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聚氯乙烯的介绍(二)

来源:中颜网    日期: 2021-04-16 13:47:56    浏览次数:242

发展前景

聚氯乙烯
1 聚氯乙烯树脂行业发展趋势
我国聚氯乙烯树脂消费主要集中在华南和华东两个地区,广东、浙江、福建、山东和江苏等省份的消费合计约占全国总消费量的 70. 0%,其中,广东和福建省市场需求量最大,但产能不足,进口聚氯乙烯树脂所占比例较高;;江苏、山东和浙江省聚氯乙烯树脂加工工业比较发达,三省的消费量约占国内总消费量的34. 0%; 华北地区产销基本平衡。随着中西部地区开发力度的加强以及大规模基础设施的兴建,中西部聚氯乙烯树脂的消费量将会逐渐增加。
2 需求预测
聚氯乙烯树脂行业属于基础型和能源密集型产业,受需求和能源价格影响较大,同时又是基础化工原料,因此与经济发展关联也非常紧密。从 2012 年的情况来看,由于国内聚氯乙烯树脂产能仍不断减少,而下游需求增长相对缓慢,加之出口受阻,进口增加,因此国内聚氯乙烯树脂企业整体开工率不高,产能闲置数量较大,市场价格也始终保持中低位徘徊,价格波动区间减小,另外,聚氯乙烯树脂期货的上市在一定程度上增加了聚氯乙烯树脂市场价格波动的不确定性。我国聚氯乙烯树脂行业仍将处于一个较为艰难的整合期,将有多种因素影响到我国未来聚氯乙烯树脂的发展。
3 出口问题
① 成本壁垒
PVC 属于基础化工原料,产品差异性较小,在国内完全竞争的市场格局下,成本高低是影响企业竞争能力的最主要因素。由于行业特性,原材料和能源在产品成本中占有较高比重。石油乙烯法的成本主要受石油价格影响;电石法的生产成本主要受电石成本影响,一般而言,电石成本占PVC 成本的70%左右,而电力成本又占到电石成本的60%左右,由于我国西部电力资源丰富,电价相对较低,与东部电石法生产企业相比,西部电石法生产企业在成本方面具有一定优势。而具备资源秉赋,配套电石生产的企业,将构筑更加坚实的成本壁垒。
② 产业政策壁垒
为促进氯碱行业产业结构升级,规范行业发展,按照“优化布局、有序发展、调整结构、节约能源、保护环境、安全生产、技术进步”的可持续发展原则,国家发改委制订发布了《氯碱(烧碱、聚氯乙烯)行业准入条件》,并自2007 年12月1日起开始执行:在产业布局方面要求新建氯碱生产企业应靠近资源、能源产地,东部地区除搬迁企业外原则上不再新建电石法聚氯乙烯项目和与其相配套的烧碱项目;工艺方面要求新建、改扩建电石法聚氯乙烯项目必须同时配套建设电石渣制水泥等电石渣综合利用装置;准入条件还从能耗指标和环保方面对新建项目设定了标准。产业政策的调整大大提高氯碱行业的资金、技术、人才、资源门槛。
③ 规模壁垒
生产PVC所需投资规模较大,固定成本较高,规模效益比较明显。规模大的企业在与供应商的谈判中处于更有利的地位,有利于降低原材料成本。产销量大的企业,市场占有率也相应较高,具有更大的市场影响力,相对更容易获得客户。PVC生产企业一旦产销达到较大规模后,边际成本将逐步降低,并增强抗风险能力。
④ 资金壁垒
同时,随着国家对安全、环保监管的日益严格,氯碱生产装置建设必须配套相应的大型环保装置(如电石路线必须配套电石渣制水泥装置等),资金投入较多,大部分的中小企业一般无力承担。
因此,投资本行业的厂商必须具备强大的资金实力,存在一定的资金壁垒。
印度国内市场对PVC的需求逐年增加,从2009年的170余万吨提高至2012年的220余万吨;但前印度只有5家PVC生产企业国内生产能力125万吨/年。印度Finolex工业公司是印度最大的PVC管道生产商。由于供需并不平衡,存在较大缺口,因此印度平均年PVC进口量达95万吨。同时,印度乙烯基原料缺口也逐年增大,2011年为72.2万吨,2012年为97.6万吨,2013年将达112万吨。据统计,2012年4~9月份,印度PVC进口主要来源于韩国、中国台湾、德国、美国、墨西哥等国家和地区,其中来自韩国和中国台湾两地的PVC进口量均超过20万吨。
Rajesh Deshpande谈到,印度PVC下游产品以PVC管材及配件为主,占该国PVC下游产品总量的43%。2012~2013财年前六个月下游需求增长20%,进口量增长50%。按照该速度发展,到2013年3月,印度国内市场需求将达220万吨,PVC管材的发展速度也将达到两位数。
由于PVC下游消费市场逐年扩大,印度PVC工业迎来较大的发展机遇。据Rajesh Deshpande预测,印度PVC产品下游消费市场的增长源于诸多方面。政府对基础设施建设的投入逐年增加。统计表明,“十二五”期间,印度政府对基础设施建设的投资将达8900亿美元;农村基础设施建设发展基金增加至35亿美元;对农村饮用水及环境卫生投资预算达25亿美元;将投资5300万美元加强灌溉系统建设;在德里—孟买工业走廊,将投资900亿美元建设大型基础设施,其中日本政府赞助45亿美元。
尽管供需缺口大,但由于进口产品具有较大竞争优势,印度PVC行业面临一定的挑战。Rajesh Deshpande坦言,印度PVC行业发展还存在一定的问题:比如用户还未能看到塑料管材相对于传统材质管材的优势;环保人士和民间组织从环境危害角度阐述塑料管材的害处;相关生产企业不注重自身产品质量把关等。因此,印度PVC行业要实现可持续发展,就必须不断开发新产品、新技术,同时注重PVC用品的回收和再利用。
中国尽管拥有全球最大聚氯乙烯生产能力,但由于乙烯价格下跌,2009年乙烯法聚氯乙烯进口量创下新纪录,另一方面,中国聚氯乙烯市场始终处于低开工率状态。2009年上半年,中国进口了约120万吨聚氯乙烯,比2008年全年进口量还多100万吨。随着乙烯价格暴涨,中国电石法聚氯乙烯生产竞争优势显现出来。2009年下半年,中国聚氯乙烯进口量稳步下降,据中国海关数据,11月份进口量只有60646吨。
2013上半年,受行业产能过剩、下游需求疲软等诸多不利因素影响,聚氯乙烯(PVC)行业整体效益表现欠佳,企业处境较为艰难。但聚氯乙烯外贸市场表现抢眼,多项数据较往年同期均有明显恢复性调整。不过业内人士指出,随着美国聚氯乙烯工厂开工率提升,预计我国聚氯乙烯对外贸易将呈现进口量恢复性增长、出口量稳中萎缩的局面。
据中国氯碱工业协会统计,截至2013年6月底,国内聚氯乙烯(含糊树脂)产能为2392万吨/年。其中2013年上半年聚氯乙烯新增产能为86万吨/年,退出35万吨/年,净增51万吨/年,退出产能全部为电石法生产装置。行业整体产能扩张速度已有明显放缓,但产能稳中有增的趋势仍在延续。
出口方面,1~5月份我国聚氯乙烯累计出口量较去年同期大幅增长152.4%。从流向来看,最大出口消费市场是印度;出口至俄罗斯的货源数量则增速放缓,居第二。
此外,金融危机暴发以来,全球市场、贸易环境发生了很大改变,各国贸易保护主义抬头,针对我国企业产品的贸易摩擦显著增多。

PVC理化性能

PVC(聚氯乙烯)塑胶原料
本色为微黄色半透明状,有光泽。透明度胜于聚乙烯聚丙烯,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。稳定;不易被酸、碱腐蚀;对热比较耐受。
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%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)、机械强度电绝缘性良好的优点。
聚氯乙烯对光、热的稳定性较差。软化点为80℃,于130℃开始分解。在不加热稳定剂的情况下,聚氯乙烯100℃时即开始分解,130℃以上分解更快。受热分解出放出氯化氢气体(氯化氢气体是有毒气体)使其变色,由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,最后发脆。这就是一些PVC塑料时间久了就会变黄、变脆的原因。
具有稳定的物理化学性质,不溶于水、酒精汽油,气体、水汽渗漏性低;在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50-60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液,具有一定的抗化学腐蚀性;对盐类相当稳定,但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂
HPVC/SBR共混型热塑性弹性体
工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构,但也包含一些结晶区域(约5%),所以聚氯乙烯没有明显的熔点,约在80℃左右开始软化,热变形温度( 1.82MPa负荷下)为70-71℃,在加压下150℃开始流动,并开始缓慢放出氯化氢,致使聚氯乙烯变色(由黄变红、棕、甚至于黑色)。
工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内,相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万,数均相对分子质量在4.55-6.4万。硬质聚氯乙烯(未加增塑剂)具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性,可以单独用做结构材料,应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料。
材料性质
密度:1380 kg/m3
杨氏弹性模量(E):2900-3400 MPa
拉伸强度(σt) :50-80 MPa
断裂伸长率: 20-40%
玻璃转变温度:87℃
熔点:212℃
软化温度: 85℃
导热率(λ): 0.16 W/(m·K)
热膨胀系数(α):8×10-5 /K
热容(c):0.9 kJ/(kg·K)
吸水率(ASTM): 0.04-0.4
折射率:1.52~1.55
聚氯乙烯的最大特点是阻燃,因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体,例如二恶英
聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键二烯烃,然后在400-470℃发生碳的燃烧。
它是世界上产量最大的塑料产品之一,价格便宜,应用广泛,聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂,聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂,可制成多种硬质、软质和透明制品。
纯的聚氯乙烯的密度为1.4g/cm3,加入了 增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般为1.15-2.00g/cm3。
硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力,可单独用做结构材料。
软质聚氯乙烯的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加,但脆性、硬度、拉伸强度会降低。
聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能,可作低频绝缘材料,其化学稳定性也好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出HCL气体,使聚氯乙烯变色,所以其应用范围较窄,使用温度一般在-15~55℃之间。
PVC的硬度值Pa(帕)和邵氏(shore)硬度的换算如下:
Pa(帕)
Shore邵氏硬度(肖氏硬度)
45
89±2,87~91A
50
86±2,84~88A
55
83±2,81~85A
60
80±2,78~82A
65
78±2,76~80A
70
75±2,73~77A
75
72±2,70~74A
80
69±2,67~71A
PVC硬度对照表
帕氏硬度
厚度
邵氏硬度测试值
平均硬度值
30P
6mm
93-96 °
94.5 °
35P
6mm
87-93 °
90 °
38P
6mm
89-90 °
89.5 °
40P
6mm
88-90 °
89 °
45P
6mm
84-90 °
85 °
50P
6mm
82-83 °
82.5 °
55P
6mm
70-80 °
79 °
60P
6mm
74-76 °
75 °
65P
6mm
73-75 °
74 °
70P
6mm
72-74 °
73 °
75P
6mm
70-70.5 °
70 °
80P
6mm
67-68 °
67.5 °
85P
6mm
64-66 °
65 °
90P
6mm
63-64 °
63.5 °
95P
6mm
58-60 °
59 °
100P
6mm
57-59 °
58 °
110P
6mm
54-56 °
55 °
另一个硬度对比表
Pa
邵氏硬度
30
95±2
45
90±2
50
88±2
60
84±2
70
80±2
80
76±2
90
72±2
95
68±2
105
64±2
注:邵氏硬度值为15秒读数

成型条件

硬质PVC

料管温度:160-190℃
模具温度:40-60℃
干燥温度:80℃×2h
射胶压力:700-1500kg/cm2
密度:1.4g/cm3
成型收缩度:0.1-0.5%
肉厚:2.0-50.mm
吸水率(24h):0.1-0.4%
融度软化点:89℃
热变形温度:70℃

软质PVC

料管温度:140-170℃
模具温度:40-60℃
干燥温度:80℃×2h
射胶压力:600-1500 kg/cm2
密度:1.4 g/cm3
成型收缩度:0.1-0.5%
肉厚:2.0-50.mm
吸水率(24h):0.1-0.4%
融度软化点:85℃
热变形温度:55℃

材料加工

聚氯乙烯塑料形态各各异,差别很大,加工方法也多种多样,可压制、挤出、注射、涂层等。聚氯乙烯树脂的颗粒大小、鱼眼、松密度、纯度、外来杂质、孔隙率对加工性有都有影响;糊树脂则应考虑糊料的粘度和胶化性能。
聚氯乙烯为无定形高聚物,收缩率小。粉料加工前宜预热以排除水分,增强塑化效果,防止气泡。而且PVC极易分解,特别是在高温下与钢、铜接触更易分解(分解温度200度)。成型温度范围小,必须严格控制料温。使用螺杆式注射机及直通喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料。模具浇注系统应粗大,浇口截面宜大,模具应冷却,模温30-60℃,料温160-190℃。
在玻璃化温度(Tg,80℃)以下,聚氯乙烯为玻璃态;在Tg→粘流温度(Tf,约160℃)呈高弹性橡胶状,有可塑性;在 Tf→热分解温度(Td)为粘流态,温度越高,流动越容易。当温度超过Td,PVC分解出大量的氯化氢(HCl),材料丧失了化学稳定性和物理性能,因此 Td是加工成型的上限温度。由于聚乙烯分子间作用力大,Tf很高,甚至接近分解温度,因此需要加入增塑剂以降低Tf。另一方面也需要加入稳定剂,从而提高PVC的Td,才能进行加工成型。
玻璃化温度(Tg)只与分子链链段结构有关,与分子量关系不大,而粘流温度(Tf)是大分子开始运动的温度,与分子量大小有关,分子量越大,Tf越高。因此对某些加工成型(如注射成型)来说,有必要适当降低树脂的分子量。根据分子量的大小不同,国产悬浮聚氯乙烯树脂分为1-7级,序号越大,分子量越小。XJ-4(XS-4)至XJ-7(XS-7)型树脂常用于制造硬管、硬板等,其它型号较低,分子量较大的树脂,因Tf较高,需加入大量增塑剂使Tf降低,故常用于制造软制品。平均聚合度在1000以下的聚氯乙烯称作低聚合度聚氯乙烯,具有较好的加工性能,在加工过程中可少加增塑剂,这样不会由于增塑剂的迁移而使制品加速老化。低聚合度聚氯乙烯制品具有较好的透明度,广泛地应用于建筑材料、食品及药物包装材料以及代替有机玻璃制品。

聚氯乙烯熔体属非牛顿型的假性流体,剪切速度越大,表观粘度越小,且变化相当灵敏。升高温度,粘度降低不多,即使塑料在分解温度以下,但因长时间处于较高温度,也会起热及氧化降解现象,而影响其性能。所以改善聚氯乙烯熔体的流动性应主要考虑增大剪切速率(增大压力)。实际上,加大外作用力有助于大分子的运动,使Tf有所降低,大分子能在较低的温度下流动。

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