国内外氯乙烯(VCM)生产技术的初步研究

2022-09-11

一、认识氯乙烯 (VCM) 及其国内外技术现状

1. 认识氯乙烯 (VCM)

氯化聚氯乙烯 (CPVC) 是一种处在橡胶与塑料之间的经过氯化改性而得到的新型高分子弹性体材料。通常状况下, 将PVC氯化、过滤、水洗、中和、干燥便可以得到CPVC材料。一般情况下, CPVC的氯含量百分比最高可以得到73.3%, 而在普通生产中CPVC的氯含量百分比仅为62%至69%, 相对PVC的氯含量百分比高出4%至11%左右。不仅如此, CPVC分子与PVC不同, 其不规整度更大, 结晶度相对较低, 而分子链的极性变大, 由此使得CPVC在受热时形变较小, 更具有抗腐蚀性、抗老化性、不易燃烧、介电性佳等优势, 更是橡胶与塑材料的合适改性剂与添加剂, 在今天已经在塑料、建材、电力等领域广泛的运用起来。

2. 氯乙烯 (VCM) 国内外技术现状

在20世纪60年代初期, 美国古德里奇公司开始使用水相悬浮技术大量的制造CPVC材料。在这以后, 生产路线开始有这种技术主导。在我国, 尽管运用水相悬浮技术来生产CPVC已经研发问世, 但时同世界上相对发达的技术来看还是有很大差距的。这种差距主要表现在技术、产品质量、型号等方面。

当前我国的经济水平不断提高, CPVC的销量迅速攀升, 在这其中建材行业于近些年来对CPVC的需求更加多, 而氯碱等化工行业对CPVC的需求量也在不断提升, 在此领域中已开始大规模生产CPVC管道用以帮助腐蚀性液体和气体的传输。但是不得不承认的是, 我国生产CPVC的能力不高, 产品质量较差, 产量低, 所以只有通过进口大量CPVC才能满足加工管材、型材等硬制品的需求, 而CPVC型材、管材、管件、阀门和板材等也不得不从国外购入。随着我国CPVC制品应用范围继续拓宽, 市场早已经对其优良的性能表示认可。尤其是在国家制定了冷热水管及消防管的标准以后, CPVC及其制品在国内将会开辟新的更加广泛的市场, 其未来前景十分可观。

二、当前国内外CPVC生产技术对比用于氯化的PVC质量应要求

根据我国业内的研究成果表明, 在国内当前市场上所生产的水相悬浮法CPVC质量相对较差, 究其原因主要是因为PVC材料的质量本身较差。所以, 用于氯化的PVC质量需要满足以下要求:

1. 内结构更加疏松。这样更加方便在生产过程中发生氯化反应。

2. 皮膜更薄。这样就更能促进其深度氯化, 减少由于CPVC表面氯含量过高而出现的流动性差、黏性大等问题。

3. 调节表面积和孔隙度的比例恰当。事实上我国CPVC水平较低的表现还在于国内领域在PVC及CPVC的表征分析和利用水相悬浮技术氯化PVC技术的研究过程与成果认识。

(1) CPVC与PVC技术的开发

在开发PVC的生产技术过程中, 国际上已经完成CPVC开发的企业都具备了其各自的PVC生产技术, 且在VCM聚合的过程中也已经具备了较优的控制技术, 这就使得在其在专用水相悬浮法氯化的PVC制造过程中更加便捷。同时也可以根据不同的用途调整所生产出的CPVC的质量及特性, 这就从根本上解决了水相悬浮法氯化PVC技术的核心问题。不仅如此, 高技术的CPVC企业PVC氯化配方更加完善, 其制造性能也更加优良。这种高品质与高针对性使得其市场占有程度极广, 竞争力极强。反观国内企业, 多数CPVC生产企业没有良好的VCM聚合技术水平, 也很少研究后加工配方, 生产PVC的企业基本上没有氯化和后加工技术, 有氯化技术的企业没有PVC聚合经验, 也未对配方进行研究, 所以从VCM聚合直至水相悬浮法氯化再到加工和最后成型的每个步骤都有不小的欠缺。

(2) 表征与分析技术

在国内, CPVC生产企业的技术水平相对较低, 不论是开发还是生产, 在这两种过程中对PVC和CPVC的质量验证都比较单一。例如生产出的PVC需要经过合格检测, 在国内一般会对常规指标如增塑剂吸收量、粒径及平均聚合度等数值进行考察;而在国外除常规数据外还会了解PVC内部微孔结构分布、孔隙率、PVC皮膜、PVC的表面剥皮率、皮膜厚度等等一些类具体参数, 根据这种了解进行筛选出的PVC质量佳, 有利于氯化的进行。而在CPVC分析表征过程中, 国内很难对CPVC偏氯结构含量、CPVC内外表层的氯含量分布、CPVC的分子质量和其他一系列参数进行分析, 也就无法帮助其氯化。这些主要的表征与分析技术在国内根本无法使用, 这也导致国内的CPVC质量不能和世界水平比肩。

(3) 水相悬浮法的基础理论体系

众所周知, CPVC与CPE的使用目的相异, 在水相悬浮法氯化的控制过程中差别不小, 如果只盲目的照搬是根本不能确保CPVC生产质量的。但在我国相关领域, CPVC生产过程中的水相悬浮法很大一部分都是按照CPE生产的水相悬浮法的研究出来的, 而这两种生产过程中的差异性使得CPVC的生产存在一定问题。在运用水相悬浮法对PVC进行氯化的过程中, 传质传热的数学建模是一个技术要求极高的系统理论。要达到国外高技术水平的系统理论还需要进行长期的研究和分析。

三、今后氯乙烯 (VCM) 生产技术的研究建议

1. 国内具有一定技术水平的生产企业应该通力合作, 增强产业与技术的联系, 加强技术合作, 在关键领域有所突破以提高CPVC的质量。

2. 提高PVC的表征与分析技术, 对专用的PVC材料进行合适的筛选, 同时引进先进的技术检测手段检测CPVC的质量, 对当前的氯化技术进行质的改善, 解决关键环节的核心问题。

3. 提高水相悬浮法等基础理论水平, 借组完善的理论体系指导实际生产, 提升对生产设备的选择和生产过程中的控制技术, 推动我国CPVC生产走上一个新的阶段。

4. 增大对CPVC的配方应用技术的开发与研究力度, 提升国内混配料技术水平, 发展CPVC及其相关产品的系列化、专用化道路。

摘要：在国际国内市场上, CPVC的市场占有度越来越广阔, 受到了众多企业的青睐。而由此也使得氯乙烯 (VCM) 生产技术已经越来越成为国际上重要的研究领域。而在氯乙烯 (VCM) 的生产上, 国内企业与国际发达水平的生产技术还存在着较大差距。本文通过对氯乙烯 (VCM) 及其国内外技术现状的认识了解到国内企业在CPVC生产上的诸多差距, 同时在认真分析了这种差距的原因后提出了具有针对性的建议。