用盐类使聚合物析出，再经洗涤、干燥得到聚氯乙烯树脂粉末，也可经喷雾干燥得到糊状树脂。乳液法聚氯乙烯树脂粒径极细，树脂中乳化剂含量高，电绝缘性能较差，制造成本高。该树脂常用于聚氯乙烯糊的制备。因此，该法生产出来的树脂俗称糊树脂。

（4）微悬浮聚合法

像悬浮法那样使用油溶性引发剂，在用乳化剂分散、稳定的细小氯乙烯单体液滴中引发聚合，生成适当粒径的聚氯乙烯乳液，经破乳、洗涤、干燥后得到聚氯乙烯树脂粉末。制备0.1~2μm粒径范围的氯乙烯单体乳液是微悬浮聚合法的关键，一般称这一过程为均化过程。

此法是生产聚氯乙烯糊用树脂的另一种方法，该法生产的树脂具有良好的加工性能，能满足大多数加工的需要，具有乳液法树脂很难达到的某些优良性能。

（5）溶液聚合法

以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶剂，使氯乙烯单体在溶剂中聚合，由于溶剂具有链转移剂作用，所以溶液聚合物的分子量和聚合速率均

不高。聚合得到的聚氯乙烯树脂因不溶于溶剂而不断析出。

此种聚氯乙烯树脂不宜于作一般成型用，仅作为涂料、黏合剂，与乙酸乙烯酯等共聚时使用，是目前各种聚合方法中产量最少的一种方法。

几种方法尽管聚合工艺不同，，但聚合反应机理相同，即都是自由基聚合。在使用这些方法生产的树脂中，以悬浮法产量最大，而且由于悬浮聚合法设备投资和生产成本低，应用领域宽，各种聚合方法的发展方向是逐步向悬浮聚合生产路线倾斜。一些过去采用其他方法生产的树脂品种，已开始采用悬浮聚合工艺生产。

三、聚氯乙烯的生产工艺流程图及原理 分三个工段

1乙炔的制作: 桶装或袋装电石经过破碎机破碎后，由皮带机送到电石大贮斗内，再从电石大贮斗放入加料斗，经计量后借电石吊斗、电动葫芦、电磁振动器连续加入乙炔发生器。电石水解产生的粗乙炔气由乙炔发生器顶部逸出，经喷淋预冷器、正水封进入冷却塔和乙炔气柜。来自发生器经冷却后的乙炔气，进入乙炔压缩机加压，然后经清净塔除去粗乙炔气中的PH3、H2S等杂质，再经中和塔、冷凝器等除去酸和水分。精制后的精乙炔气送往氯乙烯合成转化工序。

2 氯乙烯的合成: HCL—→HCL缓冲罐—→HCL预冷器+乙炔沙封—→混合器—→石墨冷却器—→多孔过滤器—→预热器—→转化器→除汞器—→冷却器—→水洗组合塔—→碱洗塔—→汽水分离器—→机前冷却器—→单压机—→机后冷却器—→全凝器——→水分

离器—→低塔加料槽—→低沸塔—→高沸塔—→成品冷却器—→单体贮槽 3 聚合

C2H3CL+H2O+引发剂+其他—→聚合釜—→料浆排放槽—→料浆槽—→料浆贮槽—→ 料浆进料泵—→节能器—→气提塔—→出料泵—→节能器—→干燥器—→离心料浆槽—→ 进料泵—→离心机—→上下搅拢—→气液干燥铜—→旋风干燥床—→一级旋风分离器—→①二级旋风分离器—→抽风机②旋振筛—→中间料仓—→大料仓—→自动包装线—外卖

3氯乙烯聚合生产的工艺流程<图>

四、PVC制备涉及的原材料简介 1单体

氯乙烯为生产聚氯乙烯主要原料，化学式为CH2=CHCl。

（1） 理化性质

刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC其实是一种乙烯基的聚合物质，其材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。

PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。

注塑模工艺条件

干燥处理：通常不需要干燥处理。

熔化温度：185~205℃ 模具温度：20~50℃

注射压力：可大到1500bar 保压压力：可大到1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。

流道和浇口：所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇

口的厚度不能小于1mm。

典型用途：聚氯乙烯具有原料丰富（石油、石灰石、焦炭、食盐和天然气）、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。聚氯乙烯主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装，快艇护舷，也可生产板材、门窗和阀门等塑料硬制品。

PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3，软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别)，容易变脆,不易保存，所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的 开发应用价值。下文均简称PVC。软质PVC多用来做成真空吸塑薄膜，用于各类面板的表层包装，所以又被称为装饰膜、附胶膜，应用于建材、包装、医药等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为60%，其次是包装行业，还有其他若干小范围应用的行业。

简单地说，盐的水溶液在电流作用发生化学分解。这一过程会产生氯、苛性钠和氢气。精炼、裂化石油或汽油能产生乙烯。当氯和乙烯混合后，就会产生二氯乙烯；二氯乙烯又可以转换产生氯化乙烯基，它是聚氯乙烯的基本组成部分。聚合过程将氯化乙烯基分子连接

在一起组成了聚氯乙烯链。以这种方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末状。它是不能单独使用的，但是可以与其它成分混合生成许多产品。

氯化乙烯基最初是在1835年在Justus von Liebig实验室合成出来的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到20世纪20年代才在美国生产出了第一个聚氯乙烯的商业产品，在接下来的20年内欧洲才开始大规模生产。

聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。

２． 通信管道用PVC管的主要技术要求和指标 ２．１ PVC管的物理、机械和电气特性 2.2.1 PVC管的规格

PVC管的规格应符合表2.2-1的规定。 表2.2-1PVC管、PE子管的规格和误差

外径（mm） 序规格 号 称值 Φ1 110mm Φ3 32/28 32 ±0.3 110 ±0.4 -0.0，2.4 ，+0.2 偏差 -0.0，3.5 1，+0.2 0.0≤3% 称值 许偏差 -0.≤3% 标允许标允（暂定） 壁厚（mm） 椭圆度

对于椭圆度指标，厂商应报出实际测试数值。 2.2.2 外观及气闭 （1）PVC管的外观

PVC管外壁及内壁必须光滑、平整、清洁，不得有任何气泡、裂口、杂质等各种缺陷。PVC管的端面应平滑，并与轴向垂直。

（２）PVC管的连接密闭性

将承口与接口按使用的要求连接，在20℃时管内充 50Kpa水压下保持24h后无渗漏。

2.2.3 PE子管拉伸强度及断裂延伸率 拉伸强度：>8Mpa；断裂延伸率：≥350% 测试方法：GB/8804.2 2.2.4 光损害

2.2.4.1 PVC管、PE子管及配件应具有一定的抗氧化与抗紫外线能力，在无防护的露天下经过４个月的时间后，PVC管的各项主要技术指标仍符合本技术规范书的要求。

2.2.4.2 若部份工程中需要在露天或野外敷设的PVC管，投标方应按具有抗氧化与抗紫外线能力即能抗光损害的生产配方生产并具备能达到30年时间后其各项主要技术指标仍符合本技术规范要求。

2.2.5 冷缩

PVC管从110℃冷却到20℃，其长度变化应≤3%

生产厂商应提供产品从70℃冷却到0℃时的PVC管长度变化率。 测试方法：GB/T6671.2-86

2.2.6 最大牵引负载及最小弯曲半径

PVC管的最大牵引负载及最小弯曲半径应符合表2.2-2的规定。 表2.2-2PVC管的最大牵引负载及最小弯曲半径 序号 １ ２ Φ110mm Φ125mm PVC管的规格 最大牵引负载（N） ≥8000 ≥10000 最小弯曲半径（mm） 5000 5500 测试方法：最大牵引负载为GB/T1040-92；最小弯曲半径为GB5565-94。

2.2.7 抗冲击性

选取10根长50±2mm试样，置于0℃温度下至少2h，锤重1kg，落锤高度1m，试样在同一点冲击3次保证90%不破裂。

测试方法：GB/T6112（或YD/T841-1996） 2.2.8 抗侧压强度

试样长度50±2mm，在1500N／100mm压力下，扁径不小于PVC管外径的70％，卸荷后检测能恢复到PVC管原外径的90％以上，PVC管无裂纹。

测试方法：GB/T97-88 2.2.9 扁平试验

从三根管材上各取长为500±2mm的试样一个，将试样水平放置在试验机的上下平行压板间，以10±5mm/min的速度压缩试样，压至试样原外径的50%时立即卸荷，用肉眼检查三个试样均无裂缝，不分层

为合格。

测试方法：GB/T97-88 2.2.10 环刚度 环刚度：≥10kN/m2

测试方法：YD/T841（或GB97-88） 2.2.11 预期使用寿命 PVC管预期使用寿命：≥30年 测试方法：由投标方提供。 ２．3 供货规格要求 2.3.1 PVC管长度与偏差 （１）PVC管 长度一般应≥6m。

（２）PVC管长度的负偏差为0，正偏差不计入总长度。

2.3.2 颜色

白色，PVC管的颜色应鲜明、不退色。

2.3.3 PVC管外壁上应以1m间隔,PE子管以2m间隔印出以下内容：（具体要求见附件）

A、中国联通广东2007年本地网 B、型号; 生产日期; 厂家

C、报障电话10010 通信线路受法律保护

以上各项标志必须是清晰、永久地（在PVC管寿命期内）印制在

PVC管外壁的全长上，尺码精度应优于每1m±0.01m。印制在PE子管外壁的全长上尺码精度应优于每2m±0.01m。

2.3.4 PVC管的包装

a) PVC管两端应采用特制的端帽密封，以保证在正常运输和存放过程中，不进水或其他杂物。

b) 外层PVC管应包覆塑料薄膜保护。 2.3.5 标签

PVC管供货时，应附有一张制造标签，内容包括生产厂名称与联系地址、项目、产品名称、规格、颜色、生产日期、盘号、产品长度、生产组别、检验人员代号、产品标准号等。

３．质量保证体系 3.1 概述

投标方应采用符合ISO9000系列要求的质量管理系统。 投标方应在履行合同的全过程（从开始供货到最终验收），对所有供货和服务的质量负责。即要保证所有这些供货和服务的质量符合合同中有关技术、交付、验收和价格所规定的要求。

3.2 质量保证系统和要求

投标方的质量保证系统应满足以下要求：

3.2.1 投标方质量保证系统应首先由合同双方之外的第三方确认符合ISO9000系列的要求，在合同履行期间，招标方应得到与该确认有关的所有评估和访问报告的副本。

3.2.2 投标方应提交公司质量手册、厂方的相关质量系统控制以及针对本合同的质量计划。

3.2.3 针对本合同质量计划的第一份正式文件应在签订合同前由招标和投标双方共同认可。该质量计划经认可后将作为合同文件的一部分，以后未经招标方同意不得修改。

3.3 附加质量保证要求

3.3.1 招标方应能在双方商定的时间内与投标方接触，应有机会检查质量系统并及时提出新的要求。招标方还应有权进行现场考察，以就目前状况、具体事宜、进度等与投标方达成协议。

投标方应提供保证招标方代表达到访问目的所必需的各项安排。 3.3.2 招标方应能得到所有相关文件，包括质量和生产检验指标以及合同规定的其它技术文件。以这些文件作为依据来确保质量执行过程与合同规定的质量计划一致。

3.3.3 当投标方认为可以依据文件规定过程完成供货和服务时，应征求招标方代表的同意。招标方代表也认为供货和服务可以结束时，应当签署一份依据性文件。该文件并不停止投标方对合同各项要求的负责，也不修改保证期的开始日期。

４．工厂检验

4.1 招标方有权派遣代表到投标方生产厂进行工厂检验。 4.2 投标方应在厂验开始前提交所有供货PVC管及附件的工厂测试记录，以及本次工厂检验测试程序，其厂验开始日由招标方在合同中确定。

4.3 厂检验将采用随机抽样测试方法，其测试内容由招标方在技术规范书中任意选择。抽样的数量可为每个品种的10%（当每品种PE子管10%不足一盘时，抽测一盘）；当第一批抽样的测试中有不合格时，第二批抽样的数量应加倍；当第二批抽样测试结果仍有不合格时，则认为该批产品不合格。

4.4 投标方应免费为工厂检验提供各种便利条件，包括测试仪表和装置、工具、图纸、参考数据以及其它材料等。

５．验收和检验

5.1 招标方将在货物到达工地后进行现场验收检验，其检验程序将在开始前通告投标方。

5.2 招标方将PVC管及附件安装完毕后在每一工程段上进行验收检测，其程序将在开始前通告投标方。

5.3 上述两个检验的项目将由招标方在技术规范书中任意选择，其检验结果由招标方和投标方双方签字认可。

5.4 在上述两个检验中，若发生任一项指标不符合技术规范书要求，投标方应更换其不合格产品。如果指标不合格系由投标方原因造成，则所有费用由投标方负担，对任何一批到货的质量有异议，招标方有权抽样送国家检验机构进行检验其费用由投标放全部承担。

６．保修期

投标方对所提供的PVC管及附件应实行保修，保修期为到货后２４个月。在保修期内，投标方应无偿更换由于原材料缺陷及制造工艺等

问题而发生故障的PVC管及附件（含货物至最终目的地的运输、保险和伴随货物交运的有关费用）。

７．技术文件

7.1 投标方所提供的技术文件应为中文或英文，并应使用中国国家标准所规定的标准符号和术语。

7.2 投标方至少应提供以下文件：

（１）PVC管及附件主要技术指标的测试记录 （２）PVC管及附件安装（使用）手册 （３）专用工具的使用手册