氯化聚氯乙烯( CPVC) 是聚氯乙烯( PVC) 進一步氯化改性的產品，其氯含量一般為65% ~ 72%( 體積分數) 。CPVC 除了兼有PVC 的很多優良性能外， 其所具有的耐腐蝕性、耐熱性、可溶性、阻燃性、機械強度等均比PVC 有較大的提高， 因而CPVC 是性能優良的新型材料，被廣泛用於建築、化工、冶金、造船、電器、紡織等領域，套用前景十分廣闊。
基本介紹
- 中文名：氯化聚氯乙烯
- 外文名：CPVC
- 性狀：粉末，無臭
- 含氯量：61%~68%
簡介,性質,用途,製備,溶劑法,懸浮法,氣-固相法,加工,
簡介
英文名稱：chlorinated polyvinyl chloride
英文同義詞：CPVC
性狀：白色或淡黃色的疏鬆顆粒或粉末，無臭。
性質
氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯（ PVC ）樹脂氯化改性製得，是一種新型工程塑膠。該產品為白色或淡黃色無味、無臭、無毒的疏鬆顆粒或粉末。 PVC 樹脂經過氯化後，分子鏈排列的不規則性增加，極性增加，使樹脂的溶解性增大，化學穩定性增加，從而提高了材料的耐熱性及耐酸、鹼、鹽、氧化劑等的腐蝕的性能。提高了樹脂的熱變形溫度的機械性能，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 110 ℃，長期使用溫度為 95 ℃。因此， CPVC 是一種套用前景廣闊的新型工程塑膠。
用途
又稱（聚）過氯乙烯。由聚氯乙烯經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、濃鹼液、礦物油等，製品在沸水中不變形。比聚氯乙烯易溶於酯類、酮類、芳香烴等有機溶劑。用於制耐腐蝕漆、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膠比較，價格相對較低。因此CPVC 的用途十分廣泛，大量套用於住宅、賓館、飯店的冷熱水輸送及工業管道輸水系統；電纜管、異型材門窗等建材；飛機內的裝飾材料以及車、燈具用材料； 可將CPVC 板材焊接成不同的設備；另外，在電子行業也有廣泛套用。
製備
製備方法：由聚氯乙烯經氯化而得高分子化合物。將根據聚合度的大小，可製成高粘度型、中粘度型和低粘度型。高粘度型有較好的耐假性、耐化學腐蝕性和彈性。低粘度型則較易溶於植物油類。粉狀聚氯乙烯在低於50℃溫度下，用適當溶劑溶脹並進行水相懸浮氯化製得。
溶劑法
溶劑法是最早採用的製備CPVC 的方法，西德AG 法本公司首先採用溶劑法生產。該工藝比較成熟，其主要工藝過程是將PVC 樹脂溶解於氯仿或四氯化碳溶劑中再進行氯化。此方法中，PVC 的濃度非常重要。例如，當以二氯乙烯為溶劑時，使12%( 質量分數，下同) 的PVC 溶液氯化會發生較多的脫氯化氫和降解作用，產生的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，當使PVC 的7% 二氯乙烯溶液氯化時，脫氯化氫和降解較少，PVC 氯化更均勻，CPVC 主要由1, 2-二氯乙烯單元構成。據報導，採用由二氯乙烯和三氯乙烯構成的1：1( 體積比) 的混合溶劑，能實現均勻氯化。PVC 可溶於氯苯， 因此在引發劑和促進劑存在下， PVC 在氯苯中同氯氣在110~ 115℃ 反應，也能實現氯化。引發劑通常採用偶氮二異丁腈，促進劑可以採用對氯苯亞硫醯胺醯二氯。
溶劑法氯化比較均勻，產品具有良好的溶解性能，非常適合用作塗料、黏合劑等。但是，該方法生產的產品熱穩定性和機械性能較差，不能用於製作包括管材在內的硬製品；同時，由於使用氯仿或四氯化碳等有機溶劑毒性大, 回收困難，因此造成環境污染。該法正逐步被淘汰。
懸浮法
20 世紀60 年代初，美國古德里奇( Goodrich)公司首先採用水相懸浮法生產CPVC，其工藝過程是將粉狀PVC 樹脂懸浮於氯化氫溶液中，在助劑的存在下通氯反應，氯化反應按自由基反應機理進行，此時氯化轉化率受擴散控制。為便於氯氣在高分子相的擴散並提高氯化的均勻性，早期工藝要求在水相中加入溶脹劑，如氯仿或CCl4，來增加氯氣與PVC 的接觸面積。另有研究者發現，原料PVC 由氯乙烯單體在特殊改性劑存在下聚合而成時不用加入溶脹劑也可提高CPVC 氯化的均勻性，還可提高反應速率，增強產品的加工性能。在CPVC 製備完成後，向反應體系及時通入惰性氣體並加入還原劑，該還原劑可避免Cl2 與H2O 反應生成的次氯酸與CPVC 反應生成含羰基及雙鍵的有機物 。
懸浮法生產工藝簡單，生產流程短，具有良好的耐熱性和機械性能，生產成本也較低，是國內外普遍採用的方法。其不足之處是生產過程產生的酸性廢氣需要處理，產品後處理較繁瑣。
氣-固相法
西德勞倫爾公司1958 年首先報導了氣-固相氯化法，氣-固相氯化法是常壓將PVC 樹脂在乾燥狀態下放入反應釜或流化床內，直接進行氯化反應。疏鬆型顆粒在55℃沸騰床中用稀釋氧氣處理可實現氯化。氣流可由含氯50% ( 體積分數) 、含氟0.75% ( 體積分數) 和氮49.25% ( 體積分數) 的混合氣體構成，反應100 min 後能獲得含氯64% ( 體積分數) 、含氟0.6%( 體積分數) 的CPVC。光能催化氯化，但無光照時微量氧也有催化作用。
該工藝生產流程短，具有易於連續化，投資少且生產過程沒有廢酸、廢水產生，基本無設備腐蝕，後處理大大簡化和對環境污染輕的優點。氣-固相氯化法存在的氯化不均勻及反應熱導出困難限制了該工藝的工業化，美國、日本、以色列、德國及中國等對固相法氯化裝置、反應器的型式、反應工藝條件的探索研究主要集中解決這2個問題。該工藝方法尚處於開發階段。
加工
雖然CPVC是以PVC為基質製得的聚合物，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，這一點對於其加工特別重要。例如，CPVC聚合物熔融溫度範圍從400°F直至最高達到 450°F。擠塑加工需要採用鍍鉻或不鏽鋼的模頭。擠塑模頭必須是良好流線型，以保證能長時間地加工運轉。平板模頭不能獲得滿意的擠塑運轉時間。為了很好地控制管材和異型材的擠塑尺寸，最好採用真空定型技術。擠塑設備需配備至少 40馬力的螺桿傳動裝置。有幾種螺桿設計可適於擠塑加工各種配方好的混配料。
注塑加工需要採用有合適導出長度的低壓縮螺桿。管件用物料需要採用尖梢式塑化螺桿。而低粘度，高產出物料需要採用卸掉滑動止過環的加工螺桿，不能採用球形止逆螺桿。注塑模具應該採用不鏽鋼材料，至少也應採用鍍鉻或鍍鎳材料。
