淺談聚氯乙烯的差異化發(fā)展

常帥

（天津大沽化工股份有限公司，天津 300455）

1 我國聚氯乙烯發(fā)展現(xiàn)狀

自2008年起，國內(nèi)PVC產(chǎn)能增速已明顯減緩，但每年仍保持一定的增長。2014年底，國內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)能達到2389萬t，國內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)能首次出現(xiàn)負增長（如圖1）。國內(nèi)聚氯乙烯行情持續(xù)低迷，生產(chǎn)廠家和中間商利潤空間被嚴重壓縮，這與國內(nèi)產(chǎn)能嚴重過剩，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過于單一有著直接的關(guān)系。普通樹脂產(chǎn)量的增長明顯高于下游需求的增長，市場難尋利好的支撐。在這種環(huán)境下，應(yīng)尋求差異化發(fā)展，開發(fā)特種樹脂，提高產(chǎn)品附加值，為企業(yè)發(fā)展提供新的動力。

圖1 國內(nèi)PVC產(chǎn)能及增幅情況

特種樹脂品種豐富，消費領(lǐng)域分布廣泛，目前全球特種和專用PVC樹脂牌號有3000多種，國外一些著名的PVC生產(chǎn)商產(chǎn)品牌號達到350種，同時還生產(chǎn)相當數(shù)量的特種PVC產(chǎn)品;初步統(tǒng)計，全球特種PVC樹脂總產(chǎn)能約562萬t，總產(chǎn)能和消費總量約占PVC總量的10%左右[1]。我國特種樹脂與國外相比起步較晚，特種樹脂種類少、產(chǎn)量低、質(zhì)量差。主要有PVC糊樹脂（比例占64%）、氯醋樹脂（占9%）、消光樹脂（占3%）、超高聚合度樹脂（占6%）、超低聚合度樹脂（占6%）、聚偏氯乙烯（占2%）、氯化聚氯乙烯（占4%）及其他摻混樹脂（占6%）。

2 糊樹脂

PVC糊樹脂是未加工狀態(tài)下的聚氯乙烯的一種獨特液體形式，與懸浮法樹脂相比是高分散性粉狀物，粒度范圍一般在0.1～2.0μm(懸浮法樹脂粒度分布一般在20～200μm)。PVC糊樹脂因其高分散性，可適用于涂布、浸漬、噴涂、發(fā)泡等加工工藝，廣泛應(yīng)用于人造革、手套、壁紙、玩具、日用裝飾材料、電器儀表和電工工具等諸多材料和制品領(lǐng)域[2]，如圖2。

圖2

2014年國內(nèi)PVC糊樹脂產(chǎn)能超過150萬t/a，是亞洲地區(qū)最大生產(chǎn)國。我國PVC糊樹脂企業(yè)及產(chǎn)能情況為：天津渤天化工有限責任公司19萬t/a、沈陽化工股份有限公司13萬t/a、，上海氯堿化工股份有限公司10萬t/a、郴州華湘化工有限公司10萬t/a、安徽中鹽紅四方股份有限公司10萬t/a、新疆天業(yè)10萬t/a、內(nèi)蒙伊東10萬t/a。

糊樹脂通常由乳液種子聚合法、微懸浮聚合法、混合懸浮法等制得。PVC乳液種子聚合主要由以下部分組成：1）化學助劑（乳化劑、引發(fā)劑）配制2）乳液種子制備：向種子釜中加入事先配制好的化學助劑、單體、無離子水等，而后升溫至反應(yīng)溫度，當單體轉(zhuǎn)化率達到要求后回收單體，把種子膠乳通過過濾器送到種子貯槽進行貯存待用。3）聚合反應(yīng)，聚合釜內(nèi)加入熱水，各種助劑、種子膠乳后、乳化劑、氯乙烯單體等，控制聚合溫度直至VCM轉(zhuǎn)化率在85%左右，結(jié)束聚合反應(yīng)。4）脫吸控制操作：膠乳在脫吸塔或脫吸釜內(nèi)升溫進行回收VCM單體。5）干燥包裝：膠乳干燥多采用旋轉(zhuǎn)式霧化工藝，干燥后得到粉料樹脂，一般經(jīng)過干研磨和過篩，包裝。

微懸浮聚合膠乳的顆粒是靠機械分散形成，聚合反應(yīng)在單體液滴內(nèi)進行，微懸浮聚合從反應(yīng)機理上和普通懸浮聚合是一樣的，最大不同的單體液滴是靠乳化劑來穩(wěn)定和保護，所以其流程和乳液聚合有很多相同之處，乳化劑用量不到乳液反應(yīng)的一半，所以不發(fā)生乳化反應(yīng)，后處理能耗減少。

混合法PVC糊樹脂生產(chǎn)工藝主要是集乳液聚合和微懸浮聚合于一體，在整個反應(yīng)過程中要加入經(jīng)過乳液聚合后的種子和其他乳化劑、引發(fā)劑、各種助劑及VCM一起參與反應(yīng)[3]。

隨著國內(nèi)產(chǎn)能快速增長，PVC糊樹脂已開始出現(xiàn)嚴重產(chǎn)能過剩，國外企業(yè)在生產(chǎn)通用糊樹脂的同時，幾乎都在生產(chǎn)摻混、氯醋等專用糊樹脂，而我國生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品大部分是通用料，競爭激烈，利潤降低。因而發(fā)展國內(nèi)緊缺的產(chǎn)品和高端產(chǎn)品是目前的當務(wù)之急。要不斷加大研發(fā)的力度，開拓PVC糊樹脂的應(yīng)用范圍，使中國PVC糊樹脂的生產(chǎn)向系列化、高品質(zhì)、高附加值、大規(guī)模、低成本方向發(fā)展[4]，以便大量取代進口高檔PVC糊樹脂產(chǎn)品。

3 氯化聚氯乙烯

氯化聚氯乙烯（CPVC）樹脂，是聚氯乙烯（PVC）與氯氣反應(yīng)后制得高分子彈性體材料，氯質(zhì)量分數(shù)將會從56.8%提升到60%～74%，含氯量的提高，讓CPVC具有更強的耐熱性、耐腐蝕性、阻燃性，廣泛應(yīng)用于化工用管道、管件、填料，冷熱水用管道及管件，集輸用管材，電力電纜，消防要求嚴格的場合等。CPVC這一新的塑料材料越來越被重視，前景廣闊，用于硬質(zhì)品占65%、電力電纜套管占15%、涂料及粘合劑占5%、樹脂改性及發(fā)泡材料占3%，其它占2%。

近年來，世界氯化聚氯乙烯的發(fā)展非常迅速，產(chǎn)量也快速增加。美國路博潤公司是全球最大的CPVC生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品在低導熱以及低可燃性CPVC樹脂和復(fù)合物技術(shù)上保持全球領(lǐng)先地位。國際上另一著名的CPVC樹脂生產(chǎn)商法國阿科瑪公司成功地開發(fā)出了氣相法CPVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)。2012年我國CPVC產(chǎn)能僅為58.5 kt/a，隨著2014年7月份濰坊高信化工公司的20 kt/a新裝置正式投產(chǎn)，產(chǎn)能已達約95 kt/a[5]。我國主要CPVC生產(chǎn)企業(yè)情況如表1。

表1 我國主要的CPVC生產(chǎn)企業(yè)情況

根據(jù)氯化分散介質(zhì)的不同，CPVC的生產(chǎn)工藝主要有3種:溶劑法、固相法和水相懸浮法[6]。

溶劑法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。目前該法正逐步被淘汰。

氣固相氯化法是在常壓、干燥狀態(tài)下，將PVC粉料置于帶有捕集器的多室流化床中，由紫外線或光等引發(fā)PVC與氯氣直接進行氯化反應(yīng)，尾氣HCl使用可靠技術(shù)回收。該工藝相對簡單，設(shè)備投資小，不需要離心機與干燥器，基本無“三廢”排放。

目前杭州電化集團有限公司、河北盛華化工有限公司、青海鹽湖海納化工有限公司氣固法氯化聚氯乙烯項目順利投產(chǎn)，均引進法國阿科瑪技術(shù)。

水相懸浮法CPVC生產(chǎn)工藝是將PVC樹脂懸浮于水中，添加各種助劑，通氯反應(yīng)，氯化反應(yīng)按自由基反應(yīng)進行。主要由氯化、脫酸水洗、中和水洗、離心、干燥和計量、包裝等工序組成。水相法產(chǎn)品耐熱性和機械加工性能好，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣，適合大規(guī)模生產(chǎn)。目前，國內(nèi)外較大的CPVC生產(chǎn)企業(yè)均采用水相法生產(chǎn)，應(yīng)用非常普遍。

我國CPVC生產(chǎn)與國外發(fā)達國家相比存在一定差距，技術(shù)落后，我國水相法技術(shù)盡管已經(jīng)開發(fā)并工業(yè)化，但是規(guī)模較小，質(zhì)量和產(chǎn)量還不能滿足國內(nèi)市場需求；CPVC的配料研究不夠，產(chǎn)品牌號少，尤其是高性能、專用樹脂料不能生產(chǎn)，每年國內(nèi)又需要進口大量CPVC成品。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加大應(yīng)用研究力度，提升硬制品的加工技術(shù)水平，豐富硬制品配方品種，提高產(chǎn)品的附加值。隨著CPVC應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)，因其具有優(yōu)異的耐酸、耐堿、耐化學腐蝕性，仍能保持很高的剛性，市場前景廣闊，具備很大發(fā)展空間。

4 聚偏氯乙烯

聚偏氯乙烯(PVDC)是偏氯乙烯與第二單體的共聚物，化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有高阻氧、阻濕、耐熱的特性，被廣泛用于食品、藥品、化妝品的包裝領(lǐng)域。PVDC樹脂按照共聚單體的不同分為普通擠出用PVDC—VC樹脂、PVDC—MA樹脂和PVDC—AN樹脂，分別由VDC與VCM、MA和AN共聚而制成。

PVDC—VC樹脂主要加工腸衣膜、保鮮自黏膜、復(fù)合膜、食品袋,用于軍品包裝和火腿腸、方火腿等食品包裝；PVDC—MA樹脂也稱多層共擠膜用PVDC樹脂，該產(chǎn)品主要是與PE等材料共擠吹塑或共流延加工成多層復(fù)合膜，用于包裝食品、藥品、軍品、飲料及化妝品；PVDC—AN樹脂也稱纖維PVDC樹脂，具有良好的結(jié)晶和紡絲性能，被廣泛應(yīng)用于制造假發(fā)、漁網(wǎng)絲、阻燃織物、人造草坪等[7]。

PVDC樹脂最早由美國陶氏化學公司實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，也是目前世界最大的生產(chǎn)商，其他主要的生產(chǎn)廠商還有日本吳羽公司、旭化成公司、英國IC I公司等。我國PVDC的開發(fā)和應(yīng)用起步較晚，但在食品包裝行業(yè)的發(fā)展速度迅猛。我國主要的PVDC生產(chǎn)企業(yè)[8]為：富巨塑膠有限公司2萬t/a、巨化股份有限公司電化廠1萬t/a、山東興魯化工股份有限公司1萬t/a、南通匯羽豐新材料有限公司1萬t/a。

懸浮聚合法是生PVDC樹脂的主要方法。該法的生產(chǎn)操作工藝過程是將VDC單體、共聚單體和引發(fā)劑的混合物，在分散劑的作用下，通過攪拌的作用在水相中分散成一定大小的液滴，在一定溫度下引發(fā)劑引發(fā)成自由基，從而引發(fā)聚合反應(yīng)。在聚合反應(yīng)進行到一定階段，調(diào)整聚合溫度，加入第二引發(fā)劑，并保持此溫度進行聚合。聚合反應(yīng)完成后，將漿料送到氣提釜中，閃蒸回收未反應(yīng)的VDC和VCM，回收單體經(jīng)分離提純后再送去聚合，脫除單體的漿料經(jīng)水洗、離心干燥后即可成品包裝。

目前，在發(fā)達國家PVDC系列產(chǎn)品市場消費量年均增長穩(wěn)定。日本和韓國食品、藥品、化工產(chǎn)品，60%左右采用PVDC包裝材料，而在我國、印度、東南亞等國家，食品使用PVDC的包裝率只有約5%[9]。由于PVDC生產(chǎn)工藝復(fù)制、技術(shù)含量高，而且樹脂加工對機械設(shè)備技要求較高，目前，在中國PVDC系列產(chǎn)品的需求量雖每年在遞增，但在生產(chǎn)供應(yīng)上，我國的對外依存度仍然較高。PVDC產(chǎn)業(yè)在我國具有良好的發(fā)展前景和市場前景。

5 建議

特種及專用PVC樹脂品種多，應(yīng)用廣，是PVC行業(yè)技術(shù)水平提高的一個重要標志。目前，大部分特種及專用PVC樹脂還依賴進口，國內(nèi)現(xiàn)有的樹脂品種少，產(chǎn)量低，規(guī)模化生產(chǎn)的非常少，同時推廣成本高，市場應(yīng)用效果不理想。面對目前國內(nèi)PVC行業(yè)大而不精、應(yīng)用領(lǐng)域縮小、市場萎縮的問題，積極尋求差異化的產(chǎn)品，發(fā)展特種樹脂是國內(nèi)企業(yè)積極尋求出路的正確方向。因此，PVC生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強行業(yè)上下游的信息交流，有效收集下游加工生產(chǎn)及需求方面的信息，與下游加工企業(yè)合作研究特種及專用樹脂的加工特性，合理選擇其品種進行配方和工藝設(shè)計；同時，應(yīng)提高特種及專用PVC樹脂的質(zhì)量，降低成本，形成各具特色的品種體系，增強市場競爭能力。

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