氯化聚氯乙烯性質(zhì)

氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯( PVC )樹(shù)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(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒的疏松顆?；蚍勰?PVC 樹(shù)脂經(jīng)過(guò)氯化后，分子鏈排列的不規(guī)則性增加，極性增加，使樹(shù)脂的溶解性增大，化學(xué)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(shù)脂的熱變形溫度的機(jī)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(dá) 110 ℃，長(zhǎng)期使用溫度為 95 ℃。因此， CPVC 是一種應(yīng)用前景廣闊的新型工程塑料。

英文名稱(chēng):chlorinated polyvinyl chloride

英文同義詞:CPVC

性狀:白色或淡黃色的疏松顆?；蚍勰?，無(wú)臭。

又稱(chēng)(聚)過(guò)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(lèi)、酮類(lèi)、芳香烴等有機(jī)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(jià)格相對(duì)較低。因此CPVC 的用途十分廣泛，大量應(yīng)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(mén)窗等建材;飛機(jī)內(nèi)的裝飾材料以及車(chē)、燈具用材料; 可將CPVC 板材焊接成不同的設(shè)備;另外，在電子行業(yè)也有廣泛應(yīng)用。

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(xué)腐蝕性和彈性。低粘度型則較易溶于植物油類(lèi)。粉狀聚氯乙烯在低于50℃溫度下，用適當(dāng)溶劑溶脹并進(jìn)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(guò)程是將PVC 樹(shù)脂溶解于氯仿或四氯化碳溶劑中再進(jìn)行氯化。此方法中，PVC 的濃度非常重要。例如，當(dāng)以二氯乙烯為溶劑時(shí)，使12%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同) 的PVC 溶液氯化會(huì)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(dāng)使PVC 的7% 二氯乙烯溶液氯化時(shí)，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(gòu)成。據(jù)報(bào)道，采用由二氯乙烯和三氯乙烯構(gòu)成的1:1( 體積比) 的混合溶劑，能實(shí)現(xiàn)均勻氯化。PVC 可溶于氯苯， 因此在引發(fā)劑和促進(jìn)劑存在下， PVC 在氯苯中同氯氣在110~ 115℃ 反應(yīng)，也能實(shí)現(xiàn)氯化。引發(fā)劑通常采用偶氮二異丁腈，促進(jìn)劑可以采用對(duì)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(jī)械性能較差，不能用于制作包括管材在內(nèi)的硬制品;同時(shí)，由于使用氯仿或四氯化碳等有機(jī)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(jì)60 年代初，美國(guó)古德里奇( Goodrich)公司首先采用水相懸浮法生產(chǎn)CPVC，其工藝過(guò)程是將粉狀PVC 樹(shù)脂懸浮于氯化氫溶液中，在助劑的存在下通氯反應(yīng)，氯化反應(yīng)按自由基反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，此時(shí)氯化轉(zhuǎn)化率受擴(kuò)散控制。為便于氯氣在高分子相的擴(kuò)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(lái)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(shí)不用加入溶脹劑也可提高CPVC 氯化的均勻性，還可提高反應(yīng)速率，增強(qiáng)產(chǎn)品的加工性能。在CPVC 制備完成后，向反應(yīng)體系及時(shí)通入惰性氣體并加入還原劑，該還原劑可避免Cl2 與H2O 反應(yīng)生成的次氯酸與CPVC 反應(yīng)生成含羰基及雙鍵的有機(jī)物 。

懸浮法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)流程短，具有良好的耐熱性和機(jī)械性能，生產(chǎn)成本也較低，是國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法。其不足之處是生產(chǎn)過(guò)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(bào)導(dǎo)了氣-固相氯化法，氣-固相氯化法是常壓將PVC 樹(shù)脂在干燥狀態(tài)下放入反應(yīng)釜或流化床內(nèi)，直接進(jìn)行氯化反應(yīng)。疏松型顆粒在55℃沸騰床中用稀釋氧氣處理可實(shí)現(xiàn)氯化。氣流可由含氯50% ( 體積分?jǐn)?shù)) 、含氟0.75% ( 體積分?jǐn)?shù)) 和氮49.25% ( 體積分?jǐn)?shù)) 的混合氣體構(gòu)成，反應(yīng)100 min 后能獲得含氯64% ( 體積分?jǐn)?shù)) 、含氟0.6%( 體積分?jǐn)?shù)) 的CPVC。光能催化氯化，但無(wú)光照時(shí)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(guò)程沒(méi)有廢酸、廢水產(chǎn)生，基本無(wú)設(shè)備腐蝕，后處理大大簡(jiǎn)化和對(duì)環(huán)境污染輕的優(yōu)點(diǎn)。氣-固相氯化法存在的氯化不均勻及反應(yīng)熱導(dǎo)出困難限制了該工藝的工業(yè)化，美國(guó)、日本、以色列、德國(guó)及中國(guó)等對(duì)固相法氯化裝置、反應(yīng)器的型式、反應(yīng)工藝條件的探索研究主要集中解決這2個(gè)問(wèn)題。該工藝方法尚處于開(kāi)發(fā)階段。

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(jìn)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(lèi)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(gè)品級(jí)，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(guó)陶氏化學(xué)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(jī)械性能好，能溶于四氫呋喃、環(huán)己酮及氯苯等有機(jī)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(wú)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(chēng)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(dòng)性好，無(wú)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(wú)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(shù)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(lái)，又開(kāi)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(yīng)的共混物的趨勢(shì)。

聚氯乙烯共混物 用其他樹(shù)脂與PVC共混,是一種能多方面改進(jìn)PVC性能的好方法。用機(jī)械共混法使PVC與乙烯-醋酸乙烯酯樹(shù)脂共混，能起到長(zhǎng)效的增塑作用,改善沖擊強(qiáng)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(shù)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(jiàn)聚苯乙烯）的共混物，不僅沖擊強(qiáng)度高，而且可以得到透明制品。近年來(lái)，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(kuò)大。

氯化聚氯乙烯 PVC經(jīng)氯化而得的一種熱塑性樹(shù)脂，由溶液氯化法制得的，俗稱(chēng)過(guò)氯乙烯，簡(jiǎn)稱(chēng)CPVC，含氯量61～68％，氫原子沒(méi)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(xué)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(qiáng)度高，用它紡成的絲稱(chēng)過(guò)氯綸，對(duì)酸、堿、鹽皆穩(wěn)定，適于作耐化學(xué)腐蝕的濾布、工作服、篩網(wǎng)、漁網(wǎng)和運(yùn)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(yīng)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(guò)的氯化聚氯乙烯溶液經(jīng)水析、水洗、過(guò)濾、干燥即得白色絮狀顆粒成品。此法操作和設(shè)備均較簡(jiǎn)單，但氯化時(shí)間較長(zhǎng)。

②懸浮氯化法將 PVC懸浮于含二氯甲烷膨潤(rùn)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(lái)。此法氯化時(shí)間短，但操作不易掌握，設(shè)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(gè)步驟。樹(shù)脂與按配方添加的各種助劑配合時(shí)，可用捏和機(jī)或高速攪拌混合機(jī)均勻混合，再經(jīng)擠出機(jī)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(chēng)干混料）進(jìn)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(lèi)。在日本和西歐硬制品產(chǎn)量現(xiàn)已超過(guò)軟制品，硬制品中可不加增塑劑，有時(shí)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(rùn)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(shù)脂量的30％～70％；PVC糊加入的增塑劑可高達(dá)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(lèi)，如硬脂酸鋇、硬脂酸鎘等；有機(jī)錫化合物，特別適用于作透明片材、吹塑瓶等的樹(shù)脂，但價(jià)格較貴。穩(wěn)定劑的用量一般為樹(shù)脂的2％～7％。

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

④著色劑可將 PVC染成各種顏色。多用油溶性有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料，用量為樹(shù)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(jìn)性能。常用的填料有碳酸鈣、陶土、硅藻土等。

塑料制品 PVC通過(guò)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(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等。利用注射成型機(jī)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(jī)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(chēng)壓延薄膜。也可以將軟PVC粒料,利用吹塑成型機(jī)吹制成薄膜，這稱(chēng)為吹塑薄膜。薄膜上可以印花(如包裝裝潢圖案和商標(biāo)等)。薄膜用途很廣，可以通過(guò)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(wú)襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)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(lái)制作皮箱、皮包、書(shū)的封面、沙發(fā)及汽車(chē)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(shí)，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(jī)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(jī)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(shù)脂，還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，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(rùn)滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)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(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。

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

⑨中空容器。

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