氯化聚氯乙烯

氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯( PVC )樹脂氯化改性制得，是一種新型工程塑料。該產(chǎn)品為白色或淡黃色無味、無臭、無毒的疏松顆?；蚍勰?。 PVC 樹脂經(jīng)過氯化后，分子鏈排列的不規(guī)則性增加，極性增加，使樹脂的溶解性增大，化學穩(wěn)定性增加，從而提高了材料的耐熱性及耐酸、堿、鹽、氧化劑等的腐蝕的性能。提高了樹脂的熱變形溫度的機械性能，氯含量由 56.7% 提高到 63-69% ，維卡軟化溫度由 72-82 ℃提高到 90-125 ℃，最高使用溫度可達 110 ℃，長期使用溫度為 95 ℃。因此， CPVC 是一種應用前景廣闊的新型工程塑料。

制備方法:由聚氯乙烯經(jīng)氯化而得高分子化合物。將根據(jù)聚合度的大小，可制成高粘度型、中粘度型和低粘度型。高粘度型有較好的耐假性、耐化學腐蝕性和彈性。低粘度型則較易溶于植物油類。粉狀聚氯乙烯在低于50℃溫度下，用適當溶劑溶脹并進行水相懸浮氯化制得。

溶劑法是最早采用的制備CPVC 的方法，西德AG 法本公司首先采用溶劑法生產(chǎn)。該工藝比較成熟，其主要工藝過程是將PVC 樹脂溶解于氯仿或四氯化碳溶劑中再進行氯化。此方法中，PVC 的濃度非常重要。例如，當以二氯乙烯為溶劑時，使12%( 質(zhì)量分數(shù)，下同) 的PVC 溶液氯化會發(fā)生較多的脫氯化氫和降解作用，產(chǎn)生的CPVC 大約含等量的1, 2-二氯乙烯和1, 1, 2-三氯乙烯單元。但是，當使PVC 的7% 二氯乙烯溶液氯化時，脫氯化氫和降解較少，PVC 氯化更均勻，CPVC 主要由1, 2-二氯乙烯單元構成。據(jù)報道，采用由二氯乙烯和三氯乙烯構成的1:1( 體積比) 的混合溶劑，能實現(xiàn)均勻氯化。PVC 可溶于氯苯， 因此在引發(fā)劑和促進劑存在下， PVC 在氯苯中同氯氣在110~ 115℃ 反應，也能實現(xiàn)氯化。引發(fā)劑通常采用偶氮二異丁腈，促進劑可以采用對氯苯亞硫酰胺酰二氯。

溶劑法氯化比較均勻，產(chǎn)品具有良好的溶解性能，非常適合用作涂料、黏合劑等。但是，該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品熱穩(wěn)定性和機械性能較差，不能用于制作包括管材在內(nèi)的硬制品;同時，由于使用氯仿或四氯化碳等有機溶劑毒性大, 回收困難，因此造成環(huán)境污染。該法正逐步被淘汰。

20 世紀60 年代初，美國古德里奇( Goodrich)公司首先采用水相懸浮法生產(chǎn)CPVC，其工藝過程是將粉狀PVC 樹脂懸浮于氯化氫溶液中，在助劑的存在下通氯反應，氯化反應按自由基反應機理進行，此時氯化轉(zhuǎn)化率受擴散控制。為便于氯氣在高分子相的擴散并提高氯化的均勻性，早期工藝要求在水相中加入溶脹劑，如氯仿或CCl4，來增加氯氣與PVC 的接觸面積。另有研究者發(fā)現(xiàn)，原料PVC 由氯乙烯單體在特殊改性劑存在下聚合而成時不用加入溶脹劑也可提高CPVC 氯化的均勻性，還可提高反應速率，增強產(chǎn)品的加工性能。在CPVC 制備完成后，向反應體系及時通入惰性氣體并加入還原劑，該還原劑可避免Cl2 與H2O 反應生成的次氯酸與CPVC 反應生成含羰基及雙鍵的有機物 。

懸浮法生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)流程短，具有良好的耐熱性和機械性能，生產(chǎn)成本也較低，是國內(nèi)外普遍采用的方法。其不足之處是生產(chǎn)過程產(chǎn)生的酸性廢氣需要處理，產(chǎn)品后處理較繁瑣。

西德勞倫爾公司1958 年首先報導了氣-固相氯化法，氣-固相氯化法是常壓將PVC 樹脂在干燥狀態(tài)下放入反應釜或流化床內(nèi)，直接進行氯化反應。疏松型顆粒在55℃沸騰床中用稀釋氧氣處理可實現(xiàn)氯化。氣流可由含氯50% ( 體積分數(shù)) 、含氟0.75% ( 體積分數(shù)) 和氮49.25% ( 體積分數(shù)) 的混合氣體構成，反應100 min 后能獲得含氯64% ( 體積分數(shù)) 、含氟0.6%( 體積分數(shù)) 的CPVC。光能催化氯化，但無光照時微量氧也有催化作用。

該工藝生產(chǎn)流程短，具有易于連續(xù)化，投資少且生產(chǎn)過程沒有廢酸、廢水產(chǎn)生，基本無設備腐蝕，后處理大大簡化和對環(huán)境污染輕的優(yōu)點。氣-固相氯化法存在的氯化不均勻及反應熱導出困難限制了該工藝的工業(yè)化，美國、日本、以色列、德國及中國等對固相法氯化裝置、反應器的型式、反應工藝條件的探索研究主要集中解決這2個問題。該工藝方法尚處于開發(fā)階段。

英文名稱:chlorinated polyvinyl chloride

英文同義詞:CPVC

性狀:白色或淡黃色的疏松顆?；蚍勰瑹o臭。

又稱(聚)過氯乙烯。由聚氯乙烯經(jīng)氯化而得高分子化合物。含氯量61%~68%。具有熱塑性。白色粉末。不易燃燒。耐濃酸、濃堿液、礦物油等，制品在沸水中不變形。比聚氯乙烯易溶于酯類、酮類、芳香烴等有機溶劑。用于制耐腐蝕漆、膠粘劑和合成纖維等。

CPVC 具有卓越的耐高溫、抗腐蝕和阻燃性，而且與其他熱塑性工程塑料比較，價格相對較低。因此CPVC 的用途十分廣泛，大量應用于住宅、賓館、飯店的冷熱水輸送及工業(yè)管道輸水系統(tǒng);電纜管、異型材門窗等建材;飛機內(nèi)的裝飾材料以及車、燈具用材料; 可將CPVC 板材焊接成不同的設備;另外，在電子行業(yè)也有廣泛應用。

PVC性脆,熱穩(wěn)定性差，不易加工。為了改善其性能，增加品種，需進行改性，改性的品種有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等。

氯乙烯共聚物 氯乙烯可以和乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯類等單體共聚，目前共聚物的產(chǎn)量占聚氯乙烯總產(chǎn)量的25％以下。

①氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物采用懸浮共聚法,一般生產(chǎn)醋酸乙烯酯含量3％～5％和13％～15％的兩個品級，可用于制造塑料地板、涂料、薄膜、壓塑制品、唱片及短纖維等。

②氯乙烯- 偏二氯乙烯共聚物美國陶氏化學公司在30年代就研制成功了偏二氯乙烯含量在50％以上的氯乙烯共聚物，商品名莎綸B(Saran B)這種共聚物耐老化，耐臭氧，機械性能好，能溶于四氫呋喃、環(huán)己酮及氯苯等有機溶劑，溶液具有較好的粘合性與成膜性。用這種共聚物制得的薄膜無毒、透明，具有極低的透氣性與透濕性，是極好的食品包裝材料。這種共聚物也是一種優(yōu)良的防腐蝕材料。由其制造的纖維稱偏氯綸，可做漁網(wǎng)、座墊編織物和化工濾布等。

③丙烯- 氯乙烯或乙烯－氯乙烯共聚物丙烯含量約10％的共聚物，用于吹塑成型和注射成型等。與氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比,加工溫度較低、且與熱分解溫度間隔大,熔體流動性好，無毒，透明。乙烯-氯乙烯共聚物，也是用懸浮法在75℃和壓力1.2～96MPa下共聚而成,乙烯含量為4％～43％,具有高耐沖擊性,高透明度和優(yōu)良的加工性能,無毒,可制透明度高的薄膜、容器等。

④氯乙烯接枝共聚物以乙烯－醋酸乙烯酯樹脂為基材的氯乙烯接枝共聚物，具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐氣候性和耐熱性，適于作室外用建筑材料。近年來，又開發(fā)了用聚丙烯酸酯與氯乙烯的接枝共聚物。在西歐，接枝共聚物已有逐步取代相應的共混物的趨勢。

聚氯乙烯共混物 用其他樹脂與PVC共混,是一種能多方面改進PVC性能的好方法。用機械共混法使PVC與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂共混，能起到長效的增塑作用,改善沖擊強度、耐寒性及加工性。聚氯乙烯與丁腈橡膠，氯化聚乙烯或 ABS樹脂共混，也可以顯著改善韌性，耐寒性和加工性。與甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（見聚苯乙烯）的共混物，不僅沖擊強度高，而且可以得到透明制品。近年來，聚氯乙烯共混物的研究與生產(chǎn)日益受到重視，品種不斷增加，使用范圍不斷擴大。

氯化聚氯乙烯 PVC經(jīng)氯化而得的一種熱塑性樹脂，由溶液氯化法制得的，俗稱過氯乙烯，簡稱CPVC，含氯量61～68％，氫原子沒有全部被氯取代。白色或淡黃紫色粉末，溶解性比聚氯乙烯好，能溶于丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷，耐熱性比聚氯乙烯高20～40℃，耐寒性比聚氯乙烯約低25℃，不易燃燒，耐氣候、耐化學藥品及耐水性均優(yōu),可以用擠出法生產(chǎn)管材,主要作熱水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纖性，可用于膠粘劑、清漆和紡絲。膠粘劑主要用于粘接 PVC板及其制品。清漆的漆膜能耐腐蝕、柔軟、耐磨且剝離強度高，用它紡成的絲稱過氯綸，對酸、堿、鹽皆穩(wěn)定，適于作耐化學腐蝕的濾布、工作服、篩網(wǎng)、漁網(wǎng)和運輸帶等。

CPVC的生產(chǎn)方法有兩種。

①溶液氯化法將聚氯乙烯溶于氯苯或四氯乙烷，在襯鋁或搪瓷的反應釜中，于光或自由基引發(fā)下，攪拌并通入氯氣，在70℃下氯化，氯化過的氯化聚氯乙烯溶液經(jīng)水析、水洗、過濾、干燥即得白色絮狀顆粒成品。此法操作和設備均較簡單，但氯化時間較長。

②懸浮氯化法將 PVC懸浮于含二氯甲烷膨潤劑的水或稀鹽酸溶液中，在加壓釜內(nèi)通入氯氣，于60℃下氯化，產(chǎn)物用乙醇沉淀出來。此法氯化時間短，但操作不易掌握，設備要求高，工業(yè)上較少采用。

加工 可分為各組分的混合、塑化及成型加工三個步驟。樹脂與按配方添加的各種助劑配合時，可用捏和機或高速攪拌混合機均勻混合，再經(jīng)擠出機塑化、切粒，即得到塑化好的粒料。這種粒料可以貯存待用或出售。粒料經(jīng)擠出、吹塑、壓延或注射成型加工為各種制品，也可以直接用混好的粉料（也稱干混料）進行硬制品的加工。

聚氯乙烯助劑 PVC塑料一般可分為硬質(zhì)與軟質(zhì)兩大類。在日本和西歐硬制品產(chǎn)量現(xiàn)已超過軟制品，硬制品中可不加增塑劑，有時加入沖擊改性劑以改善其韌性。軟制品需加入大量增塑劑。兩者均加著色劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑等塑料助劑。

①增塑劑通常采用兩種或兩種以上的混合增塑劑，效果較好。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯和磷酸三苯酯等。一般軟質(zhì)PVC所加增塑劑量為樹脂量的30％～70％；PVC糊加入的增塑劑可高達80％～100％。

②穩(wěn)定劑用于阻滯或阻止 PVC的分解。常用的穩(wěn)定劑有鉛化合物;如三堿式硫酸鉛、二堿式亞磷酸鉛;金屬皂類，如硬脂酸鋇、硬脂酸鎘等；有機錫化合物，特別適用于作透明片材、吹塑瓶等的樹脂，但價格較貴。穩(wěn)定劑的用量一般為樹脂的2％～7％。

③潤滑劑增加 PVC的熔融流動性，以防止其與金屬表面粘附，有利于成型加工。常用的潤滑劑有金屬皂、硬脂酸、石蠟或礦物油等，用量約為樹脂的1％。

④著色劑可將 PVC染成各種顏色。多用油溶性有機顏料和無機顏料，用量為樹脂的0.01％～2％左右。

⑤填料主要作用在于降低成本,節(jié)省 PVC用量,并可改進性能。常用的填料有碳酸鈣、陶土、硅藻土等。

塑料制品 PVC通過塑料加工可制成各種型材和制品。

①一般軟制品利用擠出機可以擠成軟管、電纜、電線等。利用注射成型機配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋等。

②薄膜PVC與添加劑混合、塑化后,利用三輥或四輥壓延機制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工的薄膜，稱壓延薄膜。也可以將軟PVC粒料,利用吹塑成型機吹制成薄膜，這稱為吹塑薄膜。薄膜上可以印花(如包裝裝潢圖案和商標等)。薄膜用途很廣，可以通過剪裁，熱合加工成包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，有受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。

③涂層制品有襯底的人造革是將 PVC糊涂敷于布上或紙張上，然后在 100℃以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜,再與襯底材料加熱壓合而成。無襯底的人造革則是直接由壓延機壓延成一定厚度的軟質(zhì)薄片，再壓上花紋即成。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的座墊等。還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。

④泡沫制品軟質(zhì) PVC混煉時，加入適量的發(fā)泡劑作成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、坐墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機擠出成低發(fā)泡硬PVC板材和異型材，可代替木材使用,是一種新型的建筑材料。

⑤透明片材PVC中加沖擊改性劑和有機錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以作成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。

⑥糊制品將 PVC分散在液體增塑劑中，使其溶脹塑化而成增塑溶膠，通常用乳液或微懸浮樹脂，還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分攪拌，脫氣泡后，配成PVC糊，再用浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種制品。

⑦硬管和板材PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機可擠出各種口徑的硬管、異形管、波紋管，用作下水管、引水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀,然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學腐蝕的貯槽、風道及容器等。

⑧門窗由硬質(zhì)異形材料組裝而成。在有些國家已與木門窗、鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場。

⑨中空容器。

? ?建筑給水用氯化聚氯乙烯管材應根據(jù)管道工作壓力、輸水溫度和管道敷設場合等條件選用，具體選用方法可參考CECS136:2002。