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PVC工业的发展现状和市场前景怎么样?
[2019-08-12]

PVC工业的发展现状和市场前景怎么样?



1.概述

聚氯乙烯[poly(vinyl chloride),PVC]是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线形聚合物,分子式为-(CH2—CHCL)n-,是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。聚氯乙烯首次文献记录出现在1872 年,德国的E.Bauman发现盛有低黏度液体氯乙烯的玻璃封管暴露在阳光下会析出白色粉末。该粉末在130℃以上熔融并同时降解;1912年德国格金海电化厂的Fritz Klatte 开发了由乙炔和氢氯酸合成氯乙烯的可工业化工艺路线。

并在1915 年发现有机过氧化物可引发氯乙烯聚合;1935~1936 年德国法本(I.G.Farben)公司首先实现了PVC 的乳液法工业化生产;194O年美国化学家Waldo Semon开发成功悬浮法PVC,制成了软质PVC浴帘,并在其所在的B.F.Goodrich 公司实现了工业化。20世纪50年代,法国saint Gobain公司发明了本体法PVC。

PVC工业品为白色或浅黄色粉末。相对密度1.36,氯含量56%~58%。PVC具有耐酸碱性、耐磨性、电绝缘性好以及难燃、自熄等优点。但FVC 的热稳定性差,加热至140℃即会分解释放氯化氢,而通常加工温度要在160~180℃以上,因此,进行成型加工时,必须加入热稳定剂。PVC软化温度低,使用温度限在80℃以下。低相对分子质量的PVC易溶于酮类。酯类和氯代烃类等溶剂,高相对分子质量品种则难溶于上述溶剂。

工业上,用于合成PVC树脂的氯乙烯单体可以通过石油或煤两条不同原料路线生产,所得的氯乙烯进而可采用本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合涤制得PVC,但一般多用悬浮法制得粉末状树脂,约占FVC总产量的80%,其次用乳液法制得糊状树脂。

PVC 树脂的质量以粒度和粒度分布、相对分子质量和相对分子质量分布,表观密度,孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等来表征。

PVC生产工艺成熟、成本低、较易加工成型,可用注塑、挤塑、中空成型、压延成型、压塑、旋转成型、蘸塑等加工方法制成PVC制品。

2.PVC树脂工业的发展现状

PVC是世界五大通用塑料之一,在全球范围内,PVC树脂的需求量列于聚乙烯、聚丙烯之后居第3位;而在中国其消费量已经升至第一位。

近年,世界石油涨价,给中国其消费量已经升至第一位。

近年,世界石油涨价,给中国乙炔法PVC产能在短期内得到了极大的扩张。2005年我国PVC树脂总产能约为8772kt/a,已经超过美国,居世界第1位;2008年产能跃升到15810kt/a,继续稳居世界第一位。

中国经济的发展,特别是城市化和房地产业的发展,使PVC建筑材料在中国获得极大的发展机遇,其需求量大幅度增长;另外,交通运输、通信等领域对聚氯乙烯树脂的需求也呈高速增长态势。中国PVC树脂工业仍有较大的发展空间。

3.PVC制品工业的发展现状

PVC制品可根据是否添加增塑剂及添加量的不同,分为硬质、半硬质和软质制品。软质PVC可用做电线电缆包覆和其他绝缘材料以及薄膜等,还可用于制造人造革、鞋底、泡沫塑料和软管等;硬质PVC(PVC-U)可用做建材(如板材、管道、门窗异型材、贮槽、吸收塔等),包装制品(如瓶、盒、泡罩包装、医药包装等);此外,还有许多有待开发的应用领域。

(1)PVC异型材

PVC异型材是PVC的一个重要应用领域。PVC塑料门窗节能、节材、耐气侯性及防腐性好,符合环保要求,降低能量损耗。由于PVC异型材本身热导率小和异型材门窗的多腔室结构,它的保温保冷性能优异,如在建筑采暖领域,采用塑料门窗比采用普通钢门窗能耗可节省17%左右。为此,PVC异型材门窗在建筑节能和减少二氧化碳排放方面获得了越来越多的认可。

PVC异型材在欧洲,尤其是德国,应用较早,也较为普遍。西欧各国PVC消费量的30%~60%用于门窗异型材。

日本为了削减二氧化碳排放量,正提倡使用绝热效果好的PVC窗框;对现有旧房也提倡用PVC窗框改建,从而促进了PVC异型材的增长。

日本独栋住宅和公寓加在一起约有4700万户,如果全部采用PVC材料改建,每年可减排二氧化碳约35000kt,效果非常明显,受到相关政府部门的关注。2006年开始,计划大幅增加通过NEDO(新能源·产业技术综合开发机构)的助成制度或预算。

综上所述,在当前全球防止气候变暖的环境问题日益引起各国政要关注之时,异型材门窗的应用将有新的应用潜力。

建筑是我国耗能的三大领域之一。建筑能耗占我国总能耗的约1/4,其中外墙保温、屋顶隔热、门窗散热占房屋能源浪费的50%,为此,冬季北方采暖、南方夏季制冷的建筑中国,能源浪费很大。在建筑保温性能上我国门窗能耗是发达国家的2.2倍,外墙能耗是发达国家的4倍。目前国家要求外墙热导率从0.8~1.16W/(m·k)降至0.45~0.6W/(m·k),窗从3.5W/(m·k)降至2.8W/(m·k),节能型住宅耗标煤由25.2kg/㎡降至8.82kg/㎡。这正是中国PVC建筑材料发挥特长的好机遇。

1990年前,中国塑钢门窗占建筑门窗的比例不足1%,据轻工口统计,1990年异型材的实际产量仅为13kt(另有统计为50kt);1993年塑钢门窗占建筑门窗的比例也仅占3%,但是1996年的比例已达到5%~6%,1999年更达到15%;据中国建筑金属结构协会塑料门窗委员会估算,2001年,全国塑料门窗异型材行业生产能力已经超过1600kt,型材产量接近1000kt,全国塑料门窗行业完成门窗产量1亿平方米,进入产业化发展新阶段。2005年,中国塑料异型材有生产企业350家,生产线4300条,总能力3550kt/a,生产量1800kt/a。2007年中国塑钢门窗在建筑门窗中的市场占有率达到55%,异型材生产能力达到4000kt/a,生产量达2300kt/a。2008年,由于受国际金融危机、国际国内应用市场萎缩、出口退税率降低、行业内的无序竞争激烈以及房地产市场新建宅总量的萎缩等多方面因素的影响,国内塑料异型材制品实际产量与预计产量相比缩减了约50万吨。

(2)PVC管材

塑料管材是PVC的另一个主要应用领域。塑料管材材料包括PVC、PE、PP、PB、ABS、PA和不饱和聚酯增强塑料等,其中,PVC-U为占第1位的材料。2003年全球范围塑料管材用量2500kt,其中,PVC管材用量约占62%。

中国塑料管材生产厂家多达数千家,生产能力已经达到4500kt,产量超过万吨的企业就有100家左右。近年中国塑料管道行业的高速发展主要得益于需求的增长,市政及建筑给、排水管道为塑料管道的主要应用领域,农用(饮用水、灌排)管道业保持高速增长,市政排污、燃气、供暖、城市非开挖施工、工业、通信、电力、矿山等许多领域。

PVC管材中硬管(PVC-U)占绝大部分,约为90%,主要用于给水、排水和护套等用途。PVC-U管大约40%用于各种排水用途,其中以建筑物内用管占大部分;30%左右用于给水领域;20%左右用于各种护套管。另有10%左右的软管和复合软管,主要用于输送液体、粉体、气体以及混合物等。

(3)PVC电线电缆

用于电线电缆的绝缘和护套材料有PVC、PE、交联PE和橡胶等,其中,PVC具有价格低廉、阻燃性好、易加工、硬度可调节范围广、电绝缘性好、耐油、耐化学试剂等优势,使它长久以来成为电线电缆行业使用数量最多的塑料品种。但是,20世纪末以来,一些发达国家对PVC 材料以及PVC 电线电缆中使用的含铅热稳定剂提出了疑问,有的国家甚至提出了全面禁止使用PVC 电缆的法令,从而影响了PVC 电线电缆行业的发展,生产有下降的趋势。

世界电线电缆行业比较集中,至2006 年,经过兼并重组等,世界最大的3家电线电缆企业是:意大利比瑞利电缆(Pirelicable) 公司,年销售40亿欧元;日本住友电缆公司,年销售30亿欧元;法国耐克森公司,年销售25亿欧元;3家企业占世界25%的市场份额。

中国电线电缆行业共有企业6000 家以上,其中规模企业2700 家以上;生产200多个品种,2500多个型号规格。2006年,中国电线电缆总销售量达到貂00 亿元,成为中国仅次于汽车行业的第二大行业;生产量按价值计,仅次于美国,居世界第二;产品品种满足率已高达95%以上,国内市场满足率己高达90%以上。2007 年,国内PVC电线电缆产量约700kt。

表1.8为近年中国电线电缆进出口量(包括各种材料)一览。由衷1.8可见,中国电线电缆出口量较大。

值得注意的是,尽管无卤PE电线电缆取代PVC材料的呼声越来越高,但由于PVC 的综合性能较好,在短期内取代可能性不大。要完全禁止PVC 的实验更是不现实的。开发新型不含卤素和无铅化的环保型电线电缆虽是发展方向,但是尚有不少技术问题有待解决。

(4)其他PVC软制品

如前所述,PVC 塑料制品基本上分为硬质制品和软质制品两类。尽管电线、电缆属于软质制品的范畴,但由于电线、电缆品种的特殊性,人们习惯上还是把电线、电缆品种单列。因此,按惯例本节介绍的软质PVC 制品尽管也是指PVC 电线、电缆外的品种,但应注意,在PVC树脂的消费数据中还是包含了电线、电缆品种的。

目前,全球PVC 消费以硬质制品为主,硬质制品已占PVC 树脂总消费量的59.83%,软质制品和其他占40.17%。国内2008 年统计数据显示,硬质制品的比例已接近全球平均水平,软质制品消费PVC树脂约为3800kt。尽管软质制品的总量小于硬质制品,但其中薄膜由于用途广泛、出口量大,制造、使用历史久远,所以薄膜品种所占比例为15%以上,

位列第一,高于占12.4%比例的管材品种。但到目前为止,薄膜品种中除儿童玩具膜有国标规定不得使用含镉、含铅助剂外 (指标同RoHS指令),其中最大品种灯箱广告膜和农用大棚膜至今仍大量使用含镉、含铅热稳定剂。这两类产品,灯箱广告膜大量出口,而农用大棚膜关系到食品安全,笔者在此呼吁,希望能得到生产商和用户的高度关注。

4.对PVC工业的发展前景

我国PVC树脂工业在全球范围内已取得产能,产量和消费量三个第一,但从人均消费量来看,在中国还有较大的发展空间。PVC人均消费量,发达国家约为15~20kg/(年·人),而我国仅为6kg/(年·人)左右。据预测,未来十年或许更长时间全球PVC需求量将以每年4.1%比率增长,而中国将成为PVC 主要消费国,其表观消费量增速将达到10%~15%。

PVC工业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。

苏格兰爱丁堡地球生态协会已指出,大气层中仅3%的氯化氢是由现代焚烧炉焚烧PVC废弃物形成的,由它所形成的酸雨占总酸雨量的不到0.2%。实际上,大气层中93%的氯化氢是由煤炭燃烧产生的,而且,形成酸雨的主要物质其实是由传统的燃料燃烧(如汽车尾气、燃煤尾气等)产生二氧化硫和二氧化氮而不是氯化氢. 美国纽约政府能源和发展局通过焚烧实验后发现,城市固体垃圾中PVC 废弃物含量与二嗫英的形成其实没有必然的联系。

欧洲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。研究结果还证明,在土壤中发现的氯乙烯不是由PVC分解产生的。因此,难分解的废弃PVC制品完全可以和其他固体垃圾一起进行掩埋处理而无害于环境。

一些环境学家正在以新的眼光看待PVC,即生产和加工PVC的能耗比其替代物要低40%左右,有利于降低“温室效应”。伦敦的学者约翰·爱克尔顿说“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。

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。

同样重要的是,PVC分子中氧含量高达57%,意味着,与100%以石油为原料的其他通用树脂相比,PVC消耗的石油资源要少得多。

综上所述应该可以预期,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工业还将具有宽广的发展前景。


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