應(yīng)用化工技術(shù)畢業(yè)論文氯化聚氯乙烯樹脂的工藝研究及其供需現(xiàn)狀

新鄉(xiāng)學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))學(xué)生姓名：論文名稱：院(系)名稱：專業(yè)名稱：年級(jí)班級(jí)：指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師職稱：摘要：本文介紹了氯化聚氯乙烯樹脂的工藝研究及其供需現(xiàn)狀。首先介紹了氯化聚氯乙烯的制備方法，包括氣固相氯化法、溶劑法和水相懸浮法。接著介紹了CPVC的性能特征與應(yīng)用，包括CPVC的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性能和耐熱性能等。然后討論了氯化聚氯乙烯的加工，包括混料和成型等。最后分析了氯化聚氯乙烯的市場(chǎng)與前景，包括國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力與產(chǎn)量以及國(guó)內(nèi)需求等。前言：氯化聚氯乙烯樹脂是一種重要的高分子材料，具有優(yōu)異的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，在建筑、電子、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文旨在探討氯化聚氯乙烯樹脂的工藝研究及其供需現(xiàn)狀，為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供參考。1.氯化聚氯乙烯的制備方法1.1氣固相氯化法氣固相氯化法是一種重要的氯化聚氯乙烯制備方法，其原理是將氯氣和乙烯在鋁烷催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，生成氯化乙烯，再與聚乙烯進(jìn)行氯化反應(yīng)，得到氯化聚氯乙烯。1.2溶劑法溶劑法是一種常用的氯化聚氯乙烯制備方法，其原理是將聚氯乙烯溶解在氯化劑中，經(jīng)過反應(yīng)后再經(jīng)過沉淀、洗滌、干燥等步驟，得到氯化聚氯乙烯。1.3水相懸浮法水相懸浮法是一種新型的氯化聚氯乙烯制備方法，其原理是將聚乙烯和氯化劑在水中進(jìn)行反應(yīng)，生成氯化聚氯乙烯，再通過離心、洗滌、干燥等步驟，得到氯化聚氯乙烯。2.CPVC的性能特征與應(yīng)用2.1CPVC的物理性質(zhì)CPVC具有優(yōu)異的物理性質(zhì)，如高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐磨性、耐紫外線性和耐熱性等。2.2CPVC的應(yīng)用CPVC在建筑、電子、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如管道、閥門、電纜、電器配件、汽車零部件、醫(yī)療器械等。3.氯化聚氯乙烯的加工3.1混料混料是將氯化聚氯乙烯樹脂與其他添加劑（如穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填料等）混合，形成均勻的混合物，為后續(xù)的成型做準(zhǔn)備。3.2成型成型是將混合物通過擠出、注塑、壓制等方式，制成所需的氯化聚氯乙烯制品。4.氯化聚氯乙烯的市場(chǎng)與前景4.1國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力與產(chǎn)量目前，國(guó)內(nèi)氯化聚氯乙烯的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量均處于較高水平，但仍存在一定的供需矛盾。4.2國(guó)內(nèi)需求隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，氯化聚氯乙烯制品的需求量將會(huì)不斷增加，市場(chǎng)前景廣闊。4.3國(guó)外狀況目前，氯化聚氯乙烯在國(guó)際市場(chǎng)上具有很高的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的氯化聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都處于世界領(lǐng)先地位。其中，美國(guó)的氯化聚氯乙烯主要應(yīng)用于生產(chǎn)管材、防腐涂料等領(lǐng)域；日本的氯化聚氯乙烯則主要用于生產(chǎn)電線電纜、自行車輪胎等領(lǐng)域；德國(guó)的氯化聚氯乙烯則主要用于生產(chǎn)汽車內(nèi)飾、電氣設(shè)備外殼等領(lǐng)域。這些國(guó)家的氯化聚氯乙烯產(chǎn)品不僅在質(zhì)量上有保障，而且在技術(shù)含量和應(yīng)用領(lǐng)域上也處于領(lǐng)先地位。4.4競(jìng)爭(zhēng)能力分析氯化聚氯乙烯的競(jìng)爭(zhēng)力主要表現(xiàn)在價(jià)格和質(zhì)量上。從價(jià)格來看，氯化聚氯乙烯的價(jià)格相對(duì)于普通聚氯乙烯要高出很多，這是由于氯化聚氯乙烯的生產(chǎn)成本較高所致。從質(zhì)量來看，氯化聚氯乙烯的物理性能和化學(xué)性能都比普通聚氯乙烯要好，具有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和更高的附加值。因此，氯化聚氯乙烯在高端市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但在低端市場(chǎng)上則存在一定的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)壓力。4.5發(fā)展建議我國(guó)氯化聚氯乙烯工業(yè)仍處于起步階段，存在著生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量方面的不足。因此，建議加大對(duì)氯化聚氯乙烯工業(yè)的支持力度，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，提高市場(chǎng)占有率。同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的合作交流，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高我國(guó)氯化聚氯乙烯工業(yè)的整體水平。結(jié)束語氯化聚氯乙烯作為一種新型材料，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力。通過對(duì)其生產(chǎn)情況、工藝技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用和市場(chǎng)供求情況的分析，可以看出，氯化聚氯乙烯的競(jìng)爭(zhēng)力在不斷提高，發(fā)展前景廣闊。我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)氯化聚氯乙烯工業(yè)的支持和引導(dǎo)，推動(dòng)其健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。主要參考文獻(xiàn)1.馬超.氯化聚氯乙烯的生產(chǎn)及應(yīng)用[J].化工技術(shù)與開發(fā),2015,44(4):10-13.2.王強(qiáng).氯化聚氯乙烯的市場(chǎng)前景分析[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2016,39(5):20-23.3.李明.氯化聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].化工經(jīng)濟(jì),2017,36(2):45-48.致謝在本次研究中，我們得到了許多專家和同行的幫助和支持，在此表示衷心的感謝。同時(shí)，也要感謝我的家人和朋友對(duì)我的支持和關(guān)心，讓我能夠順利完成這篇論文。氣固相氯化法是一種將PVC樹脂在干態(tài)下放入反應(yīng)釜內(nèi)或流化床內(nèi)，通氯氣進(jìn)行氯化的工藝。雖然該方法操作簡(jiǎn)單，三廢量少，生產(chǎn)成本較低，但是由于其反應(yīng)過程難以控制、產(chǎn)品均勻度差、產(chǎn)品性能不佳等缺點(diǎn)，不能適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此該法已基本被淘汰。溶劑法工藝比較成熟，其主要工藝過程是將PVC樹脂溶解于有機(jī)溶劑四氯化碳后再進(jìn)行氯化。該法生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯也被稱為過氯乙烯樹脂。雖然溶劑法氯化比較均勻，產(chǎn)品具有良好的溶解性能，非常適合用作涂料、粘合劑等，但是該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能較差，不能用于制作包括管材在內(nèi)的硬質(zhì)制品。同時(shí)，有機(jī)溶劑四氯化碳毒性較大，回收困難，造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染和較高的生產(chǎn)成本。因此在國(guó)外已基本淘汰了此工藝，國(guó)內(nèi)仍有幾家氯化聚氯乙烯企業(yè)尚在使用此法維持生產(chǎn)，但開工率很低，今后幾年將逐步被淘汰。水相懸浮法是一種將PVC懸浮于水中或鹽酸水溶液介質(zhì)中，在引發(fā)劑和其他氯化助劑存在下通氯氯化，得到非均質(zhì)CPVC的工藝。該法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)流程短，產(chǎn)品中氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到67%，具有良好的耐熱性和機(jī)械性能，生產(chǎn)成本也較低，但是生產(chǎn)過程產(chǎn)生的酸性廢氣需要處理。在水相懸浮氯化法中，預(yù)先采用有機(jī)溶劑使PVC樹脂先溶脹，對(duì)氯化反應(yīng)有促進(jìn)作用。這是因?yàn)镻VC預(yù)先溶脹后，增加了氯氣與PVC的接觸面積，提高了氯化反應(yīng)的速率，并使PVC氯化均勻。用氯苯制得的CPVC的特點(diǎn)是耐老化性和熱穩(wěn)定性最佳。反應(yīng)時(shí)，引發(fā)劑可選用過氧化物、腈類、變價(jià)金屬氯化物、可見光和紫外光輻射；分散劑可選用聚乙烯醇、聚丙烯酸、纖維素衍生物、細(xì)分散的無機(jī)物和表面活性劑；助氯化劑可選擇TiCl4、SbCl5、PCl5等。在上述助氯化劑存在下，用氯氣或氯氣與少量氧的混合物對(duì)PVC進(jìn)行氯化時(shí)，可制得氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.6%，密度為1.57g/Cm3。CPVC樹脂具有較高的氯含量(61%-68%)，導(dǎo)致熔體的非牛頓性和彈性明顯，流動(dòng)性下降，因此加工溫度需要相應(yīng)提高。此外，CPVC稍有吸水性，為了避免加工時(shí)出現(xiàn)問題，需要先進(jìn)行干燥處理。干燥條件為：粒料80-90℃，2-3小時(shí)；粉料80℃，2小時(shí)。使用水相懸浮法制得的CPVC樹脂與懸浮法PVC樹脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，可以使用PVC通用設(shè)備進(jìn)行加工，如單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、注射成型機(jī)和壓延機(jī)等。由于CPVC的熱變形溫度和軟化溫度高于PVC樹脂，且隨氯含量的增加，熔體流動(dòng)性下降，因此CPVC在加工過程中更容易發(fā)生脫HCI反應(yīng)。為了避免這種情況的發(fā)生，CPVC樹脂加工配方中通常需要加入熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、沖擊改性劑和填充劑等助劑，并采用高速混合機(jī)進(jìn)行預(yù)先混合。混料方式有高速熱混合和低速冷混合兩種。其中，高速熱混合是先將CPVC樹脂、熱穩(wěn)定劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑等加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，再加入外潤(rùn)滑劑、沖擊改性劑、填料和顏料等，混合至物料溫度達(dá)到120℃-130℃后排料至低速冷混機(jī)中。低速冷混合的目的是防止混合料在使用和儲(chǔ)存過程中發(fā)生降解，其轉(zhuǎn)速明顯低于高速混合機(jī)，同時(shí)在設(shè)備的夾套中通入冷卻水進(jìn)行冷卻，使物料溫度達(dá)到40℃-45℃時(shí)方可出料?；旌虾玫奈锪希褂秒p螺桿擠出機(jī)可直接進(jìn)行擠出成型，而使用注射成型或單螺桿擠出機(jī)成型時(shí)，則需要使用粒料。CPVC擠出成型時(shí)熔融豁度大，出口膨脹效應(yīng)大于PVC，同時(shí)加工時(shí)更容易熱分解放出HCI，因此擠出成型時(shí)加工溫度較窄，難度較硬質(zhì)PVC大。擠出機(jī)必須裝有冷卻設(shè)備，以防過熱。此外，由于加工過程中物料容易粘壁，接觸物料的模頭、螺桿等設(shè)備的表面應(yīng)具有較高的光潔度，并進(jìn)行表面防腐處理，即仔細(xì)拋光和鍍鉻。擠出成型的CPVC制品與硬質(zhì)PVC制品一樣，表面(尤其內(nèi)表面)經(jīng)常不夠光滑，通常需要通過調(diào)整工藝溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和配方(內(nèi)、外潤(rùn)滑劑、加工助劑)來解決。CPVC注射成型也需要注意加工溫度的控制，同時(shí)需要使用高品質(zhì)的注射成型機(jī)和模具。與擠出成型相比，注射成型對(duì)設(shè)備和工藝的要求更高，但可以生產(chǎn)出更精確的制品。：生產(chǎn)地點(diǎn)：生產(chǎn)能力（t/a）1.美國(guó)Lubrizol公司：美國(guó)、歐洲、亞洲：4萬2.日本旭化成公司：日本、歐洲、美國(guó)：3萬3.德國(guó)BASF公司：歐洲、亞洲、美國(guó)：2.5萬4.法國(guó)阿科瑪公司：歐洲、亞洲、美國(guó)：1.5萬CPVC樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域主要為建材、電力、化工、紡織等行業(yè)。在建材行業(yè)中，CPVC型材、管道、管件、閥門等產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要用于高溫、高壓、耐腐蝕的輸送管道系統(tǒng)。在電力行業(yè)中，CPVC主要用于防腐設(shè)備、管道和電纜保護(hù)等領(lǐng)域。在化工行業(yè)中，CPVC主要用于化工設(shè)備、管道、閥門和儲(chǔ)罐等領(lǐng)域。在紡織行業(yè)中，CPVC主要用于紡織機(jī)械的制造和維修等領(lǐng)域?？偟膩碚f，CPVC樹脂的市場(chǎng)前景廣闊，隨著國(guó)內(nèi)外應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和需求的增加，CPVC樹脂的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大。同時(shí)，由于CPVC加工過程中需要注意的問題較多，需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，如歐美和日本，氯化聚氯乙烯冷熱水管已廣泛用于民用建筑、辦公大樓、酒店、醫(yī)院、學(xué)校等場(chǎng)所，甚至用作太陽能供水管和溫泉管道等。美國(guó)諾譽(yù)化工公司已經(jīng)在超過1000萬個(gè)單元中使用氯化聚氯乙烯熱水和冷水管道系統(tǒng)，并且這個(gè)數(shù)字還在不斷迅速增加。美國(guó)衛(wèi)生基金會(huì)(NSF)已經(jīng)核準(zhǔn)，可以將氯化聚氯乙烯樹脂用于飲用水輸送工程、食品及飲料處理和飲用水調(diào)配管道系統(tǒng)等方面。從對(duì)氯化聚氯乙烯國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的分析可以看出，氯化聚氯乙烯優(yōu)異的性能正不斷得到人們廣泛的認(rèn)可，其市場(chǎng)的發(fā)展正處于快速成長(zhǎng)期，具有很大的市場(chǎng)容量和發(fā)展?jié)摿?。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)和民用對(duì)材料性能要求的提高，包括管材在內(nèi)的硬質(zhì)制品在國(guó)內(nèi)外已成為氯化聚氯乙烯最主要的消費(fèi)領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)氯化聚氯乙烯樹脂及其硬制品市場(chǎng)有較大缺口，每年需要大量進(jìn)口。高品質(zhì)氯化聚氯乙烯樹脂具有廣闊的市場(chǎng)前景。因此，采用先進(jìn)的水相懸浮法生產(chǎn)工藝建設(shè)氯化聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)裝置將具有以下競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。氯化聚氯乙烯為一種性能優(yōu)越的新型高分子材料，其推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，今后幾年我國(guó)氯化聚氯乙烯將進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展階段。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)氯化聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、牌號(hào)少、自動(dòng)化水平低、產(chǎn)品質(zhì)量差等生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)發(fā)展我國(guó)氯化聚氯乙烯工業(yè)提出如下建議。首先，采用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。綜合實(shí)力較強(qiáng)的氯堿企業(yè)可以整合自身在氯堿產(chǎn)品生產(chǎn)、原輔材料配套、環(huán)境治理、技術(shù)創(chuàng)新及后續(xù)開發(fā)能力強(qiáng)等多方面優(yōu)勢(shì)資源，高起點(diǎn)投資建設(shè)水相法氯化聚氯乙烯生產(chǎn)項(xiàng)目，建設(shè)萬噸級(jí)生產(chǎn)裝置，采用DCS系統(tǒng)控制，大幅提升產(chǎn)品