淺析氯化聚氯乙烯樹脂的工藝技術

朱洪波

摘 要：聚氯乙烯是加工制造工業(yè)的一種重要的生產(chǎn)原料，主要是由于聚氯乙烯樹脂物理性能、耐化學腐蝕性和絕緣性良好，同時具有明顯的減緩焰燃燒速度的作用，進而在一定程度上可以制造建筑材料、電子元器件、日用品等，在各行各業(yè)均有廣泛的應用?？梢哉f，聚氯乙烯與我們的日常生活、工作息息相關、無法分割。因此，要對氯化聚氯乙烯樹脂的工藝技術進行分析，才能更科學合理的應用。

關鍵詞：氯化聚氯乙烯樹脂；聚氯乙烯；工藝

前言

隨著我國工業(yè)技術的快速發(fā)展，氯化聚氯乙烯樹脂已經(jīng)成為了加工制造工業(yè)的一種重要生產(chǎn)原料，有極其重要的作用，這就使得對聚氯乙烯樹脂質(zhì)量的要求也越來越高。氯化聚氯乙烯樹脂有良好的耐熱性、耐腐蝕性，在我國的塑料產(chǎn)業(yè)中，有廣泛的應用。傳統(tǒng)的溶劑法和水相懸浮法制備氯化聚氯乙烯樹脂過程中，消耗比較大，產(chǎn)生的污染物比較多，不符合現(xiàn)代科學發(fā)展的要求，氣固相法合成氯化聚氯乙烯樹脂能有效的節(jié)約能源，降低成產(chǎn)成本，氣固相法對氯化聚氯乙烯樹脂的合成有重要的意義。

1 氯化聚氯乙烯樹脂簡介

1.1 氯化聚氯乙烯樹脂的性質(zhì)

氯化聚氯乙烯樹脂是聚氯乙烯的改性產(chǎn)品，具有聚氯乙烯產(chǎn)品的優(yōu)良性質(zhì)，由于氯化聚氯乙烯樹脂是以聚氯乙烯為原材料進行氯化得到的產(chǎn)物，因此，氯化聚氯乙烯樹脂中的氯含量要比聚氯乙烯的氯含量高。氯化聚氯乙烯樹脂是一種白色或淺黃色的粉末狀物質(zhì)，具有良好的粘接性，氯化聚氯乙烯樹脂的樹脂分子相互作用力比較強，分子鏈的極性比較強，氯化聚氯乙烯樹脂具有很好的機械強度、耐腐蝕性、耐高溫、耐老化等諸多優(yōu)點。

1.2 氯化聚氯乙烯樹脂的應用

氯化聚氯乙烯樹脂具有良好的性能，并且氯化聚氯乙烯樹脂的價格比較便宜，在建筑、造船、電器、化工等行業(yè)有廣泛的應用。

（1）用于復合材料，氯化聚氯乙烯樹脂同一些纖維合成的氯化聚氯乙烯樹脂復合材料，有良好的抗張強度、耐熱性和抗沖擊性，可以制成管材及板材等材料；

（2）用于發(fā)泡材料，氯化聚氯乙烯樹脂合成的發(fā)泡材料，可以當做電氣零件、化工設備、建筑材料的原料，氯化聚氯乙烯樹脂發(fā)泡材料具有耐高溫、絕緣性能強等優(yōu)點；

（3）用于結(jié)構(gòu)材料，氯化聚氯乙烯樹脂可以用于化工管道輸送中，如化工廠熱污管、耐化學腐蝕輸送管、濕氯氣管道輸送等，還可以用于電解槽、電鍍?nèi)芤汗艿垒斔椭校?/p>

（4）用于涂料，氯化聚氯乙烯樹脂能溶于多種有機溶劑中，可以用來制造多種涂料，氯化聚氯乙烯樹脂涂料是主要的防腐涂料之一；

（5）用于塑料改進劑，氯化聚氯乙烯樹脂與具有熱塑性、熱固性的塑料混合在一起，能有效的改善這些塑料材料的性能；

（6）改進氯纖維的性能，將氯化聚氯乙烯樹脂加入紡織過程的氯綸中，能有效的增強產(chǎn)品的耐熱性。

（7）用于醫(yī)用管材，氯化聚氯乙烯樹脂制作的冷熱水管，管內(nèi)細菌不易繁殖，符合世界衛(wèi)生組織的衛(wèi)生標準，具有良好的衛(wèi)生性能，能用于醫(yī)療系統(tǒng)管材選材。

2 氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國的氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)工業(yè)起步比國外要晚，隨著科技的不斷發(fā)展，我國在氯化聚氯乙烯樹脂工藝研發(fā)的投入逐漸增大，目前我國生產(chǎn)氯化聚氯乙烯樹脂的主要方法是水相法，由于水相法生產(chǎn)氯化聚氯乙烯樹脂對生產(chǎn)條件控制嚴格，國內(nèi)的技術無法達到生產(chǎn)要求，因此，我國的生產(chǎn)技術同國外的技術有很大的差距。我國生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯樹脂產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量比較少，導致我國的氯化聚氯乙烯樹脂市場仍需大量的從國外進口。創(chuàng)新氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)技術，改革氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)工藝對我國的氯化聚氯乙烯樹脂發(fā)展有十分重要的意義。

3 氯化聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)工藝

目前，氯化聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)方法主要有溶劑法、水相懸浮法、氣固相法。

3.1 溶劑法

溶劑法是最早生產(chǎn)氯化聚氯乙烯樹脂的方法，溶劑法是將聚氯乙烯加入含氯溶劑中，在特定的溫度下，在引發(fā)劑下加入氯氣，控制好反應時間、氯氣的流量，就可以得到氯化聚氯乙烯，將得到的氯化聚氯乙烯經(jīng)過水析法從溶液中沉淀出來，經(jīng)過濾后，用稀堿溶液中和至中性，干燥后就可以得到氯化聚氯乙烯粉末。

溶劑法的氯化過程比較均勻，制備的氯化聚氯乙烯樹脂有良好的溶解性，但生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯樹脂機械性能、熱穩(wěn)定性及耐熱性比較差，溶劑法在生產(chǎn)過程中需要大量的有機溶劑，溶劑的回收流程比較長，回收成本比較高，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的有機物廢液，這些廢液會造成要嚴重的環(huán)境污染。

3.2 水相懸浮法

水相懸浮法剛開始是將聚氯乙烯分散在水溶液中，向水溶液中加入過量的氯氣，在低溫下加入氯化烴溶脹劑，用紫外光照射反應溶劑，得到氯化聚氯乙烯樹脂。隨著氯化聚氯乙烯樹脂制備技術的完善，逐漸用分散劑代替氯化烴溶脹劑，分散劑能增大物料在水溶液的分散力，增強聚氯乙烯的氯化。水相懸浮法的分散劑可以使用聚乙烯醇、纖維素衍生物、表面活性劑等，助氯化劑可以使用四氯化鈦、五氯化磷、五氯化銻等，引發(fā)劑可以使用過氧化物、變價金屬氯化物、紫外光、可見光等。

水相懸浮法生產(chǎn)工藝復雜、生產(chǎn)流程短暫，生產(chǎn)成本比較低，制備的氯化聚氯乙烯樹脂有良好的耐熱性、機械性性能強，但水相懸浮法的生產(chǎn)條件比較復雜，難以控制，對生產(chǎn)設備要求高，在氯化反應時會有大量的酸性廢水產(chǎn)生，對環(huán)境有很大的威脅。

3.3 氣固相法

氣固相法是將聚氯乙烯樹脂在紫外光、熱等條件下進行氯化，氯化反應常在多室流化創(chuàng)內(nèi)進行，聚氯乙烯直接氯化后得到氯化聚氯乙烯樹脂。氣固相法生產(chǎn)工藝比較簡單，不需要分散介質(zhì)，可以直接將聚氯乙烯氯化，氣固相法生產(chǎn)流程比較短，氯化產(chǎn)物的幾乎沒有廢氣、廢液等污染物，對環(huán)境污染程度小，能有效的保護環(huán)境，但由于氣固相法的氯化過程難以控制，產(chǎn)品均勻性比較差，目前沒有廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。

3.4 氯化聚氯乙烯樹脂三種生產(chǎn)工藝的比較

氯化聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)工藝中溶劑法生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本高，反應需要有毒溶劑做反應介質(zhì)，三廢污染嚴重，反應尾氣處理困難，生產(chǎn) 1t 氯化聚氯乙烯樹脂需要 0.81t聚氯乙烯、0.7t 氯氣、3t 液堿、650t 水、1100（kw·h）電；水相懸浮法的生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本比較低，反應需要水或者氯化氫做反應介質(zhì)，三廢污染比較嚴重，尾氣處理比較困難，生產(chǎn) 1t 氯化聚氯乙烯樹脂需要 0.9t 聚氯乙烯、0.65t 氯氣、0.87t 液堿、30t 水、600（kw·h）電；氣固相法生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本比較低，不需要反應介質(zhì)，三廢污染很小，尾氣處理容易，生產(chǎn) 1t 氯化聚氯乙烯樹脂需要 0.9t 聚氯乙烯、0.5t 氯氣、反應不需要液堿和水，所需的電不足 600（kw·h）。綜合可知，氣固相法具有很高的研發(fā)價值，對氯化聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)有很重要的意義。

4 氣固相法生產(chǎn)工藝

氣固相法是將聚氯乙烯粉末在干燥條件下直接與氯氣進行氯化反應，因此，氣固相法生產(chǎn)工藝最重要的是引發(fā)氯化方式，常見的氯化方式有熱引發(fā)氯化、等離子體引發(fā)氯化、光引發(fā)氯化等。

4.1 熱引發(fā)氯化

熱引發(fā)氯化方法是指通過加熱的方法引發(fā)聚氯乙烯的氯化，反應溫度對聚氯乙烯的氯化程度有一定的影響，適當?shù)奶岣邷囟饶苡行У募訌娋勐纫蚁┑穆然磻?，當溫度過達到一定極限時，聚氯乙烯的氯化反應程度不再發(fā)生變化，溫度過低，聚氯乙烯的氯化反應慢，所需的反應時間比較長。因此，要合理的控制反應溫度，溫度不能過高，也不宜過低，要根據(jù)實際生產(chǎn)情況恰當?shù)恼{(diào)整反應溫度。

4.2 等離子體引發(fā)氯化

等離子體引發(fā)氯化是指在放電狀態(tài)下，激發(fā)不穩(wěn)定氣體形成活性等離子體，引發(fā)聚氯乙烯發(fā)生氯化反應。等離子體引發(fā)氯化的反應過程中，高能電子、氯正離子、氯負離子及激發(fā)態(tài)的氯原子能有效的加快聚氯乙烯的氯化反應，等離子體氯化反應，能提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.3 光引發(fā)氯化

光引發(fā)氯化是指使用紫外光引激活氯的自由基，對聚氯乙烯進行氯化反應。氣固相流化床采用紫外燈和引發(fā)劑催化聚氯乙烯的氯化反應，這種流化床反應的溫度比較低，氯化聚氯乙烯樹脂可以進行連續(xù)生產(chǎn)，但反應的時間比較長，反應不均勻。

4.4 氣固相法三種生產(chǎn)工藝的比較

熱引發(fā)氯化方式的工藝流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量均勻性差、性能差，氯化速度慢，反應裝置規(guī)模比較小，光引發(fā)氯化方式的工藝流程比較復雜，產(chǎn)品質(zhì)量均勻性比較差、性能一般，氯化速度比較慢，反應裝置比較小，等離子體引發(fā)氯化方式的工藝流程復雜，產(chǎn)品質(zhì)量均勻性好、性能良好，氯化速度快，裝置規(guī)模比較小。熱引發(fā)氯化的綜合效率一般，目前在我國已經(jīng)用于氯化聚氯乙烯樹脂的成產(chǎn)中，光引發(fā)氯化的綜合效率比較好，在國外有的公司已經(jīng)將光引發(fā)氯化用于實際生產(chǎn)中，雖然等離子體引發(fā)氯化的綜合效率高，但目前沒有成熟的成產(chǎn)技術，因此，等離子體引發(fā)氯化技術仍在研發(fā)中。

5 總 結(jié)

氯化聚氯乙烯樹脂是一種新型的樹脂，能廣泛的應用于建筑、造船、電器、化工、冶金等行業(yè)，對工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展中有極其重要的意義，因此，要不斷的加強和改進氯化聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)工藝。氣固相法生產(chǎn)氯化聚氯乙烯樹脂，其生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本比較低，污染物排放少，生產(chǎn)能源消耗低，有極高的應用價值。加大氣固相法技術的研發(fā)，能有效的推動氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)，縮短我國與發(fā)達國家的技術差距。

參考文獻

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