氯化聚氯乙烯介绍

合成高分子材料——CPVC

一、简述

氯化聚氯乙烯（CPVC）树脂是由PVC树脂氯化而成，其含氯量最高可达73.2％，一般为63～68%。由于在氯乙烯链中引入了氯，故随着氯含量的增加，使树脂分子间的作用力增强，从而提高了树脂的软化温度和机械性能，氯化聚氯乙烯的玻璃化温度①比通用聚氯乙烯的玻璃化温度高50℃左右，软化点也比聚氯乙烯高，可在100℃左右长期使用。并且随着氯化度的提高，软化点及耐热性也随之上升。由于CPVC在耐热性、耐蚀性、耐老化性及阻燃自熄性方面远优于PVC树脂，其应用范围要广泛得多。

二、用途

氯化聚氯乙烯（CPVC）具有抗腐蚀、耐老化、难燃、电性能良好等特点。CPVC硬制品可在接近100℃的温度下长期使用，而且在较高温度下，仍具有很好的耐酸、耐碱、耐化学药品性能，并能保持良好的机械性能，综合性能远远好于PVC和其它树脂，可充分满足化工生产中对设备及管道等的特殊要求。由于CPVC不受自来水中余氯影响，不会出现裂痕和崩漏，还非常适用于民用冷热水管系统，世界主要发达国家和地区已建立完整的CPVC应用体系。国内CPVC 树脂消费近年来呈现增长势头，尤其是建筑、化工行业，已成为CPVC 树脂的主要用户，其发展态势将对我国CPVC树脂的生产发展产生重大影响。目前我国的氯化聚氯乙烯生产厂家大多采用四氯化碳溶剂法生产，产品只适合于生产涂料、粘合剂，且生产规模小,质量也无法

与国外产品竞争；国内硬制品用CPVC树脂市场缺口较大，靠进口解决。

CPVC制品主要用于化工及建筑业，大量代替木材和钢材，制成门窗、管道、板材、墙饰等，除了寿命长、维护费用低外，还有良好的阻燃自熄性，特别适用于一些对温度及消防有特殊要求的场合，其发展前景十分广阔。目前我国CPVC的应用尚处于开发阶段，并在以下领域中显示出明显的应用优势：油田原油集输用管材，化工用耐温、耐腐蚀管道、管件、板材及片材，热水、温水用给排水管道，有严格消防要求的场合用材料，高压、超高压电力输送电缆护管。

三、市场

国外生产CPVC的著名厂商如美国的B.F.Goodrich公司、德国的BASF公司、法国的ATOFINA公司、日本的Kaneka公司等均是生产PVC树脂的国际性大公司。这些公司首先研制生产CPVC树脂的专用PVC树脂，它在采用悬浮法聚合的过程中添加了特殊助剂，然后将这一专用PVC树脂再经过水相悬浮法生产CPVC树脂。随着CPVC应用领域的开发，因其具有优异的耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性，以及在高温下仍能保持很高的刚性，在一些领域中正逐渐取代PVC，若今后有10%的PVC被CPVC取替，则世界对CPVC的需求量将在200万吨/年以上，市场乐观。

四、生产

氯化聚氯乙烯树脂的生产工艺分为3种：溶剂法、水相悬浮法和气固相氯化法。

溶液氯化法是将S-PVC②溶解在含氯的溶剂中，加入引发剂偶氮二乙腈，然后向反应釜中通入氯气进行氯化。此法反应均匀，产品容易加工，可用于生产高级耐腐蚀涂料，皮革胶粘剂，或经过抽丝后用于生产渔网、工业滤布等产品。缺点是工艺流程太长、溶剂回收困难、生产成本高及易造成环境污染。

气固相氯化法是S-PVC树脂在紫外线腐蚀或氟气引发下，在流化床中进行氯化的一种工艺。其反应温度为40～100℃。此法工艺简单，但操作比较复杂，氯化过程难于控制，产品均匀性较差。

水相悬浮法（非均质氯化）是将S-PVC树脂加入水中或盐酸中，经搅拌形成悬浮浆料，加入引发剂和其它氯化助剂，通入氯气进行氯化。该法工艺简单、工艺流程短，产品具有良好的耐热性和机械性能，应用范围广泛，是目前世界上生产工艺发展的趋势。该工艺的不足之处是生产过程中产生的酸性废气需要处理。

简要工艺：将S-PVC树脂除袋后用引风机输送至加料斗，再将PVC粉末加入含有添加剂的水（四氯化钛或盐酸）中，混合成乳液后输送至反应器，进行氯化，反应后的乳液经过滤器去除一些HCl 后落入搅拌中的热碱液中进行中和。中和后打入成品乳液贮罐，再进入一连续的离心机中，除水后混入添加剂进行干燥，并被输送至混合器获得统一的产品质量，而后送包装线包装出售。

工艺技术控制点：

（1）、国内还没有生产CPVC的专用PVC树脂，只有严格筛选符合要求的PVC树脂来控制产品的质量及性能指标。

（2）、对PVC树脂进行处理，使PVC树脂的皮层变薄，氯化时可使氯气向PVC树脂的内部渗透，降低CPVC树脂表面的氯含量，从而达到降低熔体粘度，改善加工性能的目的。使PVC粒子的表面积扩大，增加与氯气的接触面积。

（3）、氯化条件的控制，PVC的氯化是一个放热反应，通过变化紫外光辐射量控制反应温度和氯气压力。

（4）、提高CPVC树脂的热温定性，可在CPVC悬浮水中加入SO2气体，再进行碱中和及水洗干燥，以提高CPVC树脂的热温定性。

五、主体设备一览表：

六、资金投入及生产利润

生产投入按1万吨/年装置，单体装置资金投入1.8亿，销售收入1.45亿，销售利润4000万。

①高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度

②S-PVC树脂是粒径为75～250µm的白色粉末，颗粒外边的皮与颗粒内部的初级粒子或附聚体连在一起，几乎成一体。初级粒子或附聚体之间的距离极小，附聚体的大小在1.5～3µm，它是由十多个圆形的初级粒子凝聚而成，初级粒子的粒径为0.7µm。组成初级粒子的更微细的粒子是区域结构(domain)，粒径约为230nm，它是由5nm的大分子凝聚体组成的。