氯化聚氯乙烯

氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯( PVC )树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料。该产品为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末。 PVC 树脂经过氯化后，分子链排列的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性及耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀的性能。提高了树脂的热变形温度的机械性能，氯含量由 56.7% 提高到 63-69% ，维卡软化温度由 72-82 ℃提高到 90-125 ℃，最高使用温度可达 110 ℃，长期使用温度为 95 ℃。因此， CPVC 是一种应用前景广阔的新型工程塑料。

制备方法:由聚氯乙烯经氯化而得高分子化合物。将根据聚合度的大小，可制成高粘度型、中粘度型和低粘度型。高粘度型有较好的耐假性、耐化学腐蚀性和弹性。低粘度型则较易溶于植物油类。粉状聚氯乙烯在低于50℃温度下，用适当溶剂溶胀并进行水相悬浮氯化制得。

溶剂法是最早采用的制备CPVC 的方法，西德AG 法本公司首先采用溶剂法生产。该工艺比较成熟，其主要工艺过程是将PVC 树脂溶解于氯仿或四氯化碳溶剂中再进行氯化。此方法中，PVC 的浓度非常重要。例如，当以二氯乙烯为溶剂时，使12%( 质量分数，下同) 的PVC 溶液氯化会发生较多的脱氯化氢和降解作用，产生的CPVC 大约含等量的1, 2-二氯乙烯和1, 1, 2-三氯乙烯单元。但是，当使PVC 的7% 二氯乙烯溶液氯化时，脱氯化氢和降解较少，PVC 氯化更均匀，CPVC 主要由1, 2-二氯乙烯单元构成。据报道，采用由二氯乙烯和三氯乙烯构成的1:1( 体积比) 的混合溶剂，能实现均匀氯化。PVC 可溶于氯苯， 因此在引发剂和促进剂存在下， PVC 在氯苯中同氯气在110~ 115℃ 反应，也能实现氯化。引发剂通常采用偶氮二异丁腈，促进剂可以采用对氯苯亚硫酰胺酰二氯。

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、黏合剂等。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制品;同时，由于使用氯仿或四氯化碳等有机溶剂毒性大, 回收困难，因此造成环境污染。该法正逐步被淘汰。

20 世纪60 年代初，美国古德里奇( Goodrich)公司首先采用水相悬浮法生产CPVC，其工艺过程是将粉状PVC 树脂悬浮于氯化氢溶液中，在助剂的存在下通氯反应，氯化反应按自由基反应机理进行，此时氯化转化率受扩散控制。为便于氯气在高分子相的扩散并提高氯化的均匀性，早期工艺要求在水相中加入溶胀剂，如氯仿或CCl4，来增加氯气与PVC 的接触面积。另有研究者发现，原料PVC 由氯乙烯单体在特殊改性剂存在下聚合而成时不用加入溶胀剂也可提高CPVC 氯化的均匀性，还可提高反应速率，增强产品的加工性能。在CPVC 制备完成后，向反应体系及时通入惰性气体并加入还原剂，该还原剂可避免Cl2 与H2O 反应生成的次氯酸与CPVC 反应生成含羰基及双键的有机物 。

悬浮法生产工艺简单，生产流程短，具有良好的耐热性和机械性能，生产成本也较低，是国内外普遍采用的方法。其不足之处是生产过程产生的酸性废气需要处理，产品后处理较繁琐。

西德劳伦尔公司1958 年首先报导了气-固相氯化法，气-固相氯化法是常压将PVC 树脂在干燥状态下放入反应釜或流化床内，直接进行氯化反应。疏松型颗粒在55℃沸腾床中用稀释氧气处理可实现氯化。气流可由含氯50% ( 体积分数) 、含氟0.75% ( 体积分数) 和氮49.25% ( 体积分数) 的混合气体构成，反应100 min 后能获得含氯64% ( 体积分数) 、含氟0.6%( 体积分数) 的CPVC。光能催化氯化，但无光照时微量氧也有催化作用。

该工艺生产流程短，具有易于连续化，投资少且生产过程没有废酸、废水产生，基本无设备腐蚀，后处理大大简化和对环境污染轻的优点。气-固相氯化法存在的氯化不均匀及反应热导出困难限制了该工艺的工业化，美国、日本、以色列、德国及中国等对固相法氯化装置、反应器的型式、反应工艺条件的探索研究主要集中解决这2个问题。该工艺方法尚处于开发阶段。

英文名称:chlorinated polyvinyl chloride

英文同义词:CPVC

性状:白色或淡黄色的疏松颗粒或粉末，无臭。

又称(聚)过氯乙烯。由聚氯乙烯经氯化而得高分子化合物。含氯量61%~68%。具有热塑性。白色粉末。不易燃烧。耐浓酸、浓碱液、矿物油等，制品在沸水中不变形。比聚氯乙烯易溶于酯类、酮类、芳香烃等有机溶剂。用于制耐腐蚀漆、胶粘剂和合成纤维等。

CPVC 具有卓越的耐高温、抗腐蚀和阻燃性，而且与其他热塑性工程塑料比较，价格相对较低。因此CPVC 的用途十分广泛，大量应用于住宅、宾馆、饭店的冷热水输送及工业管道输水系统;电缆管、异型材门窗等建材;飞机内的装饰材料以及车、灯具用材料; 可将CPVC 板材焊接成不同的设备;另外，在电子行业也有广泛应用。

PVC性脆,热稳定性差，不易加工。为了改善其性能，增加品种，需进行改性，改性的品种有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等。

氯乙烯共聚物 氯乙烯可以和乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯类等单体共聚，目前共聚物的产量占聚氯乙烯总产量的25％以下。

①氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物采用悬浮共聚法,一般生产醋酸乙烯酯含量3％～5％和13％～15％的两个品级，可用于制造塑料地板、涂料、薄膜、压塑制品、唱片及短纤维等。

②氯乙烯- 偏二氯乙烯共聚物美国陶氏化学公司在30年代就研制成功了偏二氯乙烯含量在50％以上的氯乙烯共聚物，商品名莎纶B(Saran B)这种共聚物耐老化，耐臭氧，机械性能好，能溶于四氢呋喃、环己酮及氯苯等有机溶剂，溶液具有较好的粘合性与成膜性。用这种共聚物制得的薄膜无毒、透明，具有极低的透气性与透湿性，是极好的食品包装材料。这种共聚物也是一种优良的防腐蚀材料。由其制造的纤维称偏氯纶，可做渔网、座垫编织物和化工滤布等。

③丙烯- 氯乙烯或乙烯－氯乙烯共聚物丙烯含量约10％的共聚物，用于吹塑成型和注射成型等。与氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比,加工温度较低、且与热分解温度间隔大,熔体流动性好，无毒，透明。乙烯-氯乙烯共聚物，也是用悬浮法在75℃和压力1.2～96MPa下共聚而成,乙烯含量为4％～43％,具有高耐冲击性,高透明度和优良的加工性能,无毒,可制透明度高的薄膜、容器等。

④氯乙烯接枝共聚物以乙烯－醋酸乙烯酯树脂为基材的氯乙烯接枝共聚物，具有优良的耐冲击性、耐气候性和耐热性，适于作室外用建筑材料。近年来，又开发了用聚丙烯酸酯与氯乙烯的接枝共聚物。在西欧，接枝共聚物已有逐步取代相应的共混物的趋势。

聚氯乙烯共混物 用其他树脂与PVC共混,是一种能多方面改进PVC性能的好方法。用机械共混法使PVC与乙烯-醋酸乙烯酯树脂共混，能起到长效的增塑作用,改善冲击强度、耐寒性及加工性。聚氯乙烯与丁腈橡胶，氯化聚乙烯或 ABS树脂共混，也可以显著改善韧性，耐寒性和加工性。与甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（见聚苯乙烯）的共混物，不仅冲击强度高，而且可以得到透明制品。近年来，聚氯乙烯共混物的研究与生产日益受到重视，品种不断增加，使用范围不断扩大。

氯化聚氯乙烯 PVC经氯化而得的一种热塑性树脂，由溶液氯化法制得的，俗称过氯乙烯，简称CPVC，含氯量61～68％，氢原子没有全部被氯取代。白色或淡黄紫色粉末，溶解性比聚氯乙烯好，能溶于丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷，耐热性比聚氯乙烯高20～40℃，耐寒性比聚氯乙烯约低25℃，不易燃烧，耐气候、耐化学药品及耐水性均优,可以用挤出法生产管材,主要作热水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纤性，可用于胶粘剂、清漆和纺丝。胶粘剂主要用于粘接 PVC板及其制品。清漆的漆膜能耐腐蚀、柔软、耐磨且剥离强度高，用它纺成的丝称过氯纶，对酸、碱、盐皆稳定，适于作耐化学腐蚀的滤布、工作服、筛网、渔网和运输带等。

CPVC的生产方法有两种。

①溶液氯化法将聚氯乙烯溶于氯苯或四氯乙烷，在衬铝或搪瓷的反应釜中，于光或自由基引发下，搅拌并通入氯气，在70℃下氯化，氯化过的氯化聚氯乙烯溶液经水析、水洗、过滤、干燥即得白色絮状颗粒成品。此法操作和设备均较简单，但氯化时间较长。

②悬浮氯化法将 PVC悬浮于含二氯甲烷膨润剂的水或稀盐酸溶液中，在加压釜内通入氯气，于60℃下氯化，产物用乙醇沉淀出来。此法氯化时间短，但操作不易掌握，设备要求高，工业上较少采用。

加工 可分为各组分的混合、塑化及成型加工三个步骤。树脂与按配方添加的各种助剂配合时，可用捏和机或高速搅拌混合机均匀混合，再经挤出机塑化、切粒，即得到塑化好的粒料。这种粒料可以贮存待用或出售。粒料经挤出、吹塑、压延或注射成型加工为各种制品，也可以直接用混好的粉料（也称干混料）进行硬制品的加工。

聚氯乙烯助剂 PVC塑料一般可分为硬质与软质两大类。在日本和西欧硬制品产量现已超过软制品，硬制品中可不加增塑剂，有时加入冲击改性剂以改善其韧性。软制品需加入大量增塑剂。两者均加着色剂、稳定剂、润滑剂等塑料助剂。

①增塑剂通常采用两种或两种以上的混合增塑剂，效果较好。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯和磷酸三苯酯等。一般软质PVC所加增塑剂量为树脂量的30％～70％；PVC糊加入的增塑剂可高达80％～100％。

②稳定剂用于阻滞或阻止 PVC的分解。常用的稳定剂有铅化合物;如三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅;金属皂类，如硬脂酸钡、硬脂酸镉等；有机锡化合物，特别适用于作透明片材、吹塑瓶等的树脂，但价格较贵。稳定剂的用量一般为树脂的2％～7％。

③润滑剂增加 PVC的熔融流动性，以防止其与金属表面粘附，有利于成型加工。常用的润滑剂有金属皂、硬脂酸、石蜡或矿物油等，用量约为树脂的1％。

④着色剂可将 PVC染成各种颜色。多用油溶性有机颜料和无机颜料，用量为树脂的0.01％～2％左右。

⑤填料主要作用在于降低成本,节省 PVC用量,并可改进性能。常用的填料有碳酸钙、陶土、硅藻土等。

塑料制品 PVC通过塑料加工可制成各种型材和制品。

①一般软制品利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等。利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。

②薄膜PVC与添加剂混合、塑化后,利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工的薄膜，称压延薄膜。也可以将软PVC粒料,利用吹塑成型机吹制成薄膜，这称为吹塑薄膜。薄膜上可以印花(如包装装潢图案和商标等)。薄膜用途很广，可以通过剪裁，热合加工成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，有受热收缩的特性，可用于收缩包装。

③涂层制品有衬底的人造革是将 PVC糊涂敷于布上或纸张上，然后在 100℃以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜,再与衬底材料加热压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软质薄片，再压上花纹即成。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的座垫等。还有地板革，用作建筑物的铺地材料。

④泡沫制品软质 PVC混炼时，加入适量的发泡剂作成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机挤出成低发泡硬PVC板材和异型材，可代替木材使用,是一种新型的建筑材料。

⑤透明片材PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以作成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。

⑥糊制品将 PVC分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，通常用乳液或微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌，脱气泡后，配成PVC糊，再用浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。

⑦硬管和板材PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异形管、波纹管，用作下水管、引水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状,然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。

⑧门窗由硬质异形材料组装而成。在有些国家已与木门窗、铝窗等共同占据门窗的市场。

⑨中空容器。

   建筑给水用氯化聚氯乙烯管材应根据管道工作压力、输水温度和管道敷设场合等条件选用，具体选用方法可参考CECS136:2002。