PVC作为五大通用塑料之一,应用极为广泛。从通用树脂的需求量来看,PVC的用量仅次于聚乙烯和聚丙烯,位居第三。它含有约60%的氯元素,而氯资源主要来源于大海和地矿,可谓取之不尽、用之不竭。这使得PVC成为一种极为节约资源、非常契合我国发展需求的有机合成材料。

PVC生产工艺与特性优势

全球PVC生产主要有乙烯法和乙炔法两种工艺路线。鉴于我国贫油、少气但煤炭资源相对丰富的国情,电石乙炔法成为我国PVC生产的主流方式,其产能约占我国PVC总产能的80%。

PVC材料具备诸多优良特性。它耐候、阻燃、无毒,还拥有高阻隔和耐腐蚀等性能。而且,PVC易于通过物理和化学手段进行改性,让制品兼具良好的柔软性和刚性,是加工领域中唯一能同时覆盖软硬制品的高分子有机合成材料。凭借高阻隔性和无毒性,PVC成为生产医疗器械、高档保鲜膜以及药品包装材料的理想原料。此外,它优良的力学性能也使其生产的管材、型材、板材、线材、膜材等广泛应用于工业、农业、国防等国民经济各个部门。

从三大通用高分子材料的生产技术层面分析,我国只有电石乙炔法PVC生产技术拥有完整的自主知识产权和完整的产业链,自给率高达99%。自主知识产权和完整产业链对国民经济发展意义重大且关乎安全。相比之下,聚丙烯和聚乙烯原料受制于国外化工巨头,导致我国加工企业利润微薄,沦为国际石化巨头的“打工者”。而PVC材料具有生产成本低、应用范围广、性能优良、节约资源、产业链完整等优势,完全符合我国以塑代木、以塑代钢的基本国策,对发展绿色经济具有极其重要的意义。

大宗塑料薄膜的应用情况

塑料薄膜是由PVC、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等多种树脂制成的薄膜,按用途可分为农用薄膜、包装薄膜和透气薄膜等。随着石化工业的蓬勃发展,塑料薄膜品种日益丰富,产量和规模不断扩大,应用领域持续拓展,市场需求和潜力十分巨大。2019年,我国塑料薄膜产量达到1594.62万吨,其中与PVC材料相关的大宗应用领域主要有以下几种。

农用薄膜

农用薄膜在民生和国民经济发展中占据着举足轻重的地位,主要包括地膜、棚膜、土壤熏蒸膜和牧草膜。目前,我国用量最大的农用薄膜是地膜和棚膜,年消费量约300万吨,二者各占一半左右。棚膜使用后可回收利用,而地膜回收难度较大,容易造成白色污染。土壤熏蒸是利用熏蒸剂挥发的蒸气毒杀有害生物以处理土壤的技术,熏蒸过程中需用膜覆盖土壤,防止熏蒸剂扩散。因此,土壤熏蒸膜需具备良好的阻隔性,既能阻止药剂扩散,又能隔绝空气,恶化有害生物的生存环境,使其死亡。牧草膜则用于收割储存青稞牧草,一般将青稞牧草包装后用于冬季畜牧业养殖。

包装膜

包装膜是薄膜应用最为广泛的领域,其中缠绕膜是包装膜中的高端品种,热收缩膜次之。在民用领域,包装袋用量最大,因其性能要求不高,可采用回收料生产,所以包装袋也是回收膜料的主要使用方向。不过,包装袋的白色污染问题也亟待解决。

集装箱包装膜

集装箱包装膜分为液体包装膜和固体包装膜。液体包装膜的出现解决了液体运输中包装桶或槽车返空的问题,化工行业的许多液体原料都可采用这种包装形式,大大降低了包装成本和运输成本,同时减少了包装物和洗罐、洗桶带来的污染。

发展高性能PVC薄膜的迫切性

使用后的薄膜回收问题不容忽视。在五大通用塑料中,PVC材料的特性优势十分突出,尤其是耐候性能优良。聚乙烯膜使用后力学性能急剧下降,以聚乙烯地膜为例,其在户外的力学性能仅能维持3个月,而植物作物的生长周期普遍超过3个月,这给回收工作带来了极大困难。相比之下,PVC材料耐候性能优异,回收操作性更强,在长期铺设使用及对材料强度要求较高的领域中,PVC薄膜是首选。

2016年,全球PVC消费量约为4300万吨,专家预测此后将以每年3.5%的速度增长,到2030年有望达到7500万吨。然而,我国PVC树脂存在严重的供给侧结构性问题,低端和通用型产能过剩,高端和专用型产品缺失。虽然不断有新的应用领域出现,但传统应用领域却在不断萎缩。此外,PVC在使用过程中还存在增塑剂易迁移、原料同质化严重等问题,严重制约了其应用领域的拓展,甚至在包装等领域被聚丙烯、聚乙烯等不可再生的石油依赖型树脂产品所取代。由于缺乏行业上下游一体化的产学研协同创新能力和成套关键技术,专用料配方研发能力薄弱,下游制品低端化恶性竞争,PVC应用陷入了恶性循环。

要改变我国PVC产品结构不合理的状况,实现系列化、专业化发展,必须加大高性能PVC树脂的开发力度。高性能PVC薄膜是采用微纳层叠技术加工生产的薄膜,与传统PVC薄膜相比,它在力学性能、耐候性能、阻燃性能方面更为优异,还能有效抑制增塑剂的迁出和转移。

高性能PVC薄膜制品的应用领域

目前,高性能PVC薄膜制品已在多个领域得到应用。


包装领域

包装膜是经济运营活动中不可或缺的产品,正逐步取代纸塑袋和塑编袋。PVC薄膜具有强度高、易回收等特点,在包装、储存、运输、防潮及外观等方面表现出优异的综合性能。与市场上的其他多层共挤复合膜产品相比,高性能PVC包装膜在性价比和易回收处理方面具有明显竞争优势。


农用薄膜

PVC农用薄膜主要包括农用地膜和农用棚膜。目前,地膜基本由聚乙烯制成,耐候性差,在新疆棉田应用时,聚乙烯地膜易破碎,影响机采棉花品质,残留在土地里还会污染环境。而PVC农用薄膜具有保温、耐候、可回收等优点,改善力学性能并解决增塑剂迁移问题后,其应用性价比将进一步提升。实地铺设考察发现,在同等温度条件下,PVC膜下的水滴明显多于聚乙烯膜,说明PVC膜保温性优于聚乙烯膜。不过,由于两者力学性能不同,铺膜时需要调节开孔的力度或方式。从地膜回收再利用的角度看,多家企业已研发生产了废膜回收一体化装置,回收技术成熟。从经济角度考虑,PVC材料成本低,性价比具有一定竞争力。但PVC薄膜也有劣势,其制品密度比聚乙烯地膜大,单位质量的覆盖面积相对较小。除了地膜,PVC棚膜也有广泛应用。现阶段棚膜以聚乙烯膜为主,具有加工方便、幅宽大等优点,但存在保温性能差、力学性能低、耐候性差等问题。对于新疆等寒冷和高紫外线地区,高性能宽幅PVC高温棚膜能更好地满足使用需求。

目前,PVC材料已在众多领域展现出其价值。随着相关设备工艺的不断改进,PVC制品的潜力将进一步释放。随着各产业的协作配合以及PVC薄膜回收利用体系的日益完善,PVC薄膜的污染问题将得到有效解决。此外,还需深入挖掘PVC材料的降解技术。目前,防止废膜污染主要依靠机械回收和人力回收两种方法,若能使PVC降解成无毒无害的小分子颗粒,PVC材料在农用薄膜领域的发展将不再受限,迎来更加广阔的发展前景。

以上便是小编为大家带来的PVC膜的特性、应用现状以及高性能 PVC 薄膜的应用,如果你还想了解更多有关pvc的知识,欢迎留言或者查看文末的PVC专题文章

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