1、.畢業論文氯化聚氯乙烯的工藝研究以及其供需現狀. v.氯化聚氯乙烯的工藝研究以及其供需現狀內容摘要：介紹了氯化聚氯乙烯的生產情況、工藝技術、產品應用以及市場供求情況，分析了該產品的價格趨勢及競爭能力，對發展我國氯化聚氯乙烯工業提出了建議。介紹氯化聚氯乙烯樹脂的性質特點、生產及加工方法和應用情況，指出了其發展前景。關鍵詞:氯化聚氯乙烯，聚氯乙烯，市場前景目 錄前言11聚氯乙烯的制備方法21.1氣固相氯化法21.2溶劑法21.3水相懸浮法22 CPVC的性能特征與應用32.1 CPVC的性能特征32.2 CPVC的應用43氯化聚氯乙烯的加工53.1干燥53.2混料53.3成型63.3.1擠出成型6

2、3.3.2注射成型64氯化聚氯乙烯的市場與前景74.1國內生產能力與產量74.2國內需求74.3國外狀況74.4競爭能力分析84.5發展建議85結束語9參考文獻10致11. v.前言氯化聚氯乙烯（CPVC）是以氯氣和聚氯乙烯（PVC）為原料的耗氯產品,具有抗腐蝕、耐老化、難燃、電性能良好等特點。（PVC）硬制品安全使用溫度一般不超過60而，而氯化聚氯乙烯硬制品可在接近100的溫度下長期使用，氯化聚氯乙烯是能在較高溫度和較高壓力下長期使用的為數不多的聚合物之一。氯化聚氯乙烯不僅在常溫下耐化學腐蝕性能優異，而且在較高溫度下仍具有很好的耐酸、耐堿、耐化學藥品性，性能優于PVC和其它樹脂。另外，氯化聚

3、氯乙烯的機械強度是PVC的1.5倍， pp 和ABS 的2倍，特別是在100的溫度下，氯化聚氯乙烯仍能保持很高的剛性， 可充分滿足在化工生產中對設備及管道等的要求。并且，氯化聚氯乙烯不受自來水中余氯影響，不會出現裂痕和崩漏。因此，氯化聚氯乙烯管道非常適用于民用冷熱水管系統。氯化聚氯乙烯產品在國外主要采用先進的水相懸浮法生產。并已開始在一定范圍內取代一些傳統的熱塑性工程塑料，廣泛應用于化工、建材、電器和粘合劑等領域，尤其是冷水和熱水管線分布系統和配件，以及控制液體化學品的閥體等的生產。 世界主要發達國家和地區已建立起完整的氯化聚氯乙烯應用體系。目前，我國的氯化聚氯乙烯生產規模小，產品質量差， 部

4、分企業仍采用污染嚴重的溶劑法生產。 由于不能滿足國內工業和民用管材的要求，我國每年需從美、日等國大量進口高質量的氯化聚氯乙烯樹脂用于硬制品生產或直接進口管材、閥門等硬制品。另外，受國際環境公約的約束，四氯化碳溶劑法生產裝置將逐漸被淘汰。 因此，國內氯化聚氯乙烯工業亟待采用先進生產工藝，加快發展速度，以適應國民經濟快速發展和民用產品日益增長的需求。1聚氯乙烯的制備方法氯化聚氯乙烯的生產方法主要有溶劑法、 水相懸浮法和氣固相氯化法。1.1氣固相氯化法氣固相氯化法是將聚氯乙烯（PVC）樹脂在干態下放入反應釜內或流化床內，通氯氣進行氯化。氣固相法工藝流程簡單，三廢量少，生產成本較低。該方法操作復雜，反

5、應過程難以控制，產品均勻度差，產品性能不佳，不能適用于大規模工業化生產，因此該法已基本被淘汰。1.2溶劑法溶劑法工藝比較成熟，其主要工藝過程是將PVC樹脂溶解于有機溶劑四氯化碳后再進行氯化。該法生產的氯化聚氯乙烯也被稱為過氯乙烯樹脂。由于溶劑法氯化比較均勻，產品具有良好的溶解性能，非常適合用作涂料、粘合劑等。但是，該方法生產的產品熱穩定性和機械性能較差，不能用于制作包括管材在內的硬質制品。同時，有機溶劑四氯化碳毒性較大，回收困難，造成較為嚴重的環境污染和較高的生產成本。四氯化碳已被蒙特利爾條約列為受控淘汰物質，因此在國外已基本淘汰了此工藝。國內仍有幾家氯化聚氯乙烯企業尚在使用此法維持生產， 開

6、工率很低， 今后幾年將逐步被淘汰。1.3水相懸浮法水相懸浮法是將PVC懸浮于水中或鹽酸水溶液介質中，在引發劑和其他氯化助劑存在下通氯氯化，得到非均質CPVC。包括聚氯乙烯氯化，CPVC的洗滌、穩定和CPVC 干燥3道工序。該法生產工藝簡單，生產流程短，產品中氯的質量分數可以達到67%，具有良好的耐熱性和機械性能，生產成本也較低，缺點是生產過程產生的酸性廢氣需要處理。在水相懸浮氯化法中， 預先采用有機溶劑使PVC樹脂先溶脹，對氯化反應有促進作用。這是因為PVC預先溶脹后，增加了氯氣與PVC的接觸面積，提高了氯化反應的速率，并使PVC 氯化均勻。用氯苯制得的CPVC的特點是耐老化性和熱穩定性最佳。

7、水相懸浮氯化法反應時，引發劑可選用過氧化物、腈類、變價金屬氯化物、可見光和紫外光輻射；分散劑可選用聚乙烯醇、聚丙烯酸、纖維素衍生物、細分散的無機物和表面活性劑；助氯化劑可選擇TiCl4、SbCl5、PCl5等。在上述助氯化劑存在下，用氯氣或氯氣與少量氧的混合物對PVC 進行氯化時，可制得氯質量分數為66.6%，密度為1.57 g/Cm3，耐熱性高達175 的CPVC 樹脂。在懸浮液中加入少量聚丙烯酸胺或者聚苯乙烯磺酸鈉，可提高CPVC 耐熱性和透明度。水相懸浮氯化法生產CPVC 時， 反應溫度、壓力、引發劑添加量及后處理條件等對PVC的氯化均有較大的影響。另外，原料PVC 質量的好壞也會影響C

8、PVC 的性能，尤其是其加工穩定性。因此，原料一般選用由懸浮聚合而制得的PVC，其空隙率為0.28-0.35 mL/g，表面積為1.0-3.0 m2/g，特性黏度為95-120 mL/g，即具有較高的分子量。PVC在懸浮液中的質量分數一般控制在15%35%。3-5 2CPVC的性能特征與應用2.1CPVC的性能特征CPVC是PVC氯化改性產物，因此CPVC除保留了PVC的特性外還具有以下優良的性能。使用溫度范圍寬。PVC 樹脂經氯化，氯的質量分數由56.7%提高到61.0%68.0%時，玻璃化溫度、軟化溫度和熱變形溫度上升。CPVC維 卡軟化點可比PVC 樹脂提高2040 。PVC 硬管制品安

9、全使用溫度不能超過60 ，而CPVC 硬管制品可在接近100溫度下長期使用。因此，CPVC 是能在較高溫度和較高內壓下長期使用的為數不多的聚合物之一。機械強度：CPVC的抗拉強度比PVC提高50%左右，比ABS、PP樹脂的抗拉強度高約一倍。特別是在100溫度下，CPVC仍能保持其較高的剛性。可充分滿足在此溫度下對設備及管道等的要求。耐化學性：CPVC不僅在常溫下耐化學腐蝕性能優異，而且在較高溫度下，CPVC仍具有很好的耐酸、耐堿、耐化學藥品性。CPVC在許多應用方面可以代替傳統材質處理侵蝕性物質，如質量較差的水、酸性物質、堿性物質及其他水溶液。提供較長的使用壽命、低維修，并擁有優良的環境適應力

10、。耐燃性：CPVC具有優異的阻燃自熄性，其氧指數為60，因而在空氣中不會燃燒。具有無火焰滴露、不增加火載，限制火焰擴散及低煙霧生成等特性。導熱性：CPVC具有較低的熱傳導率，用CPVC制成的耐熱管道可免除隔熱護層。CPVC的熱傳導系數僅為1.05W/(cm·K )，用CPVC加工的耐熱管道，熱量不容易從管道散發，熱損失少，可免除隔熱護層。不受水中氯的影響：聚烯烴材料如（PP、PE等）遇到水中余氯時可能會分解，而CPVC則不會受水中余氯的影響，不會出現裂痕和滲漏。道內壁光滑，細菌不易滋生。2.2CPVC的應用(1)由于CPVC具有較高的強度和維 卡軟化點、抗腐蝕和阻燃等性能，被廣泛用于

11、制造各種不同的工業管道、冷熱水管和防火管道，另外還可以制造各種閥門、管件等配套系統。特別是熱水管道、耐腐蝕流體管道及超高壓電力電纜埋管的應用中發揮越來越重要的作用。(2)CPVC易溶于多種有機溶劑，可以用于制造涂料，由于其具有優異的化學穩定性、耐酸堿性、耐水性和阻燃性等，特別適合潮濕、寒冷、高溫下使用，是我國目前重要的防腐涂料品種之一。(3)CPVC樹脂還能制造工業用的耐熱、抗腐蝕塑料平板、壓延片和各種塑料結構件。與其他塑料一起改性可加工成工程塑料合金。(4)作為樹脂改性劑，摻入PVC中，可明顯提高PVC耐熱性；摻入丙烯腈中，可以提高合成纖維的膨脹系數、韌性和伸長率等。(5)可做人造纖維，CP

12、VC抽絲后可做漁網、工作服、工業濾布、防治關節炎等多種疾病的內衣材料、不燃燒降落傘及海底電纜外套等。(6)將CPVC或PVC混合物，加入適當的勻泡劑、調整劑、發泡劑可制得用途廣泛的泡沫材料；CPVC還可作為阻燃材料和絕緣材料等。(7)分子量較低的CPVC樹脂較PVC樹脂具有較好的溶解性能。可以用來制作過氯乙烯樹脂漆和涂料。CPVC黏合劑可以用來黏合各種CPVC、PVC的管配件，在這方面的應用開發前景也很樂觀。(8)CPVC在成型加工時，與PVC加工類似，但由于CPVC的氯含量比PVC更多，分子之間的極性大，使其成型加工困難，配方設計中更要加入很多助劑。(9)填充劑和增塑劑：CPVC常用的填充劑

13、主要為無機填料，如二氧化鈦（鈦白粉）、碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、煅燒陶土、玻璃纖維等。由于CPVC自身沖擊強度差，無機填料用量不宜過大，應在20份以下，同時填料表面應進行處理，以提高填料與CPVC的相容性。美國專利中介紹的CPVC配方大多使用了5份二氧化鈦，這和PVC塑料異型材的配方設計一樣，主要是考慮防止光氧化的作用。CPVC硬制品突出的特點是熱變形溫度明顯高于PVC，故CPVC硬制品配方中很少采用增塑劑。6 3氯化聚氯乙烯的加工CPVC樹脂與其他塑料的成型加工類似, 主要的成型加工方法有擠出，注塑，吸(吹)塑及壓延等,其中擠出與注塑在塑料加工中具有代表性。目前,CPVC塑料制品一般為硬質制

14、品, 且以擠出和注塑成型加工較為普遍。3.1干燥由于CPVC樹脂中氯質量分數較高(61 %-68 %) ,熔體的非牛頓性和薪彈性明顯, 流動性下降,所需加工溫度應隨之提高。此外, CPVC稍有吸水性, 故在加工前宜先進行干燥叫。干燥條件為: 粒料, 80-90，2-3 h ；粉料, 80 ，2h。采用水相懸浮法制得的CPVC樹脂,其結構，性質與懸浮法PVC 樹脂相似,一般可采用PVC 通用設備進行加工, 如單螺桿擠出機,雙螺桿擠出機,注射成型機和壓延機等。3.2混料由于CPVC熱變形溫度，軟化溫度等均高于PVC樹脂,并且隨著氯含量的增加, CPVC的熔體勃度急劇增加。因此, CPVC在加工過程

15、中比PVC更易發生脫HCI反應, 所以CPVC樹脂加工配方中通常需要加人熱穩定劑、潤滑劑、沖擊改性劑和填充劑等助劑, 與硬質PVC加工一樣需采用高速混合機預先進行混合。混料方式有高速熱混合與低速冷混合兩種。(1) 高速熱混合，通常是先將CPVC樹脂，熱穩定劑，內潤滑劑(硬脂酸)等加人高速混合機中進行混合, 當物料溫度升至95-10時, 加人外潤滑劑(石蠟、聚乙烯蠟等)、沖擊改性劑、填料、顏料等,進一步混合至物料溫度12-130時,排料至低速冷混機中。若采用PVC與CPVC樹脂并用時, 可預先將兩者預混2-3m in ,使PVC 與CPVC 充分混合均勻后, 再按上述方法進行混合。(2)低速冷混

16、合。低速冷混合的目的是防止處在較高溫度下(12-13 )的混合料在使用，儲存過程中發生降解， 低速冷混合機的轉速明顯低于高速混合機的轉速, 同時在設備的夾套中通人冷卻水進行冷卻,使物料溫度達到40-45 時方可出料。混合好的物料,使用雙螺桿擠出機可直料進行擠出成型,而使用注射成型或使用單螺桿擠出機成型時,則應用粒料。3.3成型3.3.1擠出成型CPVC擠出時熔融豁度大,出口膨脹效應大于PVC,同時加工時更容易熱分解放出HCI , 因此擠出成型時加工溫度較窄,難度較硬質PVC大。CPVC擠出加工時使用的擠出機必須裝有冷卻設備,以防過熱。此外,由于加工過程中物料容易粘壁,接觸物料的模頭、螺桿等設備

17、的表面應具有較高的光潔度,并進行表面防腐處理, 即仔細拋光和鍍鉻，擠出成型的CPVC 制品與硬質PVC制品一樣,表面(尤其內表面)經常不夠光滑, 通常通過調整工藝溫度，螺桿轉速，和配方(、外潤滑劑,加工助劑)來解決。3.3.2注射成型考慮到CPVC加工時熔融薪度較高,易降解釋放出Hcl,CPVC注射成型時應注意以下3個問題。 注射時螺桿轉速和注射速度應相對較低,以減少由于剪切力過大而引起的過熱。設計注射模具時, 澆口應比相應的硬質PVC制品稍大或采用多澆口體系。模具溫度應控制在70一10 為宜。典型的CPVC注射成型條件為: a、料筒溫度一段165-175 、二段175-185, b、噴嘴17

18、5-185, c、模溫70-80 , d、螺桿壓縮比2 .5 ,e、注塑壓力15MPa,f、注塑時間6s。74氯化聚氯乙烯的市場與前景4.1國內生產能力與產量在全球主要產地，中國的CPVC產量居于世界第一位，它包括中國大陸，不包括省。2008年我國氯化聚氯乙烯產量為12374噸，2009年氯化聚氯乙烯的產量為13798噸，2010年我國氯化聚氯乙烯的產量為15252噸，而到了2011年我國氯化聚氯乙烯達到了19317噸，2012年我國氯化聚氯乙烯的產量得到了進一步的發展，產量達到了24514噸。4.2國內需求目前，國內CPVC（氯化聚氯乙烯）管材的市場需求在3萬噸/年以上，隨著相關行業對其特性

19、認識的進一步深入，CPVC管材的市場需求還將快速增長4.3國外狀況目前，世界約有20多家公司生產CPVC樹脂，主要集中在美、日、德、法等國。 近年來，世界CPVC的開發和應用發展迅速，對CPVC樹脂的需求急劇增加。1985年世界CPVC產能只有3萬t/a，20世紀90年代初為5萬/a 目前世界總生產能力已超過10萬t/a，均采用水相懸浮法。下表為世界主要氯化聚氯乙烯生產公司情況。公司名稱產能t/a美國譽諾化工公司70000日本德山積水20000日本鐘淵化學約3000礦化業工業公司約3000德國BASF法國 Alf AtChem合計96000在歐美日本等發達國家和地區，氯化聚氯乙烯冷熱水管已廣泛

20、用于民用建筑、辦公大樓、酒店、醫院、學校，甚至用作太陽能供水管和溫泉管道等。在美國諾譽化工公司使用氯化聚氯乙烯熱水和冷水管道系統的建筑已超過1000多萬個單元，并且還在不斷迅速增加，美國衛生基金會(NSF )已核準，可以將氯化聚氯乙烯樹脂用于飲用水輸送工程、食品及飲料處理和飲用水調配管道系統等方面。4.4競爭能力分析從對氯化聚氯乙烯國際、國內市場的分析可以看出，氯化聚氯乙烯優異的性能正不斷得到人們廣泛的認可，其市場的發展正處于快速成長期!有很大的市場容量和發展潛力。隨著經濟的發展，工業和民用對材料性能要求的提高，包括管材在內的硬質制品在國內外已成為氯化聚氯乙烯最主要的消費領域。目前國內氯化聚氯

21、乙烯樹脂及其硬制品市場有較大缺口，每年需要大量進口。高品質氯化聚氯乙烯樹脂具有廣闊的市場前景。因此，采用先進的水相懸浮法生產工藝建設氯化聚氯乙烯樹脂生產裝置將具有以下競爭優勢。4.5發展建議氯化聚氯乙烯為一種性能優越的新型高分子材料，其推廣應用勢在必行。 隨著國民經濟穩步發展，今后幾年我國氯化聚氯乙烯將進入一個快速發展階段。針對目前國內氯化聚氯乙烯生產企業規模小、牌號少、自動化水平低、產品質量差等生產現狀，對發展我國氯化聚氯乙烯工業提出如下建議。采用先進生產技術，擴大生產規模:由綜合實力較強的氯堿企業整合自身在氯堿產品生產、原輔材料配套、環境治理、 技術創新及后續開發能力強等多方面優勢資源，高

22、起點投資建設水相法氯化聚氯乙烯生產項目，建設萬噸級生產裝置，采用DCS系統控制，大幅提升產品質量，降低生產成本，同時注重環保，加強三廢綜合治理， 實現清潔化生產，創造良好的經濟效益和社會效益。依靠市場競爭盡快淘汰一些污染重、水平低、規模小的企業。 加快下游產品的開發，拓寬應用領域:由于國內CPVC應用開發體系不健全， 硬制品加工應用技術開發遲緩， 制約了水相法CPVC在我國的發展。 因此，CPVC生產企業應與下游硬制品加工企業密切合作，加強后續開發，加大應用研究力度，提升硬制品加工技術水平，豐富硬制品配方品種，提高產品的附加值，開創更為廣闊的應用市場。 積極開拓國內國際兩個市場:隨著生活水平的不斷提高， 國內CPVC硬制品的大規模推廣應用前景看好，特別是民用建筑領域上下水管系統市場容量龐大。 高品質CPVC的生產，一方面可替代進口產品，滿足國內需求；另一方面可拓展國際市場， 積極參與國際市場競爭"推動行業發展水平邁上新臺階，為我國CPVC行業的發展作出貢獻7-9。5結束語CPVC 作為一種新型的高分子材料，