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氯化聚氯乙烯簡(jiǎn)介
英文名稱：chlorinated polyvinyl chloride
英文同義詞：CPVC[2]
性狀：白色或淡黃色的疏松顆粒或粉末，無(wú)臭。
氯化聚氯乙烯性質(zhì)
氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯（ PVC ）樹脂氯化改性制得，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)毒的疏松顆粒或粉末。 PVC 樹脂經(jīng)過氯化后，分子鏈排列的不規(guī)則性增加，極性增加，使樹脂的溶解性增大，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 ℃，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。
氯化聚氯乙烯用途
又稱（聚）過氯乙烯。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、酮類、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、異型材門窗等建材；飛機(jī)內(nèi)的裝飾材料以及車、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。[3]
氯化聚氯乙烯制備
制備方法[4] ：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。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。
氯化聚氯乙烯溶劑法
溶劑法是采用的制備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，其主要工藝過程是將PVC 樹脂溶解于氯仿或溶劑中再進(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，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。
氯化聚氯乙烯懸浮法
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，其工藝過程是將粉狀PVC 樹脂懸浮于溶液中，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)過程產(chǎn)生的酸性廢氣需要處理，產(chǎn)品后處理較繁瑣。
氯化聚氯乙烯氣-固相法
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)過程沒有廢酸、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)問題。該工藝方法尚處于開發(fā)階段。[1]
氯化聚氯乙烯加工
雖然CPVC[5] 是以PVC為基質(zhì)制得的聚合物，且和PVC共有某些性能，但是，它也是一種有其自身特性的聚合物，這一點(diǎn)對(duì)于其加工特別重要。例如，CPVC聚合物熔融溫度范圍從400°F直至達(dá)到 450°F。擠塑加工需要采用鍍鉻或不銹鋼的模頭。擠塑模頭必須是良好流線型，以保證能長(zhǎng)時(shí)間地加工運(yùn)轉(zhuǎn)。平板模頭不能獲得滿意的擠塑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。為了很好地控制管材和異型材的擠塑尺寸，采用真空定型技術(shù)。擠塑設(shè)備需配備至少 40馬力的螺桿傳動(dòng)裝置。有幾種螺桿設(shè)計(jì)可適于擠塑加工各種配方好的混配料。
注塑加工需要采用有合適導(dǎo)出長(zhǎng)度的低壓縮螺桿。管件用物料需要采用尖梢式塑化螺桿。而低粘度，高產(chǎn)出物料需要采用卸掉滑動(dòng)止過環(huán)的加工螺桿，不能采用球形止逆螺桿。注塑模具應(yīng)該采用不銹鋼材料，至少也應(yīng)采用鍍鉻或鍍鎳材料。
參考資料
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