氯化专用聚氯乙烯探讨

氯化专用聚氯乙烯探讨

吕建雄

新疆中泰化学托克逊能化有限公司 新疆吐鲁番市 838100

摘要：近些年国家大力开展地下管廊建设，使用和改造地下线缆电缆管道符合国家提倡的三线落地、以塑代钢产业政策和原则。因此，研发出一种适合地下综合管廊电力保护用的管材是很有必要的。目前市场上塑料电缆导管的品类众多，大部分采用聚氯乙烯材料制成，这类管材适用开挖型电力管道的铺设方式。本文介绍了氯化专用聚氯乙烯树脂的研究和生产现状，指出氯化专用聚氯乙烯研究中存在的问题，提出相关建议。

关键词：氯化专用聚氯乙烯；探讨

引言

氯化聚氯乙烯(CPVC)作为聚氯乙烯(PVC)树脂氯化改性的重要产品，以市场上过剩的PVC和氯气为原料，是重塑氯碱平衡产业链，实现氯碱行业结构调整的重要产品。目前国内高质量的管材专用CPVC原料基本依赖进口，国内硬制品用CPVC树脂市场缺口也较大，主要靠进口解决。生产高品质的CPVC树脂，减少我国对国外高品质CPVC树脂的依赖至关重要。目前CPVC的生产方法主要有2种:水相法，是主流工艺;气固相法，具有污染物零排放、能耗低、产品转化率高等特点，得到国内外广泛关注。以下对生产CPVC的原料———氯化专用PVC进行探讨，并对研究方向提出建议。

1氯化聚氯乙烯树脂性质及其传统制备方法

1.1氯化聚氯乙烯树脂性质

氯化聚氯乙烯简称CPVC，是一种白色或淡黄色的颗粒或粉末，属于工程塑料。该物质具有耐热性、耐腐蚀性、可溶性、阻燃性等特点。另外，氯化聚氯乙烯是通过聚氯乙烯改性而制得的，其分子链排列更加不规则，极性、化学稳定性也有所增加。与其他塑料相比，氯化聚氯乙烯树脂的价格比较低，应用前景更广阔。氯化聚氯乙烯可应用于以下几个方面：第一，复合材料。将其与纤维合成可得到氯化聚氯乙烯复合材料。这种材料具有抗冲击性强、耐热性好等优点，可用于管材、板材的制作。第二，发泡材料。将其合成发泡材料可作为电气零件、化工设备等的制作原料。第三，结构材料。可直接将其用到电解槽管道、化工厂热污管等中。第四，涂料。将其溶解到有机溶解中，可用作涂料。尤其是用作防腐涂料的制作。第五，塑料改进剂。将其与具有热固性、热塑性的塑料混合，可以改进这些材料的使用性能。

1.2氯化专用PVC孔隙和皮膜的形成机制

(1)PVC颗粒内部孔隙形成的机制:引发剂进入氯乙烯单体(VCM)液滴引发聚合反应，随着转化率的提高，初级粒子被VCM溶胀形成凝胶，并且随着初级粒子的成长和凝胶相体积分率的增大，在液滴内形成刚性和韧性都非常好的网状结构，这一结构形成的PVC骨架阻止了单体聚合成聚合物的体积收缩，在PVC颗粒内部形成孔隙，孔隙由初级粒子间孔隙、初级粒子聚集体或液滴聚并形成的堆积体孔隙组成。(2)PVC颗粒皮膜形成的机制:单体液滴在与分散剂水溶液混合后，液滴吸附分散剂在表面形成稳定的保护层，引发VCM反应后，在单体液滴表面的分散剂与VCM发生接枝共聚，在聚合物表面形成接枝物原膜。引发剂聚乙烯醇(PVA)类被VCM液滴吸附量大，与VCM接枝共聚概率高，形成厚而连续皮膜;引发剂羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)类在PVC颗粒上吸附少，接枝皮膜比PVA薄。

1.3氯化专用PVC的制备工艺

(1)悬浮聚合工艺。聚合釜入料首先加入配方量的缓冲剂和冷软水，再加入配方量的分散剂、引发剂，混合延时。单体加至配方量后，投料结束。聚合釜进入反应阶段，当达到设定的反应终点要求时，终止反应。启动出料程序，排入出料槽，由泵送入汽提塔脱除浆料中的氯乙烯气体，换热后进入离心机脱水，干燥后进入包装工序。(2)本体法聚合工艺。本体法聚合分两段进行，分别为预聚合和后聚合。预聚合是先将一定量的单体和引发剂加入预聚合釜中制备种子;当聚合转化率达到预期时，将预聚合制备好的种子全部转入后聚合釜中，再补足剩下的单体、引发剂、抗氧化剂和增稠剂;当聚合总转化率达到预期时，聚合反应结束。后聚合釜内开始脱气汽提，将未反应的VCM通过蒸汽真空脱除到回收系统;经过蒸汽汽提后的树脂通过出料风机送到后处理工序进行分级、均化，均化后的成品送包装系统。

2气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂的工艺研究进展

2.1热引发氯化的气固相法合成CPVC工艺

简单的说是运用加热的方法引发氯化反应，使聚氯乙烯直接氯化。对此，提出了气固相搅拌法热氯化的CPVC合成工艺。虽然热引发氯化的气固相法合成CPVC工艺并不十分成熟，但是其仍具备较大的研究空间。相关专家、学者应当继续研究该工艺，提升该工艺的成熟性。

2.2光引发氯化的气固相法合成CPVC工艺

主要是指运用紫外光引发氯化的气固相法合成CPVC工艺，使反应过程中的活性物种转变为氯自由基，进而按照氯自由基取代的方式进行反应。由于该工艺的反应温度比较低，所以可进行连续的扩大生产，实现规模化的生产。但是值得关注的是该工艺的反应时间较长，且反应不够均匀，无法保证反应效率，仍需继续优化。总的来说，相比于热引发氯化的气固相法合成CPVC工艺，这种工艺更加成熟，且工艺更加简单、流程更短。

2.3等离子体引发氯化的气固相法合成CPVC工艺

等离子体引发氯化的原理是创建放电状态，使不稳定气体受到放电刺激形成活性等离子体，从而借助活性等离子体使聚氯乙烯氯化。其实在这一过程中，形成的活性等离子体包括氯正离子、氯负离子、激发态氯分子等。这些活性等离子体可有效加速反应，并使聚氯乙烯分子出现分子链断裂，进而发生交联、改性等反应。并且除却活性等离子体的刺激，常规紫外线也会促进聚氯乙烯氯化。也就是说，该工艺能有效保证反应效率，且反应时间短，产品性能好。总的来说，结合国内研究现状来看，我国有关气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂的工艺仍落后国外，且国产企业运用该工艺生产的氯化聚氯乙烯具有维卡软化点低、抗抗拉伸强度不足等缺点。所以，技术人员、科研机构、化工企业等应加大气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂的工艺研究力度，尽可能地提升国内的工艺水平。

3存在问题及建议

(1)目前适用于气固相法工艺的国产氯化专用PVC树脂尚为空白，高校、科研院所及企业应根据国家“十四五”精神要求，加强合作，共同开发出适用于气固相法的高质量氯化专用PVC树脂。(2)树脂颗粒的皮膜和内部孔隙结构是影响氯化专用PVC树脂性能的主要因素，进而影响氯化产品的力学性能和塑化性能。为了进一步改进氯化专用PVC树脂的性能，悬浮法树脂可从颗粒皮膜方面着手进行研究，本体法树脂可从颗粒内部孔隙结构方面着手进行研究。开发过程中要控制助剂的用量，使得树脂的皮膜和孔隙率控制在一定范围，提高CPVC稳定性。(3)复杂多变的国际局势带来的变幻莫测的石油价格，以及我国“富煤、贫油、少气”的资源现状决定了电石法工艺将会在我国继续存在，目前加快研发悬浮法工艺下的氯化专用树脂的聚合工艺可促进我国PVC树脂的多元化、高端化发展。

结束语

综上所述，气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂的工艺仍有较大的发展前景。因此，在国外研究成果不断取得重大进展的情况，我国应继续加大该工艺的研究，并进一步拓宽该工艺的应用范围。

参考文献

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［3］李富勇，康陇龙．本体法PVC树脂生产工艺及产品性能优势［J］．聚氯乙烯，2021，49(10):8－11．