聚氯乙烯

**聚氯乙烯**（英語：**P**oly**v**inyl **C**hloride，簡稱 **PVC**）是氯乙烯經加成聚合反應得到的的高分子材料。是聚乙烯和聚丙烯之後，第三種最廣泛生產的合成塑膠聚合物。

聚氯乙烯有兩種基本形式：硬性和柔性。硬性形式聚氯乙烯材料可用於管道、門和窗上，它也可用於瓶子，其它非食品的包裝，以及銀行卡或會員卡等。它也可以製成柔軟的成品，通過加入塑化劑 (最常用的是鄰苯二甲酸酯)，使之更加靈活。在這種形式中，它可用於軟管道，電纜絕緣體，仿皮革，軟標牌，充氣產品，並在許多應用中取代橡膠。

純聚氯乙烯是一種白色，脆性固體。它不溶於醇但微溶於四氫呋喃。

## 結構

這種材料的結構如下

$$
-CH_{2}-CHCl-CH_{2}-CHCl-CH_{2}-CHCl-
$$

## 性質

### 阻燃

聚氯乙烯的最大特點是阻燃，因此被廣泛用於防火應用。但是聚氯乙烯加熱至 148°c 以上時會釋放出氯化氫、氯氣和其他有毒氣體。

聚氯乙烯的燃燒分為兩步。先在 240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴，然後在 400-470℃發生碳的燃燒。

### 物理和化學性質

穩定；不易被酸、鹼腐蝕；比聚乙烯耐熱但比不上聚丙烯。PVC 是七大塑料中唯一必須使用塑化劑的材料，這使得它的狀態可以從軟而彈到硬而脆之間變化。而增塑劑就是媒體報導中的「塑化劑」。PVC 既然可以呈現軟而有彈性的一面，也就可以模擬橡膠或皮革的一些用途，比如小汽車內飾大量使用的人造革、一次性檢查手套、地板、桌布、塑膠鞋，因為 PVC 價格比天然膠和聚氨酯人造革低得多。不過 PVC 工業通常要用到乙炔。

## 歷史

1912 年，德國人 Fritz Klatte 合成了 PVC，並在德國申請了專利，但是在專利過期前沒有能夠開發出合適的產品。1926 年美國百路馳（B.F. Goodrich）的沃爾多・塞蒙（Waldo Semon）合成了 PVC，並在美國申請了專利。

PVC 在 19 世紀被發現過兩次，一次是 Henri Victor Regnault 在 1835 年，另一次是 Eugen Baumann 在 1872 年發現的。兩次機會中，這種聚合物都出現在被放置在太陽光底下的氯乙烯的燒杯中，成為白色固體。20 世紀初，俄國化學家 Ivan Ostromislensky 和德國 Griesheim-Elektron 公司的化學家 Fritz Klatte 同時嘗試將 PVC 用於商業用途，但困難的是如何加工這種堅硬的，有時脆性的的聚合物。沃爾多・塞蒙和百路馳在 1926 年開發了利用加入各種助劑塑化 PVC 的方法，使它成為更柔韌更易加工的材料並很快得到廣泛的商業應用。

## 生產與應用

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經取代反應製成。由於其防火耐熱作用，聚氯乙烯被廣泛用於各行各業各式各樣產品：
電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建築裝潢用品、傢俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具（如有名的義大利「Rody」跳跳馬）、動漫公仔、門簾、捲門、輔助醫療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時裝等。

聚氯乙烯是由氯乙烯單體（VCM）聚合而成。因為其分子中 57% 的質量是氯元素。所以它與其它的塑料相比，相同的質量中所耗用的石油較少，然而，因為這種塑料的相對密度較大，而且在生成氯的過程中也要耗用其它能量，使得它在很多應用領域失去了優勢。

目前使用較多的 PVC 生產工藝是懸浮聚合生產工藝。將純水、液化的 VCM 單體、分散劑加入到反應釜中，然後加入引發劑和其它助劑，升溫到一定溫度後 VCM 單體發生自由基聚合反應生成 PVC 顆粒。持續的攪拌使得顆粒的粒度均勻，並且使生成的顆粒懸浮在水中。因反應是放熱反應，必須配備有效的除熱換熱裝置：如夾套冷卻水、釜頂冷凝器。而且，因為 PVC 的密度比 VCM 的密度大。反應過程中隨著 PVC 的不斷生成，反應釜內液相的體積會不斷收縮，必須不斷加入純水以維持適當的壓力。在不同的聚合溫度下，VCM 聚合生成 PVC 的聚合度不同。控制不同的聚合溫度可以生成不同牌號（聚合度不同牌號不同）的 PVC 樹脂。

生成的 PVC 料漿經過汽提塔脫除殘餘的 VCM 氣體（經回收系統回收後與新鮮 VCM 按一定比例循環使用），然後經過離心脫水，乾燥床乾燥、篩分後包裝成產品。一般經後處理後 PVC 粉中的 VCM 含量小於 1PPM。

其餘的聚合工藝，如微懸浮、乳液聚合工藝可以生成粒徑較小的 PVC 粉（10 微米，而一般懸浮聚合生成的 PVC 粉粒徑是 120-150 微米。其特性和應用也略有不同）聚合生成的 PVC 是未改性的 PVC。在做成最終製品之前，一般要加入各種助劑，如熱穩定劑、紫外線穩定劑，潤滑劑、增塑劑、加工助劑、抗沖改性劑、熱改性劑、填料、阻燃劑、殺蟲劑、發泡劑、煙霧抑制劑和各種顏料。

## 回收及循環再用

資源回收再利用：塑膠分類標誌中，PVC 代碼是 3（3 字在三個循環再用箭號中心） 

塑料本體底部或包裝上須列明，以便消費者及回收商能分類妥當。

## 安全與危害

美國自 1970 年代開始，注意到聚氯乙烯工廠的工人有某種惡性肝癌。歐洲與澳洲也開始注意到聚氯乙烯工廠的工人有數種癌症。

其主要問題在於：

* PVC 一定要有添加劑或塑化劑才可用，這些大多有害，可能滲出或氣化。
* 部份添加劑會干擾生物內分泌、影響生殖機能。
* 部份添加劑可增加致癌風險。
* 焚化含有 PVC 的垃圾，會產生致癌空氣汙染物戴奧辛（Dioxin），為乙烯基氯的副產物。戴奧辛是種高度毒性物質，可能導致癌症和其它病症，也會成為全球性的威脅，因為戴奧辛會在環境中能大範圍散佈，並無法消散。即使是接觸少量，戴奧辛仍極有可能與免疫系統受壓、生育問題、各種癌症與和內分泌疾病有關係。據一個由英國企業 ICI 化學和高分子製品有限公司 1994 年提供的報告，根據 1989 年發表的一篇文獻，這些氧氯化反應（使用做乙烯基氯和一些氯化的溶劑），會產生多氯雙苯並對二噁英（PCDDs）和二苯並呋喃（PCDFs）類化合物。

PVC 常使用鄰苯二甲酸二辛酯（DEHP）為增塑劑，因 DEHP 易氣霧化，其他乙烯基產品包括汽車內部、淋浴膠簾或鋪地板物料等，也會釋放化學氣體入空氣，且 DEHP 也易溶入油性液體中。另外，人們也開始關注到，兒童若咀嚼這些軟塑玩具，會有添加劑滲出的安全問題。

聚氯乙烯玩具對幼兒的健康有很大的威脅。因為處於口腔期的幼兒，會透過舔、或把玩具放入口中而將聚氯乙烯塑料中的 DEHP 的等塑化劑直接食入。

2008 年美國與加拿大共同研究指出，在測試五種塑膠浴簾時，其在 28 日之內釋放了百餘種有毒物質。

2006 年 1 月，歐洲共同體搬出「2005/84/EC 指引」禁令：禁止在玩具裡使用六種類型鄰苯二甲酸酯軟化劑。在美國，越來越多為這年齡層製造 PVC 玩具的公司，自願停用 PVC 或停用鄰苯二甲酸酯。美國食品藥物管理局建議製造者考慮在敏感患者（譬如出生不滿一月的嬰兒）的設備裡，禁用 DEHP，但替代用的增塑劑之安全性則未經檢測。

環境保護者小組綠色和平主張全球性逐步淘汰 PVC。

## 參考文獻

## 外部連結

* 化學物質問題市民研究會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 歐洲共同體環境政策：PVC （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* besafenet: pvc （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 2008Vinyl Shower Curtains Release Toxic Chemicals: New report shows as many as 100 chemicals released from PVC shower curtains （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* PVC 聚氯乙烯的發展歷程及其應用方案 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* f\_100330\_06744.PDF - 「PVC」 - 穩定、安全又無毒，正確認識生活好幫手 @ 大洋塑膠工業股份有限公司。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 地球公民基金會 — 教育手冊：美好生活少不了它？台塑仁武廠和 PVC 的故事 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

## 相關條目

* 軟陶