我國氯化聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)特點及發(fā)展研究

摘 要：本文介紹了氯化聚氯乙烯的性能特點和生產(chǎn)工藝的發(fā)展歷程，對各自的優(yōu)缺點進行了簡要的分析，之后介紹了我國氯化聚氯乙烯各個生產(chǎn)企業(yè)的概況及產(chǎn)業(yè)總體的發(fā)展情況，最后對我國氯化聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些建議。

關鍵詞：聚氯乙烯；產(chǎn)業(yè)；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.018

作為聚氯乙烯（PVC）的一種下游產(chǎn)品，氯化聚氯乙烯（CPVC）由于在分子鏈中又引入了一個氯原子，氯含量、不規(guī)整性、分子鏈極性、分子間作用力都獲得了增強，相對分子質量提高，整體性能在PVC的基礎上又獲得了增強，例如拉伸強度上升了50%、玻璃化溫度（Tg）提高了50℃、維卡軟化點提高了20℃-40℃，與PVC相比最大的優(yōu)勢是能在高溫狀態(tài)（100℃）下長期使用，另外還具有更為良好的耐化學藥品性、耐老化性、耐候性、以及阻燃、隔熱性。因此其使用范圍非常廣闊，其中在管材方面用量最大。

1 生產(chǎn)工藝

CPVC是PVC參與氯化反應后的產(chǎn)物，分子鏈中的氫原子被氯原子取代，按照氯化方式的不同CPVC的生產(chǎn)工藝可分為溶劑法、水相懸浮法和氣固相氯化法三種。溶劑法最早投入工業(yè)化生產(chǎn)，技術成熟且產(chǎn)品氯分布均勻，過程是將PVC加入到溶劑中，再依次加入引發(fā)劑、氯氣，進行氯化反應和一系列后處理工序，所得產(chǎn)品溶解性好，但其機械性能、耐熱性、熱穩(wěn)定性不好，所以只能用作涂料、黏合劑。另外這種工藝只能使用疏松型的PVC進行氯化，能耗較高，且使用的溶劑多為四氯化碳、氯乙烷等高污染、高毒性的原料，極易造成污染，所以已被逐步淘汰。水相懸浮法則是目前的主流工藝，其過程是將粉末狀的PVC樹脂懸浮于水或鹽酸溶液中，再加入氯化助劑，通入氯氣，進行氯化反應，該工藝操作簡便，流程較短，而且靈活性較大，能通過調節(jié)氯氣的加入量控制產(chǎn)品的氯元素質量分數(shù)，滿足多種條件下的產(chǎn)品性能需求。缺點是每生產(chǎn)一噸CPVC，將產(chǎn)生20噸的酸性廢水，在環(huán)保方面壓力較大，也對該工藝的推廣造成不利影響。氣固相氯化法則是將干燥的粉末狀PVC和氯氣通入反應器或流化床中，在紫外線、溫度、等離子體等條件的引發(fā)下直接進行氯化反應。因為沒有反應介質，所以該工藝設備簡單、流程短、污染小，是將來CPVC工藝發(fā)展的方向，缺點是反應散熱困難、物料分散度低、氯化過程中產(chǎn)品易結塊、氯化過程較難控制、產(chǎn)品氯化度分布不均等，所以目前只有法國的Arkema公司將此工藝投入工業(yè)化生產(chǎn)，我國的杭州電化集團有限公司于2012年引入此技術。

2 我國CPVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

華誼集團上海氯堿化工股份有限公司2011年以其自主研發(fā)的水相法CPVC生產(chǎn)工藝產(chǎn)出萬噸級的高性能CPVC，其后續(xù)產(chǎn)品的質量和性能均達到了國際先進水平，填補了我國在高端CPVC市場上的空白，目前該公司正在籌劃4萬噸/年的高性能CPVC項目，進一步拓寬市場。中國石化齊魯分公司在PVC新產(chǎn)品研發(fā)上擁有豐富的技術實力，于2014年制備出孔隙率高、吸氯速度快的PVC原料，以此為基體制備出的CPVC在加工性能、力學性能等方面都達到了國際先進水平，打破了外國產(chǎn)品對我國高性能氯化用PVC市場的壟斷。杭州電化集團是我國唯一一家擁有氣固相氯化法工藝的CPVC生產(chǎn)企業(yè)，也是唯一一家同時具備氯化、共混、擠出和造粒能力的工廠，除2012年引入氣固相氯化法之外，該公司還于2015年規(guī)劃了一條年產(chǎn)能達1.5萬噸的CPVC生產(chǎn)線。濰坊高信化工的2萬噸/年的高性能CPVC新裝置投產(chǎn)后，豐富了我國高性能CPVC的生產(chǎn)線，產(chǎn)品具有良好的耐熱性能、阻燃性能和抗沖擊性能，不僅能滿足大多數(shù)管材、板材等結構性材料的要求，還可用于消防管道系統(tǒng)，達到了國際先進水平。針對氣固相氯化法反應散熱難的問題，新疆天業(yè)與清華大學合作研發(fā)出了一款新的氣固相法CPVC循環(huán)流化床反應器，該反應器將氯的引發(fā)與取代分別置于反應器的不同位置進行，改善了氣固相氯化反應中的傳熱困難、顆粒結塊、氯化不均、物料返混等痼疾，基于此新疆天業(yè)已研發(fā)出了一套擁有自主知識產(chǎn)權的氣固相法CPVC工業(yè)化生產(chǎn)技術，目前正處于中試階段，產(chǎn)品已可滿足硬質管材的性能要求。

總體而言我國CPVC生產(chǎn)企業(yè)大多是在原有PVC裝置的基礎之上直接進行氯化的，氯化效果遠不如經(jīng)過工藝設計的氯化用PVC，因此所得產(chǎn)品的聚合度和相對分子質量甚至低于氯化之前，性能自然落后于進口產(chǎn)品。在加工工藝方面，對于氯含量高于68%的CPVC我國企業(yè)暫時缺乏完善的加工技術，需要進一步的探索。

3 發(fā)展與建議

我國PVC年產(chǎn)能高達1800萬噸，CPVC的年產(chǎn)能不超過10萬噸，年需求量卻高達30萬噸，一方面是PVC的產(chǎn)能嚴重過剩，另一方面是大量的市場份額只能讓位于進口產(chǎn)品，而隨著CPVC在熱水管道、消防管道等方面的優(yōu)異表現(xiàn)，正在逐步侵吞PVC的應用領域，市場前景十分廣闊，因此必須要加快發(fā)展我國的CPVC產(chǎn)業(yè)。

首先應當研發(fā)氯化用PVC的生產(chǎn)技術。在PVC的氯化過程中可能會發(fā)生分子鏈斷裂，不僅降低了相對分子質量，還在分子鏈的鏈端產(chǎn)生了不飽和鍵，降低產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，同時PVC產(chǎn)品粉料的均勻度、孔隙度等指標也對氯化過程產(chǎn)生重大影響，因此生產(chǎn)氯化專用的PVC將對CPVC產(chǎn)業(yè)形成巨大推動力。

其次，大力推動PVC企業(yè)向CPVC的轉型。國際市場上CPVC取代PVC已是大勢所趨，而我國市場對此尚未形成統(tǒng)一的認識，多數(shù)企業(yè)仍在觀察之中，這也是我國CPVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的原因之一，所以應加大對CPVC的推廣力度，使其更快地進入消費者的視野。

最后，充分利用氣固相法技術。新疆天業(yè)氣固相法CPVC合成技術不僅擁有自主知識產(chǎn)權，也為化工領域內的環(huán)保清潔型技術樹立了良好的標桿，如其在國內得以被普遍接受，勢必將引領我國CPVC產(chǎn)業(yè)的一場革命。

參考文獻：

[1]祖其勝.氯化聚氯乙烯樹脂的工藝研究及其供需現(xiàn)狀[J].西部皮革，2017（01）：14.

[2]蔣琨，熊新陽.氣固相法合成氯化聚氯乙烯研究進展[J].聚氯乙烯，2015，43（11）：8-11.

[3]武海濤，高位杰，李偉斌，等.國內氯化聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].山西化工，2017，37（05）：61-65.

[4]李飛.氯化聚氯乙烯生產(chǎn)工藝與市場分析[J].上?；ぃ?015，40（02）：29-31.

作者簡介：江羿鋒（1988-），男，陜西大荔人，本科，講師，研究方向：高分子材料與工程。