聚偏二氯乙烯的生产和应用
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聚偏二氯乙烯的生产和应
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专业：轻工技术与工程指导教师：黄俊彦
学生姓名：刘晨阳班级-学号：15108220001166
2015 年12 月
聚偏二氯乙烯的生产和应用
摘要：综述包装新材料聚偏二氯乙烯（PVDC）的生产工艺以及在当前包装领域中的应用、以及相比于传统材料的优点和对PVDC发展前景的讨论。
关键词：聚偏二氯乙烯生产发展前景
聚偏二氯乙烯（简称 PVDC）是偏二氯乙烯（VDC）与氯乙烯（VC）、丙烯腈、丙烯酸和甲基丙烯酸酯类等其他单体聚合所得的一种阻隔性高、韧性强以及低温热封、热收缩性和化学稳定性良好的理想包装材料。
除具有塑料的一般性能外, 还具有耐油性、耐腐蚀性、保味性以及优异的隔氧、防潮和防霉性能，可直接与食品进行接触等性能，同时还具有优良的印刷性能，被广泛应用于肉制品、方便食品、奶制品、化妆品、药品以及五金制品、机械零件、军用品等各种需要有隔氧防腐、隔味保香、隔水防潮、隔油防透等阻隔要求高的产品包装等，开发利用前景十分广泛。
1 PVDC的生产工艺
PVDC主要是由偏二氯乙烯(VDC)经聚合工艺加工制成。
VDC的生产一般有三种方法,即氯乙烯氯化法、抓乙烯氢氯化法和二氯乙烷氯化法。
(l)氯乙烯氯化法以氯乙烯为原料,与氯气进行氯化反应,生成l,1,2-三氯乙烷,后用碱液碱解,精馏后可得高纯VDC产品。
(2)抓乙烯氢氯化法以氯乙烯与氯化氢为原料进行氢氯化反应,生成1,1-二氯乙烷,再与氯气进行高温氯化反应,生成VDC和甲基氯仿,甲基氯仿再经高温裂解成VDC。
(3)二氯乙烷氯化法以乙烯氯化或氧氯化生成1,2一二氯乙烷,再氯化制得1,1,2-三氯乙烷,后碱解得VDC。
国内目前还是以电石乙炔为原料,成本高,三废大。
制成的VDC聚合方法主要有两种。
一种是乳液聚合法，另一种是悬浮聚合法。
1.1乳液聚合法
乳液聚合法是以无机过硫酸盐和偶氮二异丁腈等为引发剂，先将软水、乳化剂、引发剂投入聚合釜中，用氮气置换抽真空合格后，然后将 VC 和 VDC按一定的比例投入聚合釜，在 40-50℃下聚合反应3-4h 后再补加一定量的 VDC 单体，当聚合体系压力降到一定范围时，终止反应进行脱析。
加碱破乳，然后进行离心、干燥、过筛制得粉体的 PVDC。
与悬浮聚合法相比，采用乳液聚合生产PVDC，反应时间短，聚合温度易于控制，聚合物分子量高且组成较为均匀，分子量分布较窄，粒子大小易于控制，可以获得比较理想的不同组分的共聚物。
乳液法生产的PVDC 一般为粉体树脂，VDC 的含量要求低于 70%（质量分数）。
但其产能较低，消耗高；各种助剂的残留量高，难以被有效地脱除，使聚合物的性能有所下降，且生产工艺复杂，目前正在被逐渐淘汰。
1.2 悬浮聚合法
悬浮聚合法是生产 PVDC 的主要方法。
该法的生产操作工艺过程是将偏二氯乙烯单体、共聚单体和引发剂的混合物，在分散剂的作用下，通过搅拌的剪切作用力在水相中分散成一定大小的液滴，在一定温度下液滴内引发剂引发成自由基，从而引发聚合反应。
在聚合反应进行到一定阶段，调整聚合温度，加入第二引发剂，并保持此温度进行聚合。
第二聚合反应时间比第一聚合反应时间要长 4-5 倍，聚合反应为放热反应，反应热由夹套中的循环冷却（冻）水除去，聚合反应完成后，将浆料送到汽提釜中，闪蒸回收未反应的 VDC 和VCM，回收单体经分离提纯后再送去聚合，脱除单体的浆料经水洗、离心干燥后即可成品包装。
由于偏氯乙烯和氯乙烯共聚时，2 种单体的竞聚合率不同，容易使树脂的组成发生漂移。
因此为了控制 VDC-VC 悬浮共聚的组分，在反应过程要改变聚合温度曲线和搅拌曲线，适当控制聚合转化率，以防止分子量分布过宽。
VDC-VC 共聚时最好采用EHP、DCPD、IPP 等高效引发剂，这类引发剂的链转移作用小，可使树脂的聚合度较高。
采用悬浮法生产PVDC，反应平稳，放热均匀，可以制得 VDC 含量很高（质量分数一般在 80%-95%之间）的树脂，而且各种水溶性的添加剂和单体的残留量少，其性能优于乳液聚合的树脂，被广泛用于食品保鲜薄膜、高阻隔性能的膜具和片材；其缺点是反应时间长，树脂的分子量分布宽，树脂中 VC 和 VDC 的组分难以控制，分子量难以做高。
2PVDC在包装领域中的应用
PDVC是一种无毒无味、安全可靠的高阻隔性材料。
除具有塑料的一般性能外,还具有耐油、耐化学药品腐蚀及优异的防潮、防霉、可直接与食品接触等性能,同时还具有优良的印刷性能。
2.1PVDC在冷却肉包装中的应用
目前对于冷却肉的包装技术主要有三种，一种是气凋包装技术，也称气体置换包装，通过用合适的气体组成替换包装内的气体环境，来改变包装内的气氛使肉品处于空气不同组成的环境中，从而起到抑制微生物的生长和繁殖，延长保鲜期的作用；第二种是真空包装技术，通过抽真空形式，使包装紧贴肉品，抑制肉品中水渗出，同时阻隔氧气，抑制细菌繁殖，提高肉品的安全性；第三种是高阻隔包装，目前世界公认的三大高阻隔材料是 PVDC，EV-OH和PAN，在性能上，PVDC 的各项参数要略逊色于EV-OH，单其成本仅是EV-0H的一半，并且高阻水性可使包装食品保持独特风味和新鲜口感,低气体透过率可保持香味完全的性能。
使用PVDC共挤出薄膜包装冷却肉,可以延长肉的保鲜期。
冷却肉包装用到 P V D C 塑料，不是单纯的PVDC薄膜，而是以PVDC为阻隔层的多层共挤薄膜，选用偏二氯乙烯和丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯腈共聚物做阻隔层，与其他耐磨材料，热封材料等通过共挤出的工艺制成的。
这种薄膜具有极高的氧气阻隔性，氧气透过率＜ 50 ml/m2、atm、24h、23℃、65%RH，极高的水蒸气阻隔性，水蒸气透过率＜ 5g/m2、atm、24h、23℃、90%RH。
目前国际上比较通用的结构是 PE/tie/PVDC/tie/PE和 PE/tie/PA/tie/PVDC/tie/PE 五层和七层结构。
气调包装技术所用的多层共挤高阻隔薄膜主要用流延和吹膜法制的，不具备收缩性，厚度一般在90 ～1 5 0 μ m ，具有较高的透明度和抗穿刺强度，通过改变包装内部的气体环境，起到抑制微生物繁殖的作用。
真空收缩包装主要用多层共挤双泡法吹膜制得，利用 PVDC 做阻隔层，与其他特殊的材
料双泡法经共挤出，产品收缩率在 35 ～45% 左右，利用收缩薄膜的遇热急缩性，使得紧贴肉制品表面，可防止水分渗出，厚度一般在 50～90 μ m。
这些结构的PVDC 共挤薄膜，中国从上世纪 90 年代末就有洛阳春都、河北秦皇岛、邢台等企业进行过生产科研，但截至目前还没有实现国产化。
中国少量企业正在使用的高阻隔包装材料，完全依赖于进口。
目前，我国对于PVDC的应用只占到肉品包装的1％，而且只是用在牛羊肉的出口包装上，未来在这一包装领域，还存在着很大的市场。
2.2PVDC在药品包装中的应用
PVDC涂布膜所具有可热封性、适印刷性、高阻隔性、高透明性；一般药品的包装都要求避光阻湿包装, 否则易氧化、受潮,药片变黄, 产生某种化学聚合物而失去药效，而PVDC的这些性质恰好可以对内装的片剂起到相应的保护作用。
PVDC涂层用VC片材 , 可以提供良好的阻湿性、耐由性、耐溶剂性及阻氧、水蒸汽、二氧化碳性, 满足药品对包装材料的阻隔要求。
随着医药改革条文的逐步出台和政策到位,以及针对临床的使用剂量特点, 改进药品包装剂量已是当务之急，而PVDC由于其较好的包装性能以及适中的价格，在可选的包装材料中脱颖而出，在药品包装中占据了很大一部分比重。
3PVDC材料的未来发展展望
随着 PVDC 树脂的国产化及规模化，其价位不足 EVOH 的一半，与铝箔相比应用成本也可降低20%。
因此，用这种材料包装产品具有优异的性价比。
目前全球能源危机，原油价格居高不下，所有石化产品的价格一涨再涨，给下游的厂家与消费者造成不小的成本压力，而 PVDC 产品的价格却基本稳定，主要原因是：生产 PVDC 树脂需要的基础原材料为 Nacl、石灰石、VCM，前两种原料在 PVDC 树脂中占很大比例。
全球各地资源丰富。
随着中国PVDC 树脂的国产化及其规模的扩大，PVDC 树脂的成本将基本稳定，这对疲于应对包装材料涨价的厂家来说也许是一个很好的选择。
另外，开发功能性 PVDC 树脂有着诱人的市场前景。
现在，国内生产药品包装用 PVDC 复合片材料价位相当的客观，而且处于攀升的趋势，其边角料的回收价格也处于较高的程度。
目前我国只有浙江巨化股份有限公司、浙江东阳市野风塑胶有限公司以及河南双汇投资发展股份有限公司、日本吴羽化学公司以及日本丰田通商株式会社在江苏南通建设的生产厂家等少数厂家生产，产量还不能满足国内实际生产的需求。
为此，国内聚氯乙烯生产厂家可以考虑充分利用其具有氯乙烯等原料的优势，加快生产开发PVDC 产品，以满足国内需求。
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