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的一種重要的生產原料，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，在各行各業均有廣泛的應用。可以說，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

隨著我國工業技術的快速發展，氯化聚氯乙烯樹脂已經成為了加工制造工業的一種重要生產原料，有極其重要的作用，這就使得對聚氯乙烯樹脂質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，在我國的塑料產業中，有廣泛的應用。傳統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，產生的污染物比較多，不符合現代科學發展的要求，氣固相法合成氯化聚氯乙烯樹脂能有效的節約能源，降低成產成本，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

氯化聚氯乙烯樹脂是聚氯乙烯的改性產品，具有聚氯乙烯產品的優良性質，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，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）用于發泡材料，氯化聚氯乙烯樹脂合成的發泡材料，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泡材料具有耐高溫、絕緣性能強等優點；

（3）用于結構材料，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、電鍍溶液管道輸送中；

（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，能有效的增強產品的耐熱性。

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

2 氯化聚氯乙烯樹脂生產現狀

我國的氯化聚氯乙烯樹脂生產工業起步比國外要晚，隨著科技的不斷發展，我國在氯化聚氯乙烯樹脂工藝研發的投入逐漸增大，目前我國生產氯化聚氯乙烯樹脂的主要方法是水相法，由于水相法生產氯化聚氯乙烯樹脂對生產條件控制嚴格，國內的技術無法達到生產要求，因此，我國的生產技術同國外的技術有很大的差距。我國生產的氯化聚氯乙烯樹脂產品質量不穩定，產量比較少，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。創新氯化聚氯乙烯樹脂生產技術，改革氯化聚氯乙烯樹脂生產工藝對我國的氯化聚氯乙烯樹脂發展有十分重要的意義。

3 氯化聚氯乙烯樹脂的生產工藝

目前，氯化聚氯乙烯樹脂的生產方法主要有溶劑法、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過水析法從溶液中沉淀出來，經過濾后，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，但生產的氯化聚氯乙烯樹脂機械性能、熱穩定性及耐熱性比較差，溶劑法在生產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，生產過程中會產生大量的有機物廢液，這些廢液會造成要嚴重的環境污染。

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。

水相懸浮法生產工藝復雜、生產流程短暫，生產成本比較低，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條件比較復雜，難以控制，對生產設備要求高，在氯化反應時會有大量的酸性廢水產生，對環境有很大的威脅。

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內進行，聚氯乙烯直接氯化后得到氯化聚氯乙烯樹脂。氣固相法生產工藝比較簡單，不需要分散介質，可以直接將聚氯乙烯氯化，氣固相法生產流程比較短，氯化產物的幾乎沒有廢氣、廢液等污染物，對環境污染程度小，能有效的保護環境，但由于氣固相法的氯化過程難以控制，產品均勻性比較差，目前沒有廣泛應用于工業生產中。

3.4 氯化聚氯乙烯樹脂三種生產工藝的比較

氯化聚氯乙烯樹脂的生產工藝中溶劑法生產工藝復雜，生產成本高，反應需要有毒溶劑做反應介質，三廢污染嚴重，反應尾氣處理困難，生產 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；水相懸浮法的生產工藝復雜，生產成本比較低，反應需要水或者氯化氫做反應介質，三廢污染比較嚴重，尾氣處理比較困難，生產 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；氣固相法生產工藝簡單，生產成本比較低，不需要反應介質，三廢污染很小，尾氣處理容易，生產 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價值，對氯化聚氯乙烯樹脂的生產有很重要的意義。

4 氣固相法生產工藝

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，氣固相法生產工藝最重要的是引發氯化方式，常見的氯化方式有熱引發氯化、等離子體引發氯化、光引發氯化等。

4.1 熱引發氯化

熱引發氯化方法是指通過加熱的方法引發聚氯乙烯的氯化，反應溫度對聚氯乙烯的氯化程度有一定的影響，適當的提高溫度能有效的加強聚氯乙烯的氯化反應，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，要根據實際生產情況恰當的調整反應溫度。

4.2 等離子體引發氯化

等離子體引發氯化是指在放電狀態下，激發不穩定氣體形成活性等離子體，引發聚氯乙烯發生氯化反應。等離子體引發氯化的反應過程中，高能電子、氯正離子、氯負離子及激發態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，能提高生產效率和產品的質量。

4.3 光引發氯化

光引發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生產，但反應的時間比較長，反應不均勻。

4.4 氣固相法三種生產工藝的比較

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

5 總 結

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，對工業生產和發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工藝。氣固相法生產氯化聚氯乙烯樹脂，其生產工藝簡單，生產成本比較低，污染物排放少，生產能源消耗低，有極高的應用價值。加大氣固相法技術的研發，能有效的推動氯化聚氯乙烯樹脂生產，縮短我國與發達國家的技術差距。

參考文獻

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