PVDC生產(chǎn)技術及市場前景分析

（新疆天業(yè)集團研究院，石河子市，832000） 龐曉東 趙新麗

聚偏二氯乙烯（PVDC）即聚1,1-二氯乙烯，是一種具有高阻隔性能的聚合物，其生產(chǎn)方法是在1838年由法國人V·Kegnaulf首次發(fā)現(xiàn)，20世紀40年代由美國DOW化學公司實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并命名為Saran，獲得產(chǎn)品發(fā)明專利。其后的三十年間陸續(xù)有英國帝國化學公司、BASF公司等公司開發(fā)出不同類型的共聚樹脂[1]。PVDC具有優(yōu)良的氣體阻隔性能，是目前公認最好的密封包裝材料。同時也是目前世界上唯一工業(yè)化生產(chǎn)、可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，綜合性能優(yōu)于尼龍和PE。應用領域也涵蓋食品包裝、涂覆材料、藥品包裝、軍品包裝等。實驗數(shù)據(jù)表明[2]，24小時內(nèi)，溫度30.8℃，相對濕度90%的條件下，PVDC、尼龍、PE的透氣率分別為26.4ml、40.3ml、3875～13020ml，可見PVDC的阻氣性能優(yōu)良。

除此之外，包裝行業(yè)通常使用的高阻隔材料還有PEN（聚萘二甲酸二乙酯），它與EVOH類似，在高的相對濕度環(huán)境下，阻氧性能明顯下降，而PVDC則仍能保持較高的阻氧和阻濕性能[3][4]。

1 生產(chǎn)技術

偏氯乙烯的主要生產(chǎn)工藝有氯乙烯氯化法、二氯乙烷法、乙烷氯化法、氯乙烯氫氯化法等。上述各種生產(chǎn)工藝中均需要經(jīng)過氯化和皂化工序，其余工序有所區(qū)別。

1.1 氯乙烯氯化法

在氯化反應過程中，有偏二氯乙烷、均四氯乙烷生成；在堿解過程中，有1,2-二氯乙烷生成。其中1,1,2-三氯乙烷經(jīng)脫除氯化氫生產(chǎn)偏二氯乙烯，這是工業(yè)上普遍采用的方法。根據(jù)所用的堿不同，又可分為氫氧化鈉法、氫氧化鈣法和氫氧化銨法。氫氧化銨法最終產(chǎn)品中無氯化鈣、氯化鈉的副產(chǎn)物，后處理容易[5]。

1.2 氯乙烷氯化堿解法

該法采用1,2-二氯乙烷為原料，在溫度118℃，壓力4.6MPa下，經(jīng)液相氯化成1,1,2-三氯乙烷，反應物除1,2-二氯乙烷和氯氣外，還加入12%乙烯，以加速二氯乙烷的氯化反應。三氯乙烷經(jīng)提純后與稀堿反應，脫除一分子氯化氫制得偏二氯乙烯；粗偏二氯乙烯精制得高純度偏二氯乙烯產(chǎn)品。

1.3 乙烷氯化、熱裂解脫氯化氫法

此法采用乙烷為原料，在426.6℃氯化，產(chǎn)物為含氯化氫、氯乙烯、偏二氯乙烯、氯乙烷、1,1-二氯乙烷和甲基氯仿的混合物，通過精餾將各成分分離。甲基氯仿經(jīng)高溫裂解脫除一分子氯化氫生成偏二氯乙烯，與氯化液合并進行分離提純，獲高純產(chǎn)品偏二氯乙烯[6]。

1.4 氯乙烯氫氯化法

此法采用氯乙烯為原料，與氯化氫加成生成1,1-二氯乙烷；二氯乙烷經(jīng)高溫氯化，所得氯化液產(chǎn)物主要有偏二氯乙烯、甲基氯仿(1,1,1-三氯乙烷)及氯乙烯。副產(chǎn)物有三氯乙烯、順式二氯乙烯、反式二氯乙烯、多氯乙烷及氯化氫。氯化液經(jīng)精餾將上述產(chǎn)物分離，氯乙烯和氯化氫返回加成工序，三氯乙烯作為商品出售，甲基氯仿經(jīng)高溫裂解成偏二氯乙烯，裂解混合物與氯化液合并精餾分離，偏二氯乙烯中加入阻聚劑作為商品出售，1,1-二氯乙烷與1,2-二氯乙烯經(jīng)液相低溫氯化成1,1-二氯乙烷與四氯乙烷，再送入高溫氯化器[7]。

上述各法均先將原料轉化成1,1,1-三氯乙烷或1,1,2-三氯乙烷，然后高溫熱解或堿解或催化熱解，前兩者的缺點是產(chǎn)生較多副產(chǎn)物，同時有大量廢水產(chǎn)生，不利于工業(yè)化應用，而后者在催化劑的作用下能明顯提高產(chǎn)品收率并且不產(chǎn)生廢水，是值得深入研究的方向，目前存在的根本問題是催化劑的失活。

2 聚合技術

由于PVDC軟化溫度高且與其分解溫度接近，與一般增塑劑相容性差，因此難以成型，通常PVDC薄膜多由VDC與VC（氯乙烯單體）或丙烯酸甲酯的共聚物制得。[8]

VDC可以通過本體聚合、溶液聚合、乳液聚合和懸浮聚合等工藝合成PVDC，工業(yè)上常采用乳液聚合和懸浮聚合生產(chǎn)。

乳液聚合：主要生產(chǎn)VDC乳膠，其聚合速度比懸浮聚合快，并且比較容易達到較高的VDC含量，但其缺點是產(chǎn)能低，消耗高，各種助劑殘留較多，難以脫除干凈，生產(chǎn)工藝復雜，目前已逐步淘汰。

懸浮聚合：主要生產(chǎn)PVDC樹脂，反應平穩(wěn)，放熱均勻，制得的PVDC樹脂中VDC含量可以高達80～95%，并且其配方中有損于聚合物性能的組分較少，后處理工序相應簡單，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性好，是目前主要推廣的技術路線。其缺點是聚合速度較慢，分子量難以做高[9][10]。

3 生產(chǎn)及消費情況

3.1 生產(chǎn)情況

20世紀80年代中期，PVDC兩大類型產(chǎn)品——樹脂和乳液發(fā)展到高峰，實際產(chǎn)量為17萬噸/年，后由于新產(chǎn)品EVOH以及雙向拉伸尼龍膜的開發(fā)，PVDC產(chǎn)品的實際產(chǎn)量有所下降。然后，由于PVDC的特異性能和現(xiàn)代包裝技術的發(fā)展及軍品包裝的高要求，使近幾年PVDC的實際產(chǎn)量又有所回升。目前全球PVDC產(chǎn)量約近30萬噸/年[11][12]。

3.1.1 國內(nèi)生產(chǎn)情況

由于PVDC樹脂加工技術難度大，上世紀90年代之前我國一直處于進口狀態(tài)，我國VDC生產(chǎn)裝置都較小，技術比較落后，產(chǎn)品質量不能滿足后續(xù)生產(chǎn)的需要。近幾年經(jīng)過技術人員的不懈努力，國內(nèi)產(chǎn)品的品質已取得了不錯的成績，如巨化集團的SL-15、SL-18、SL-20等牌號，其阻隔性和加工性能已達到美國DOW化學公司Saran168的水平，并且已被多家吹膜廠家所接受[13][14]。

我國現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家有浙江巨化股份有限公司、山東齊魯石化、浙江東陽市野風塑料有限公司、河南雙匯投資發(fā)展股份有限公司等，總產(chǎn)能達到6.8萬噸/年。

3.1.2 國外生產(chǎn)情況

國外主要生產(chǎn)廠家有美國陶氏化學、匹茲堡玻璃板工業(yè)公司、日本旭化成公司、英國的帝國化學工業(yè)公司、加拿大MACRO公司、比利時Solvay公司和法國阿馬科公司、日本吳羽化學公司、關東電化學工業(yè)公司、德國的巴斯夫公司和赫斯化學公司等，其總產(chǎn)量達到20萬噸/年。

3.2 消費情況

發(fā)達國家中，市場上流通的小包裝食品、藥品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等，超過60%采用PVDC包裝。在歐美和日本，PVDC的包裝率約80-90%，而中國、印度等只有不足5%。中國在食品包裝方面使用PVDC處于很低的水平，目前人均消費量僅為0.002kg，為日本的8%。預計未來幾年中國PVDC軟包裝市場的消費量將以數(shù)倍的速度增加。

4 建議與展望

偏氯乙烯是氯乙烯企業(yè)下游具有較高附加值的新產(chǎn)品，其性能優(yōu)良，用途廣泛，在各行各業(yè)擁有著廣闊的應用前景。當前國際上剛進入普及階段，而我國則處于起步階段，人均使用量不及德國及日本的10%，尤其在食品、藥品包裝方面具有相當大的潛力。隨著人民生活水平的不斷提高，人們在確保食品的質量安全的同時，對于新鮮度也越來越注重，PVDC在阻氣性以及保香性方面的優(yōu)點將越來越受到青睞。同時，我國擁有著巨大的人口基數(shù)，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，食品以及藥品包裝材料的高端化普及率將成倍增加，未來幾年國內(nèi)的需求也將成倍增加。面對廣闊的消費市場，氯堿企業(yè)開展PVDC的開發(fā)，將使企業(yè)更具強有力的競爭優(yōu)勢。

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