浅析氯化聚氯乙烯树脂的工艺技术

朱洪波

摘 要：聚氯乙烯是加工制造工业的一种重要的生产原料，主要是由于聚氯乙烯树脂物理性能、耐化学腐蚀性和绝缘性良好，同时具有明显的减缓焰燃烧速度的作用，进而在一定程度上可以制造建筑材料、电子元器件、日用品等，在各行各业均有广泛的应用。可以说，聚氯乙烯与我们的日常生活、工作息息相关、无法分割。因此，要对氯化聚氯乙烯树脂的工艺技术进行分析，才能更科学合理的应用。

关键词：氯化聚氯乙烯树脂；聚氯乙烯；工艺

前言

随着我国工业技术的快速发展，氯化聚氯乙烯树脂已经成为了加工制造工业的一种重要生产原料，有极其重要的作用，这就使得对聚氯乙烯树脂质量的要求也越来越高。氯化聚氯乙烯树脂有良好的耐热性、耐腐蚀性，在我国的塑料产业中，有广泛的应用。传统的溶剂法和水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯树脂过程中，消耗比较大，产生的污染物比较多，不符合现代科学发展的要求，气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂能有效的节约能源，降低成产成本，气固相法对氯化聚氯乙烯树脂的合成有重要的意义。

1 氯化聚氯乙烯树脂简介

1.1 氯化聚氯乙烯树脂的性质

氯化聚氯乙烯树脂是聚氯乙烯的改性产品，具有聚氯乙烯产品的优良性质，由于氯化聚氯乙烯树脂是以聚氯乙烯为原材料进行氯化得到的产物，因此，氯化聚氯乙烯树脂中的氯含量要比聚氯乙烯的氯含量高。氯化聚氯乙烯树脂是一种白色或浅黄色的粉末状物质，具有良好的粘接性，氯化聚氯乙烯树脂的树脂分子相互作用力比较强，分子链的极性比较强，氯化聚氯乙烯树脂具有很好的机械强度、耐腐蚀性、耐高温、耐老化等诸多优点。

1.2 氯化聚氯乙烯树脂的应用

氯化聚氯乙烯树脂具有良好的性能，并且氯化聚氯乙烯树脂的价格比较便宜，在建筑、造船、电器、化工等行业有广泛的应用。

（1）用于复合材料，氯化聚氯乙烯树脂同一些纤维合成的氯化聚氯乙烯树脂复合材料，有良好的抗张强度、耐热性和抗冲击性，可以制成管材及板材等材料；

（2）用于发泡材料，氯化聚氯乙烯树脂合成的发泡材料，可以当做电气零件、化工设备、建筑材料的原料，氯化聚氯乙烯树脂发泡材料具有耐高温、绝缘性能强等优点；

（3）用于结构材料，氯化聚氯乙烯树脂可以用于化工管道输送中，如化工厂热污管、耐化学腐蚀输送管、湿氯气管道输送等，还可以用于电解槽、电镀溶液管道输送中；

（4）用于涂料，氯化聚氯乙烯树脂能溶于多种有机溶剂中，可以用来制造多种涂料，氯化聚氯乙烯树脂涂料是主要的防腐涂料之一；

（5）用于塑料改进剂，氯化聚氯乙烯树脂与具有热塑性、热固性的塑料混合在一起，能有效的改善这些塑料材料的性能；

（6）改进氯纤维的性能，将氯化聚氯乙烯树脂加入纺织过程的氯纶中，能有效的增强产品的耐热性。

（7）用于医用管材，氯化聚氯乙烯树脂制作的冷热水管，管内细菌不易繁殖，符合世界卫生组织的卫生标准，具有良好的卫生性能，能用于医疗系统管材选材。

2 氯化聚氯乙烯树脂生产现状

我国的氯化聚氯乙烯树脂生产工业起步比国外要晚，随着科技的不断发展，我国在氯化聚氯乙烯树脂工艺研发的投入逐渐增大，目前我国生产氯化聚氯乙烯树脂的主要方法是水相法，由于水相法生产氯化聚氯乙烯树脂对生产条件控制严格，国内的技术无法达到生产要求，因此，我国的生产技术同国外的技术有很大的差距。我国生产的氯化聚氯乙烯树脂产品质量不稳定，产量比较少，导致我国的氯化聚氯乙烯树脂市场仍需大量的从国外进口。创新氯化聚氯乙烯树脂生产技术，改革氯化聚氯乙烯树脂生产工艺对我国的氯化聚氯乙烯树脂发展有十分重要的意义。

3 氯化聚氯乙烯树脂的生产工艺

目前，氯化聚氯乙烯树脂的生产方法主要有溶剂法、水相悬浮法、气固相法。

3.1 溶剂法

溶剂法是最早生产氯化聚氯乙烯树脂的方法，溶剂法是将聚氯乙烯加入含氯溶剂中，在特定的温度下，在引发剂下加入氯气，控制好反应时间、氯气的流量，就可以得到氯化聚氯乙烯，将得到的氯化聚氯乙烯经过水析法从溶液中沉淀出来，经过滤后，用稀碱溶液中和至中性，干燥后就可以得到氯化聚氯乙烯粉末。

溶剂法的氯化过程比较均匀，制备的氯化聚氯乙烯树脂有良好的溶解性，但生产的氯化聚氯乙烯树脂机械性能、热稳定性及耐热性比较差，溶剂法在生产过程中需要大量的有机溶剂，溶剂的回收流程比较长，回收成本比较高，生产过程中会产生大量的有机物废液，这些废液会造成要严重的环境污染。

3.2 水相悬浮法

水相悬浮法刚开始是将聚氯乙烯分散在水溶液中，向水溶液中加入过量的氯气，在低温下加入氯化烃溶胀剂，用紫外光照射反应溶剂，得到氯化聚氯乙烯树脂。随着氯化聚氯乙烯树脂制备技术的完善，逐渐用分散剂代替氯化烃溶胀剂，分散剂能增大物料在水溶液的分散力，增强聚氯乙烯的氯化。水相悬浮法的分散剂可以使用聚乙烯醇、纤维素衍生物、表面活性剂等，助氯化剂可以使用四氯化钛、五氯化磷、五氯化锑等，引发剂可以使用过氧化物、变价金属氯化物、紫外光、可见光等。

水相悬浮法生产工艺复杂、生产流程短暂，生产成本比较低，制备的氯化聚氯乙烯树脂有良好的耐热性、机械性性能强，但水相悬浮法的生产条件比较复杂，难以控制，对生产设备要求高，在氯化反应时会有大量的酸性废水产生，对环境有很大的威脅。

3.3 气固相法

气固相法是将聚氯乙烯树脂在紫外光、热等条件下进行氯化，氯化反应常在多室流化创内进行，聚氯乙烯直接氯化后得到氯化聚氯乙烯树脂。气固相法生产工艺比较简单，不需要分散介质，可以直接将聚氯乙烯氯化，气固相法生产流程比较短，氯化产物的几乎没有废气、废液等污染物，对环境污染程度小，能有效的保护环境，但由于气固相法的氯化过程难以控制，产品均匀性比较差，目前没有广泛应用于工业生产中。

3.4 氯化聚氯乙烯树脂三种生产工艺的比较

氯化聚氯乙烯树脂的生产工艺中溶剂法生产工艺复杂，生产成本高，反应需要有毒溶剂做反应介质，三废污染严重，反应尾气处理困难，生产 1t 氯化聚氯乙烯树脂需要 0.81t聚氯乙烯、0.7t 氯气、3t 液碱、650t 水、1100（kw·h）电；水相悬浮法的生产工艺复杂，生产成本比较低，反应需要水或者氯化氢做反应介质，三废污染比较严重，尾气处理比较困难，生产 1t 氯化聚氯乙烯树脂需要 0.9t 聚氯乙烯、0.65t 氯气、0.87t 液碱、30t 水、600（kw·h）电；气固相法生产工艺简单，生产成本比较低，不需要反应介质，三废污染很小，尾气处理容易，生产 1t 氯化聚氯乙烯树脂需要 0.9t 聚氯乙烯、0.5t 氯气、反应不需要液碱和水，所需的电不足 600（kw·h）。综合可知，气固相法具有很高的研发价值，对氯化聚氯乙烯树脂的生产有很重要的意义。

4 气固相法生产工艺

气固相法是将聚氯乙烯粉末在干燥条件下直接与氯气进行氯化反应，因此，气固相法生产工艺最重要的是引发氯化方式，常见的氯化方式有热引发氯化、等离子体引发氯化、光引发氯化等。

4.1 热引发氯化

热引发氯化方法是指通过加热的方法引发聚氯乙烯的氯化，反应温度对聚氯乙烯的氯化程度有一定的影响，适当的提高温度能有效的加强聚氯乙烯的氯化反应，当温度过达到一定极限时，聚氯乙烯的氯化反应程度不再发生变化，温度过低，聚氯乙烯的氯化反应慢，所需的反应时间比较长。因此，要合理的控制反应温度，温度不能过高，也不宜过低，要根据实际生产情况恰当的调整反应温度。

4.2 等离子体引发氯化

等离子体引发氯化是指在放电状态下，激发不稳定气体形成活性等离子体，引发聚氯乙烯发生氯化反应。等离子体引发氯化的反应过程中，高能电子、氯正离子、氯负离子及激发态的氯原子能有效的加快聚氯乙烯的氯化反应，等离子体氯化反应，能提高生产效率和产品的质量。

4.3 光引发氯化

光引发氯化是指使用紫外光引激活氯的自由基，对聚氯乙烯进行氯化反应。气固相流化床采用紫外灯和引发剂催化聚氯乙烯的氯化反应，这种流化床反应的温度比较低，氯化聚氯乙烯树脂可以进行连续生产，但反应的时间比较长，反应不均匀。

4.4 气固相法三种生产工艺的比较

热引发氯化方式的工艺流程简单，产品质量均匀性差、性能差，氯化速度慢，反应装置规模比较小，光引发氯化方式的工艺流程比较复杂，产品质量均匀性比较差、性能一般，氯化速度比较慢，反应装置比较小，等离子体引发氯化方式的工艺流程复杂，产品质量均匀性好、性能良好，氯化速度快，装置规模比较小。热引发氯化的综合效率一般，目前在我国已经用于氯化聚氯乙烯树脂的成产中，光引发氯化的综合效率比较好，在国外有的公司已经将光引发氯化用于实际生产中，虽然等离子体引发氯化的综合效率高，但目前没有成熟的成产技术，因此，等离子体引发氯化技术仍在研发中。

5 总 结

氯化聚氯乙烯树脂是一种新型的树脂，能广泛的应用于建筑、造船、电器、化工、冶金等行业，对工业生产和发展中有极其重要的意义，因此，要不断的加强和改进氯化聚氯乙烯树脂的生产工艺。气固相法生产氯化聚氯乙烯树脂，其生产工艺简单，生产成本比较低，污染物排放少，生产能源消耗低，有极高的应用价值。加大气固相法技术的研发，能有效的推動氯化聚氯乙烯树脂生产，缩短我国与发达国家的技术差距。

参考文献

[1]王宝仁. 聚氯乙烯工业生产技术进展[J].中国氯碱，2014.

[2]王延利.聚氯乙烯糊树脂的生产方法及发展前景[J]. 河南化工，2013.