氯化聚氯乙烯的工艺研究以及其供需现状.doc

1、 毕 业 论 文氯化聚氯乙烯的工艺研究以及其供需现状毕业论文氯化聚氯乙烯的工艺研究以及其供需现状内容摘要：介绍了氯化聚氯乙烯的生产情况、工艺技术、产品应用以及市场供求情况，分析了该产品的价格趋势及竞争能力，对发展我国氯化聚氯乙烯工业提出了建议。介绍氯化聚氯乙烯树脂的性质特点、生产及加工方法和应用情况，指出了其发展前景。关键词:氯化聚氯乙烯，聚氯乙烯，市场前景毕业论文目 录前 言 .11 聚氯乙烯的制备方法 .21.1 气固相氯化法 .21.2 溶剂法 .21.3 水相悬浮法 .22 CPVC 的性能特征与应用 .32.1 CPVC 的性能特征 .32.2 CPVC 的应用 .43 氯化聚氯乙烯

2、的加工 .53.1 干燥 .53.2 混料 .53.3 成型 .63.3.1 挤出成型 .63.3.2 注射成型 .64 氯化聚氯乙烯的市场与前景 .74.1 国内生产能力与产量 .74.2 国内需求 .74.3 国外状况 .74.4 竞争能力分析 .84.5 发展建议 .85 结束语 .9参考文献 .10致 谢 .11毕业论文1前 言氯化聚氯乙烯（CPVC）是以氯气和聚氯乙烯（PVC）为原料的耗氯产品,具有抗腐蚀、耐老化、难燃、电性能良好等特点。 （PVC）硬制品安全使用温度一般不超过60 而，而氯化聚氯乙烯硬制品可在接近 100的温度下长期使用，氯化聚氯乙烯是能在较高温度和较高压力下长期使

3、用的为数不多的聚合物之一。氯化聚氯乙烯不仅在常温下耐化学腐蚀性能优异，而且在较高温度下仍具有很好的耐酸、耐碱、耐化学药品性，性能优于 PVC 和其它树脂。另外，氯化聚氯乙烯的机械强度是 PVC 的1.5 倍， pp 和 ABS 的 2 倍，特别是在 100的温度下，氯化聚氯乙烯仍能保持很高的刚性， 可充分满足在化工生产中对设备及管道等的要求。并且，氯化聚氯乙烯不受自来水中余氯影响，不会出现裂痕和崩漏。因此，氯化聚氯乙烯管道非常适用于民用冷热水管系统。氯化聚氯乙烯产品在国外主要采用先进的水相悬浮法生产。并已开始在一定范围内取代一些传统的热塑性工程塑料，广泛应用于化工、建材、电器和粘合剂等领域，尤

4、其是冷水和热水管线分布系统和配件，以及控制液体化学品的阀体等的生产。 世界主要发达国家和地区已建立起完整的氯化聚氯乙烯应用体系。目前，我国的氯化聚氯乙烯生产规模小，产品质量差， 部分企业仍采用污染严重的溶剂法生产。 由于不能满足国内工业和民用管材的要求，我国每年需从美、日等国大量进口高质量的氯化聚氯乙烯树脂用于硬制品生产或直接进口管材、阀门等硬制品。另外，受国际环境公约的约束，四氯化碳溶剂法生产装置将逐渐被淘汰。 因此，国内氯化聚氯乙烯工业亟待采用先进生产工艺，加快发展速度，以适应国民经济快速发展和民用产品日益增长的需求。毕业论文21 聚氯乙烯的制备方法氯化聚氯乙烯的生产方法主要有溶剂法、 水

5、相悬浮法和气固相氯化法。1.1 气固相氯化法气固相氯化法是将聚氯乙烯（PVC）树脂在干态下放入反应釜内或流化床内，通氯气进行氯化。气固相法工艺流程简单，三废量少，生产成本较低。该方法操作复杂，反应过程难以控制，产品均匀度差，产品性能不佳，不能适用于大规模工业化生产，因此该法已基本被淘汰。1.2 溶剂法溶剂法工艺比较成熟，其主要工艺过程是将 PVC 树脂溶解于有机溶剂四氯化碳后再进行氯化。该法生产的氯化聚氯乙烯也被称为过氯乙烯树脂。由于溶剂法氯化比较均匀，产品具有良好的溶解性能，非常适合用作涂料、粘合剂等。但是，该方法生产的产品热稳定性和机械性能较差，不能用于制作包括管材在内的硬质制品。同时，有

6、机溶剂四氯化碳毒性较大，回收困难，造成较为严重的环境污染和较高的生产成本。四氯化碳已被蒙特利尔条约列为受控淘汰物质，因此在国外已基本淘汰了此工艺。国内仍有几家氯化聚氯乙烯企业尚在使用此法维持生产， 开工率很低， 今后几年将逐步被淘汰。1.3 水相悬浮法水相悬浮法是将 PVC 悬浮于水中或盐酸水溶液介质中，在引发剂和其他氯化助剂存在下通氯氯化，得到非均质 CPVC。包括聚氯乙烯氯化，CPVC 的洗涤、稳定和 CPVC 干燥 3 道工序。该法生产工艺简单，生产流程短，产品中氯的质量分数可以达到 67%，具有良好的耐热性和机械性能，生产成本也较低，缺点是生产过程产生的酸性废气需要处理。在水相悬浮氯化

7、法中， 预先采用有机溶剂使 PVC 树脂先溶胀，对氯化反应有促进作用。这是因为 PVC 预先溶胀后，增加了氯气与 PVC 的接触面积，提高了氯化反应的速率，并使 PVC 氯化均匀。用氯苯制得的 CPVC 的特点是耐老化性和热稳定性最佳。毕业论文3水相悬浮氯化法反应时，引发剂可选用过氧化物、腈类、变价金属氯化物、可见光和紫外光辐射；分散剂可选用聚乙烯醇、聚丙烯酸、纤维素衍生物、细分散的无机物和表面活性剂；助氯化剂可选择 TiCl4、SbCl5、PCl5 等。在上述助氯化剂存在下，用氯气或氯气与少量氧的混合物对 PVC 进行氯化时，可制得氯质量分数为 66.6%，密度为 1.57 g/Cm3，耐热

8、性高达 175 的 CPVC 树脂。在悬浮液中加入少量聚丙烯酸胺或者聚苯乙烯磺酸钠，可提高 CPVC 耐热性和透明度。水相悬浮氯化法生产CPVC 时， 反应温度、压力、引发剂添加量及后处理条件等对 PVC 的氯化均有较大的影响。另外，原料 PVC 质量的好坏也会影响 CPVC 的性能，尤其是其加工稳定性。因此，原料一般选用由悬浮聚合而制得的 PVC，其空隙率为 0.28-0.35 mL/g，表面积为 1.0-3.0 m2/g，特性黏度为 95-120 mL/g，即具有较高的分子量。PVC 在悬浮液中的质量分数一般控制在 15%35%。3-5 2 CPVC 的性能特征与应用2.1 CPVC 的性

9、能特征 CPVC 是 PVC 氯化改性产物，因此 CPVC 除保留了 PVC 的特性外还具有以下优良的性能。使用温度范围宽。PVC 树脂经氯化，氯的质量分数由 56.7%提高到 61.0%68.0%时，玻璃化温度、软化温度和热变形温度上升。CPVC 维 卡软化点可比 PVC 树脂提高2040 。 PVC 硬管制品安全使用温度不能超过 60 ，而 CPVC 硬管制品可在接近 100温度下长期使用。因此，CPVC 是能在较高温度和较高内压下长期使用的为数不多的聚合物之一。机械强度：CPVC 的抗拉强度比 PVC 提高 50%左右，比 ABS、PP 树脂的抗拉强度高约一倍。特别是在 100温度下，C

10、PVC 仍能保持其较高的刚性。可充分满足在此温度下对设备及管道等的要求。耐化学性：CPVC 不仅在常温下耐化学腐蚀性能优异，而且在较高温度下，CPVC 仍具有很好的耐酸、耐碱、耐化学药品性。CPVC 在许多应用方面可以代替传统材质处理毕业论文4侵蚀性物质，如质量较差的水、酸性物质、碱性物质及其他水溶液。提供较长的使用寿命、低维修，并拥有优良的环境适应力。耐燃性：CPVC 具有优异的阻燃自熄性，其氧指数为 60，因而在空气中不会燃烧。具有无火焰滴露、不增加火载，限制火焰扩散及低烟雾生成等特性。导热性：CPVC 具有较低的热传导率，用 CPVC 制成的耐热管道可免除隔热护层。CPVC 的热传导系数

11、仅为 1.05W/(cmK )，用 CPVC 加工的耐热管道，热量不容易从管道散发，热损失少，可免除隔热护层。不受水中氯的影响：聚烯烃材料如（PP、PE 等）遇到水中余氯时可能会分解，而CPVC 则不会受水中余氯的影响，不会出现裂痕和渗漏。道内壁光滑，细菌不易滋生。2.2 CPVC 的应用(1)由于 CPVC 具有较高的强度和维 卡软化点、抗腐蚀和阻燃等性能，被广泛用于制造各种不同的工业管道、冷热水管和防火管道，另外还可以制造各种阀门、管件等配套系统。特别是热水管道、耐腐蚀流体管道及超高压电力电缆埋管的应用中发挥越来越重要的作用。(2)CPVC 易溶于多种有机溶剂，可以用于制造涂料，由于其具有

12、优异的化学稳定性、耐酸碱性、耐水性和阻燃性等，特别适合潮湿、寒冷、高温下使用，是我国目前重要的防腐涂料品种之一。(3)CPVC 树脂还能制造工业用的耐热、抗腐蚀塑料平板、压延片和各种塑料结构件。与其他塑料一起改性可加工成工程塑料合金。(4)作为树脂改性剂，掺入 PVC 中，可明显提高 PVC 耐热性；掺入丙烯腈中，可以提高合成纤维的膨胀系数、韧性和伸长率等。(5)可做人造纤维，CPVC 抽丝后可做渔网、工作服、工业滤布、防治关节炎等多种疾病的内衣材料、不燃烧降落伞及海底电缆外套等。毕业论文5(6)将 CPVC 或 PVC 混合物，加入适当的匀泡剂、调整剂、发泡剂可制得用途广泛的泡沫材料；CPV

13、C 还可作为阻燃材料和绝缘材料等。(7)分子量较低的 CPVC 树脂较 PVC 树脂具有较好的溶解性能。可以用来制作过氯乙烯树脂漆和涂料。CPVC 黏合剂可以用来黏合各种 CPVC、PVC 的管配件，在这方面的应用开发前景也很乐观。(8)CPVC 在成型加工时，与 PVC 加工类似，但由于 CPVC 的氯含量比 PVC 更多，分子之间的极性大，使其成型加工困难，配方设计中更要加入很多助剂。(9)填充剂和增塑剂：CPVC 常用的填充剂主要为无机填料，如二氧化钛（钛白粉） 、碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、煅烧陶土、玻璃纤维等。由于 CPVC 自身冲击强度差，无机填料用量不宜过大，应在 20 份以下，同

14、时填料表面应进行处理，以提高填料与CPVC 的相容性。美国专利中介绍的 CPVC 配方大多使用了 5 份二氧化钛，这和 PVC塑料异型材的配方设计一样，主要是考虑防止光氧化的作用。CPVC 硬制品突出的特点是热变形温度明显高于 PVC，故 CPVC 硬制品配方中很少采用增塑剂。6 3 氯化聚氯乙烯的加工CPVC 树脂与其他塑料的成型加工类似, 主要的成型加工方法有挤出，注塑，吸(吹)塑及压延等,其中挤出与注塑在塑料加工中具有代表性。目前,CPVC 塑料制品一般为硬质制品, 且以挤出和注塑成型加工较为普遍。3.1 干燥由于 CPVC 树脂中氯质量分数较高(61 %-68 %) ,熔体的非牛顿性和

15、薪弹性明显, 流动性下降,所需加工温度应随之提高。此外, CPVC 稍有吸水性, 故在加工前宜先进行干燥叫。干燥条件为: 粒料, 80-90，2-3 h ；粉料, 80 ，2h。采用水相悬浮法制得的 CPVC 树脂,其结构，性质与悬浮法 PVC 树脂相似,一般可采用 PVC 通用设备进行加工, 如单螺杆挤出机,双螺杆挤出机,注射成型机和压延机等。3.2 混料由于 CPVC 热变形温度，软化温度等均高于 PVC 树脂,并且随着氯含量的增加, CPVC毕业论文6的熔体勃度急剧增加。因此, CPVC 在加工过程中比 PVC 更易发生脱 HCI 反应, 所以CPVC 树脂加工配方中通常需要加人热稳定剂

16、、润滑剂、冲击改性剂和填充剂等助剂, 与硬质 PVC 加工一样需采用高速混合机预先进行混合。混料方式有高速热混合与低速冷混合两种。(1) 高速热混合，通常是先将 CPVC 树脂，热稳定剂，内润滑剂(硬脂酸)等加人高速混合机中进行混合, 当物料温度升至 95-10时, 加人外润滑剂(石蜡、聚乙烯蜡等)、冲击改性剂、填料、颜料等,进一步混合至物料温度 12-130 时,排料至低速冷混机中。若采用 PVC 与 CPVC 树脂并用时, 可预先将两者预混 2-3m in ,使 PVC 与 CPVC 充分混合均匀后, 再按上述方法进行混合。(2)低速冷混合。低速冷混合的目的是防止处在较高温度下(12-13

17、 )的混合料在使用，储存过程中发生降解， 低速冷混合机的转速明显低于高速混合机的转速, 同时在设备的夹套中通人冷却水进行冷却,使物料温度达到 40-45 时方可出料。混合好的物料,使用双螺杆挤出机可直料进行挤出成型,而使用注射成型或使用单螺杆挤出机成型时,则应用粒料。3.3 成型3.3.1 挤出成型CPVC 挤出时熔融豁度大,出口膨胀效应大于 PVC,同时加工时更容易热分解放出 HCI , 因此挤出成型时加工温度较窄,难度较硬质 PVC 大。CPVC 挤出加工时使用的挤出机必须装有冷却设备,以防过热。此外,由于加工过程中物料容易粘壁,接触物料的模头、螺杆等设备的表面应具有较高的光洁度,并进行表

18、面防腐处理, 即仔细抛光和镀铬，挤出成型的 CPVC 制品与硬质 PVC 制品一样,表面(尤其内表面)经常不够光滑, 通常通过调整工艺温度，螺杆转速，和配方(内、外润滑剂,加工助剂)来解决。3.3.2 注射成型考虑到 CPVC 加工时熔融薪度较高,易降解释放出 Hcl,CPVC 注射成型时应注意以下 3个问题。 注射时螺杆转速和注射速度应相对较低,以减少由于剪切力过大而引起的过热。毕业论文7设计注射模具时, 浇口应比相应的硬质 PVC 制品稍大或采用多浇口体系。模具温度应控制在 70 一 10 为宜。典型的 CPVC 注射成型条件为: a、料筒温度一段 165-175 、二段 175-185,

19、 b、喷嘴 175-185, c、模温 70-80 , d、螺杆压缩比 2 .5 ,e、注塑压力 15MPa,f、注塑时间 6s。74 氯化聚氯乙烯的市场与前景4.1 国内生产能力与产量在全球主要产地，中国的 CPVC 产量居于世界第一位，它包括中国大陆，不包括台湾省。2008 年我国氯化聚氯乙烯产量为 12374 吨，2009 年氯化聚氯乙烯的产量为13798 吨，2010 年我国氯化聚氯乙烯的产量为 15252 吨，而到了 2011 年我国氯化聚氯乙烯达到了 19317 吨，2012 年我国氯化聚氯乙烯的产量得到了进一步的发展，产量达到了 24514 吨。4.2 国内需求 目前，国内 CPVC（氯化聚氯乙烯）管材的市场需求在 3 万吨/年以上，随着相关行业对其特性认识的进一步深入，CPVC 管材的市场需求还将快速增长4.3 国外状况目前，世界约有 20 多家公司生产 CPVC 树脂，主要集中在美、日、德、法等国。 近年来，世界 CPVC 的开发和应用发展迅速，对 CPVC 树脂的需求急剧增加。1985 年世界 CPVC 产能只有 3 万 t/a，20 世纪 90 年代初为 5 万/a 目前世界总生产能力已超过10 万 t/a，均采用水相悬浮法。下表为世界主要氯化聚氯乙烯生产公司情况。公司名称 产能 t/a美国誉诺化工公司 70000