葉由忠
(中國化工信息中心,北京100029)
特種PVC 和專用PVC 產品品種多, 消費領域廣泛,其概念也比較籠統,沒有比較嚴格的界限之分。
基本概念是通過物理的、化學的、物理和化學相結合的、甚至機械的方法,通過共聚、均聚、共混、填充、 增強等方法, 改善或增加PVC 功能, 在電、磁、光、熱、耐老化、阻燃、機械性等塑料材料的性能方面,發生人們預期的變化或者賦予材料在特殊環境條件下使用的功能而得到全新的材料。 隨著其他行業的科技進步與發展,對PVC 材料不斷提出新的要求,新型特種或專用PVC 樹脂還會不斷出現。
1.2.1 特種樹脂特點
(1)由分子結構改變形成的PVC 樹脂。 如抗沖改性型特種樹脂 (抗沖改性劑接枝PVC、PVC 接枝抗沖改性聚合物)、耐熱改性型(場地耐熱單體無規共聚或與耐熱熱聚合物接枝共聚、氯化PVC、交聯PVC)、內增塑與加工性改進型(與大分子增塑劑接枝共聚、與柔性單體共聚)等。
(2)通過化學的,或者物理和化學相結合的方法。 例如通過調整聚合體系和工藝條件生產出更適合加工性能要求的PVC 樹脂,如具有高彈性、耐寒、耐熱、 耐老化、 具有消光作用、 溶解性好等特點的PVC 樹脂。 這些樹脂大多在反應器中形成。
1.2.2 專用樹脂特點
(1)由不同成粒過程形成的PVC 樹脂。 如球形PVC 樹脂、摻混PVC 樹脂、高表觀密度PVC 樹脂、少(無)皮PVC 樹脂、粉末涂層用PVC 樹脂、超高吸PVC 樹脂等。
(2)主要是通過物理改性(如采用其他高聚物與PVC 樹脂進行機械混合,從而達到改性目的的共混改性、填充和纖維增強的填充復合改性)的方法,大多在加工企業的混合、混煉設備中進行。
1.3.1 特種樹脂
特種樹脂可分為均聚型類、共聚型類、交聯型類及摻混型類樹脂4 種。
(1)均聚型類。均聚類型樹脂分為PVC 糊樹脂、高抗沖PVC 樹脂、超高聚合度PVC 樹脂(超高分子量PVC 樹脂)、 超低聚合度PVC 樹脂 (吸油性樹脂)、高表觀密度PVC 樹脂(大口徑管材用)、溶液聚合型共聚樹脂(氯乙烯/醋酸乙烯型、羧基化氯乙烯/醋酸乙烯型、羥基化氯乙烯/醋酸乙烯型、環氧基化氯乙烯/醋酸乙烯型等)等。
(2)共聚型類。 共聚型類分為特種糊用PVC 樹脂、 氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂 (含氯醋共聚糊樹脂)、 氯乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚樹脂 (涂料用)及氯乙烯-醋酸乙烯酯-馬來酸共聚樹脂(涂料用)、氯乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚樹脂、氯乙烯-乙烯共聚樹脂、氯乙烯-乙烯基醚共聚樹脂(氯醚樹脂)、 乙烯-乙酸乙烯-氯乙烯接枝共聚物及其他氯乙烯接枝共聚物。
(3)交聯型類。 交聯型類分為CPVC 樹脂(耐熱樹脂)、消光樹脂、耐熱PVC 樹脂及PVC/乙丙橡膠接技共聚物。
(4)摻混型類。摻混型類分為PVC 糊用摻混樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯摻混樹脂、彈性體專用PVC 樹脂(高分子質量PVC 樹脂與其他彈性體如丙烯酸類橡膠、丁脂橡膠、EVA 及三元共聚物、 聚氨酯類等摻混)、PVC與甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物、PVC 與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物、PVC 與丁腈橡膠的共混物、PVC 與乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物及PVC 與氯化聚乙烯的共混物等。
1.3.2 專用樹脂
專用樹脂可分為衛生級PVC 專用樹脂、醫用級PVC 專用樹脂、球形PVC 樹脂、粉末涂層用PVC 樹脂、無包封皮層PVC 樹脂、高體積電阻率的PVC 樹脂、 阻燃、 阻煙PVC 樹脂、PVC 發泡樹脂、 超高吸PVC 專用樹脂、玻璃纖維增強PVC、硬質PVC 低發泡型材、VC 鈣塑料、 赤泥填充PVC 塑料、 工程化PVC 及抗菌專用混合料等。
據相關資料介紹,目前,全球特種和專用PVC樹脂牌號有近三千種,國外一些著名PVC 生產商產品牌號達到350 種之多,同時,還生產相當數量的特種PVC 產品。 據國外PVC 雜志介紹和初步統計,2011年, 全球特種PVC 樹脂總產能約485 萬t/a,總消費量超過370 萬t/a, 約占全球PVC 消費總量3 600 萬t/a 的10%左右。 預計未來仍會保持較快的增長速度。
從地區看,歐盟占30%,中國約占20%,北美占13%;從品種看,PVC 糊樹脂約占69%,其他品種在7%以下,詳見表1、圖1、圖2。

表1 2011年全球特種PVC品種和分布 萬t/a

國外發達國家PVC 樹脂牌號很多,西歐有800多個,日本有600 多個,美國有300 多個,且每個PVC 生產公司都擁有幾百種牌號, 如日本信越化學公司有348 種PVC 牌號。 除少量品種外,國外和臺灣地區主要PVC 特種樹脂生產企業及擁有品種情況見表2。

表2 特種PVC主要生產企業
由于分類的不同, 不同資料來源發表的數據差異非常大。特別是一些資料將PVC 特種樹脂與物理改進的PVC 專用料(如電纜料、透明料等)相混淆。
本文涉及的特種樹脂主要是指前述 “1.3 產品分類”中的特種樹脂。
據初步統計,2011 年,中國特種樹脂總產能約為105 萬t/a,占PVC 樹脂總產能2 162 萬t/a 的4.86%;生產約78 萬t/a,占總產量1 295 萬t/a的6.02%。 各品種中, 具有商業產能的品種主要有PVC 糊樹脂、氯醋共聚樹脂、PVC 消光樹脂、 高聚合度/超高聚合度PVC 樹脂、低聚合度/超低聚合度PVC 樹脂、聚偏氯乙烯、氯化聚氯乙烯及其他摻混樹脂(見圖3),氯乙烯-丙烯酸酯、氯乙烯-丙烯酸酯接枝及其他共聚樹脂基本上沒有。

中國國內PVC 特種樹脂主要研究院校有浙江大學(主要研究品種為氯醋、氯醚、氯丙、腈氯綸樹脂、交聯PVC、乙烯-醋酸乙烯酯-氯乙烯接技共聚樹脂、 氯化聚乙烯-氯乙烯接技共聚樹脂、 丙烯酸酯-氯乙烯接技共聚樹脂、 阻燃抑煙納米水滑石改性PVC 樹脂)、河北工業大學(主要研究丙烯酸酯改性PVC 樹脂)、貴州大學(主要研究納米碳酸鈣改性PVC 樹脂)。
中國特種PVC 生產企業主要有上海氯堿(氯醋樹脂、氯化PVC、消光PVC、高表觀密度PVC)、新疆天業(氯醋樹脂、氯丙樹脂、無機粒子改性PVC 樹脂等)、天津渤天化工(消光PVC、丙烯酸酯改性PVC、納米改性PVC)、杭州電化集團(消光PVC、CPVC、氯醚樹脂)、河北盛華(丙烯酸酯改性PVC 等)、江蘇華士、無錫洪匯(氯醋樹脂)、沈陽化工(氯醋糊樹脂)等。 2011 年,中國主要PVC 生產企業生產特種PVC樹脂名稱、產能及進展等情況見表3。
截止到2011 年底, 中國特種PVC 行業投資仍然是在技術較為成熟的糊樹脂行業和氯醋樹脂行業。 據初步調查,糊樹脂規劃總能力約為100 萬t/a,在建項目9 項,合計能力為55.5 萬t/a;氯醋樹脂規劃總能力約為10 萬t/a,在建項目3 項,合計能力為6 萬t/a。 另外, 對于技術 “門檻” 越來越降低的CPVC, 上海氯堿化工股份有限公司隨著1 萬t/a 水相法項目的逐步達產,“十二五” 期間計劃再建設年產能5 萬t/a 或10 萬t/a 的CPVC 裝置, 此外,河北盛華化工、 新沂嘉泰化工也在建設CPVC 項目,詳見表4。
由于通用型PVC 樹脂過剩量較大,隨著原料價格的不斷上升, 預計將會有越來越多的懸浮法裝置研究、調整聚合配方,生產消光樹脂、高聚合度/超高聚合度PVC 樹脂、低聚合度/超低聚合度PVC 樹脂。

表3 2011年中國特種PVC樹脂主要生產企業 萬t/a
由于各PVC 企業在通用樹脂競爭激烈的情況下紛紛尋找出路,大力發展特種PVC 樹脂,預計到2016 年, 中國特種PVC 樹脂總產量將達到180 萬t/a,其中,糊樹脂100 萬t/a,氯醋樹脂20 萬t/a,氯化聚氯乙烯13 萬t/a,詳見圖4。 2011-2015 年總產能年均增長速度可達到11.4%。
3.5.1 目前特種PVC 需求的主要品種和消費量


表4 中國特種PVC樹脂投資動態 萬t/a
據初步統計,2011 年中國PVC 特種樹脂消費量為118 萬t, 其主要消費品種的消費量占PVC 特種樹脂消費總量的比例分別為:糊樹脂69.1 萬t,約占58.6%;消光樹脂14.5 萬t,約占12.3%;氯醋樹脂7.8 萬t,約占6.6%;其他特種樹脂依次為氯化聚氯乙烯、低/超低聚合度樹脂、聚偏氯乙烯樹脂、高/超高聚合度樹脂等,詳見圖5。

3.5.2 特種PVC 消費領域及構成
由于PVC 特種樹脂各品種消費領域各不相同,且下游用途劃分也非常復雜, 現就幾個主要品種的消費領域和構成進行描述。
PVC 糊樹脂主要應用于人造革、 浸漬手套、壁紙、粘合劑、汽車密封料、鋼板涂層、涂料、高級鞋靴等領域,其消費領域和構成見表5。
氯醋樹脂應用行業較多,包括汽車、電子電器、船舶、人造革、磁卡、木器家居、包裝鋁箔用熱熔膠、各種PVC 制品印刷用油墨、PVC 制品用添加劑以及粘合劑等,其消費領域和構成見表6。

表5 2006和2011年中國糊樹脂消費構成 萬t,%

表6 2007和2011年中國氯醋樹脂消費構成 萬t,%
高/超高聚合度PVC 樹脂廣泛應用于汽車、建材、電子、管材等多個領域。2011 年各領域消費比例大致為:車輛占48%,建筑材料占25%,電線電纜及電器占11%,軟管及管路占11%,其他用途占5%。
消光PVC 樹脂主要應用領域為:薄膜薄片(如像冊)、人造革(如日記本外皮)、地板磚、屋頂裝飾片材、發泡壁板與地板、硬質板、分模板、汽車涂料、化妝品盒、圣誕樹葉、電纜外套及電線外皮等。
3.5.3 特種PVC 潛在需求分析
隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,中國國內市場對特種PVC 樹脂的需求仍然強勁。特別是人們對生活需求的提高,對汽車、建筑材料、油墨、包裝、玩具、電子電氣、家具等的要求越來越高,對特種PVC 樹脂的潛在需求量非常大。
據初步預計,到2016 年,特種樹脂的需求量將達到175 萬t,2011-2016 年, 中國PVC 樹脂需求增長速度將超過8%,詳見表7 和圖6。

表7 2011-2016年中國特種PVC樹脂主要品種消費增長速度預測%

需要指出的是, 隨著特種樹脂生產技術的提高和生產成本的降低, 預計其對現有通用樹脂消費市場的替代作用不可忽視, 這部分替代量有可能達到當時特種樹脂消費量增長量的1 倍或更多, 即到2016 年,潛在特種樹脂消費量可望超過235 萬t。
盡管本文沒有論述專用PVC, 但是我們認為,PVC 發展方向是特種PVC 和專用PVC。
當前,世界PVC 工業生產技術發展的重點有以下2 個方面。
(1)繼續研究PVC 的毒性問題,使PVC 的應用獲得一個環境許可,通過開發新技術、新添加劑、新穩定劑, 使之符合人們日益提高的環保要求,使PVC 工業得到正常發展。
(2)根據市場需求,研制和生產更能適于產品性能的提高、更易加工的各種PVC 專用料、復合料及添加型樹脂, 主要有以下5 類:a.20 世紀80 年代末到90 年代初,國外推出的低聚合度及超低聚合度懸浮樹脂;b. 聚合度為1000 左右的高表觀密度的管材、型材專用樹脂;c.聚合度為1 700 以上的超高聚合度樹脂;d.聚合中添加改性劑的消光樹脂;e.普通樹脂添加改性劑制成的高抗沖樹脂及單體接枝改性的高抗沖樹脂。