第1章　绪论

1.1　PVC及其发展前景

1.1.1　PVC及其用途

聚氯乙烯（PVC）[CAS号：900-86-2]可由氯乙烯单体（VCM）通过自由基聚合合成：

　

　

（1-1）

商品PVC的聚合度n为625～2700左右，重均分子量Mw为39000～168000，特性黏度为0.51～1.60dL/g，K值为49～91。不同分子量的PVC具有不同的用途，低分子量PVC用于注射成型薄壁零件，高分子量PVC用作软制品。

基于其独特的结构，PVC具有强度高、耐腐蚀、耐候、难燃、绝缘性好、透明性高以及与范围广泛的各种添加剂相容性好等独特性质，通过配合适当的添加剂和使用适当的工艺和设备可生产出各式各样的塑料制品，包括管材、管件、板材、型材、片材、中空瓶子等硬制品和膜、管、鞋、玩具、电线电缆料、人造革等软制品，广泛应用于工业、农业、建筑、日用品、包装、电气电力、公用事业等领域。PVC的主要用途见表1-1[1]。

2010年欧洲PVC塑料产量按应用行业和制品类型的分布[2]见图1-1。

1.1.2　PVC的历史回顾

PVC的历史可追溯到近180年前的1835年；大概80年后，人们看到了这种高分子材料的工业价值，再过大概15年，即20世纪30年代初，PVC实现了商业化。与PVC相关的重要历史事件[3]见表1-2。

想了解更具体的PVC发展史，可参阅文献[4，5]。

1.1.3　PVC的产销状况

PVC的工业化生产始于20世纪20年代末，产品为VC与乙烯醚和丙烯酸酯共聚物。在此之前，由于加工性差又未找到有效的稳定剂，PVC的发展受阻。在1930～1936年间，美国的Union Carbide和德国在Bitterfeld的IG Farben公司实现了年产量为几百吨的均聚PVC工业化生产。从此，PVC开始稳步增长。世界PVC产能和消费的增长情况[3]见表1-3。

目前，PVC是仅次于聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）的第三大类塑料。有关的预测都指出，PVC和其他塑料材料将会呈现继续增长的趋势。1990年后世界塑料需求[2]见表1-4。

2009年世界PVC产能和消费的地区分布[6]见图1-2。

由图1-2可见，中国已成为世界头号PVC产销大国。

1.1.4　PVC的发展前景

PVC的发展曾因其可能对环境和健康有严重危害而受到影响。但是，近年来的大量调查研究表明，PVC对环境和健康的危害，如二英、酸雨、重金属及DOP环境荷尔蒙危害，并没有像曾经指出的那么严重，而更客观的情况可能是，PVC实际上比其他替代物对环境和健康更无害。

氯的任何利用，包括PVC的生产和应用，都曾受到一些环境组织的攻击。他们试图叫停许多相关行业，其理由是，包括PVC在内的含氯化学品是二英污染的根源。然而，根据Summers[1]的介绍，含氯化合物实际上无所不在，在人类诞生之前就已存在。这是因为，包括二英和呋喃类化合物在内的有机氯化合物，可由燃烧木材和其他植物质产生，也是森林火灾的自然副产物。已有研究指出，在湖泊沉积物中发现的二英和呋喃类化合物可追溯至1860年[7]；从格陵兰岛冰核中提取的样品含有可追溯到1869年的氯[8]。注意到自然界广泛存在大量含氯化合物，就可明白，试图通过禁产氯产品以消除环境中的含氯化合物不仅是于事无补和代价高昂的，而且会让世界失去对社会健康和福祉很重要的好几百种产品，并可能还使环境变得更糟。

有关的研究已指出，PVC工业并不是二英的主要来源，而且由PVC工业释放的二英还在不断降低[9]。Kulkarni等[10]已对二英类化合物来源进行了综述。美国二英类化合物的来源见表1-5。

氯乙烯（VC）单体的生产过程会产生一种称为“重副产品”的高分子量副产物，其中含二英类化合物，但含量一般在10-9级，而且可以消除且不会向环境排放。与PVC有关的二英排放如果存在的话，主要来源于焚烧或废水。但是，由美国机械工程师协会资助的一项研究分析了遍及全世界的115套大规模商业焚烧装置的超过1700个测试结果，发现燃烧排放的二英与废料的氯含量不存在相关性。相反，该研究指出，燃烧器的操作条件是二英形成的关键影响因素[11]。这项研究证实了其他一些相关研究，包括美国纽约政府能源和发展局在1987年进行的研究的结果。这些研究均显示，PVC的存在与否对焚烧过程产生的二英量无影响[12]。

有关的研究业已表明，PVC也不是酸雨的主要来源。这是因为焚烧炉洗涤系统可以清除焚烧PVC塑料和其他含氯化合物或材料所产生氯化氢的约99%[13]。市政焚烧炉通常被认为是酸雨的主要原因。但实际上，由火力发电厂燃烧化石燃料产生的二氧化硫和氮氧化物以及汽车尾气才是酸雨的真正原因[14，15]。有研究显示，在欧洲和日本的酸雨中，只有0.02%可归因于PVC焚烧[16]。

另外，欧洲聚氯乙烯制品委员会的实验研究证明，废弃PVC制品不容易分解，即便有一定数量的增塑剂和稳定剂能释放到土壤中，但其释放量极有限，对环境不会造成危害。

还有一点也值得注意，因为氯原子作为标识使其可以由机器从其他类型塑料中自动分离，PVC较易回收利用。

因此，一些环境学家正在以新的眼光看待PVC，因为生产和加工PVC的能耗比其替代物要低40%左右，有利于降低“温室效应”。英国学者约翰·爱克尔顿就说：“由于有利于节约能源，PVC有可能作为环境友好材料在21世纪再度兴起”[17]。

近年，对PVC从防止气候变暖、资源有效利用等视角进行了重新评价，结果表明PVC材料的科学、合理利用，是符合低碳经济原则的，也是对循环型社会建设有贡献而需发展的品种之一。首先，与PE、PP、PS等塑料相比，PVC焚烧CO2排放少，见表1-6（CO2发生量是完成燃烧时经碳换算的发生量）。

其次，与PE、PS、PET相比，PVC制造时，能源消耗也少，见表1-7。

同样重要的是，PVC分子中氯含量高达57%，这意味着，与100%以石油为原料的其他通用树脂相比，发展PVC给石油等化石燃料资源造成的负荷要减少一半以上。

综上所述，并考虑到其广泛而重要的用途，可以预期，如果能够有效解决热稳定剂及其他添加剂的环保化问题，PVC还将具有广阔的发展前景。