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前言：

氯化聚氯乙烯（CPVC）塑料具有耐熱、耐候、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、阻燃、阻煙及無色無味無嗅等優(yōu)越的理化性能，是近幾年來應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展速度較快的新穎塑料材料。由于美國(guó)、歐洲及日本等先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)對(duì)CPVC材料的研制和開發(fā)已經(jīng)日趨成熟，所以CPVC塑料制品已具有一定的市場(chǎng)潛力，尤其是在中國(guó)這一龐大的塑料市場(chǎng)中，CPVC塑料尚屬新產(chǎn)品、新材料，其利潤(rùn)空間和市場(chǎng)發(fā)展空間均有很大的吸引力。本文通過對(duì)CPVC樹脂及CPVC塑料制品的簡(jiǎn)要分析，幫助人們提高對(duì)這種新材料的認(rèn)識(shí)。

1．CPVC樹脂

CPVC樹脂是PVC樹脂氯化改性的產(chǎn)物，其性能取決于PVC樹脂本身及對(duì)PVC樹脂進(jìn)行氯化的氯化工藝。

1．1．PVC樹脂

PVC是氯乙烯聚合的產(chǎn)物，而目前氯乙烯的生成方法主要有電石法和石油（天然氣）乙炔法等。我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)PVC樹脂的方法主要有石油（天然氣）乙炔法、電石法及采購VCM單體進(jìn)行聚合三種。由于VCM的生產(chǎn)方法不同，相同聚合度的PVC樹脂其分子構(gòu)型及性能也略有不同，不容忽視的關(guān)鍵事實(shí)是：PVC樹脂的結(jié)構(gòu)與性能直接影響了對(duì)其氯化的工藝及氯化后的CPVC樹脂的分子構(gòu)型及性能。相同氯含量的CPVC樹脂由于PVC樹脂的結(jié)構(gòu)不同或氯化工藝不同，其性能上的差別是非常明顯的。具體表現(xiàn)在理化性能上的差別及加工性能上的差別。

圖1至圖4為PVC樹脂顆粒的外部和內(nèi)部形貌的電子照片。它們的K值和聚合度相似，但分別為中國(guó)宜賓天源（本體聚合法）、中國(guó)齊魯石化、日本信越、及中國(guó)北二化的產(chǎn)品。

1．2．CPVC樹脂
由于PVC樹脂是工業(yè)化生產(chǎn)CPVC樹脂的主要原料，所以對(duì)PVC樹脂的選用顯得尤為重要。其結(jié)構(gòu)必須是疏松狀，且孔隙應(yīng)適度。目前CPVC樹脂的生產(chǎn)主要采用水相懸浮法，在這一過程中，因?yàn)槁葰庠赑VC樹脂中擴(kuò)散速率對(duì)PVC的氯化速率有很大影響，這又要求PVC樹脂的皮膜盡可能簿，且表面積要大，結(jié)構(gòu)規(guī)整度要好。因此，CPVC樹脂的生產(chǎn)最好由具有一定規(guī)模且科研能力較強(qiáng)的PVC樹脂生產(chǎn)廠來承擔(dān)。國(guó)外生產(chǎn)CPVC的著名廠商例如美國(guó)的B.F.Goodrich公司、德國(guó)的BASF公司、法國(guó)的ATOFINA公司、日本的Kaneka公司等均是生產(chǎn)PVC樹脂的國(guó)際性大公司。這些公司首先研制生產(chǎn)CPVC樹脂的專用PVC樹脂，它在采用懸浮法聚合的過程中添加了特殊助劑，然后將這一專用PVC樹脂再經(jīng)過水相懸浮法生產(chǎn)CPVC樹脂。
由于不同的氯化條件，相同氯含量的CPVC樹脂的分子構(gòu)型并不一樣，其性能也不一樣。所以氯化工藝是生產(chǎn)CPVC樹脂的關(guān)鍵技術(shù)。
中國(guó)山東旭業(yè)公司在參閱了國(guó)際上CPVC生產(chǎn)的文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，利用自己的科研力量所生產(chǎn)的氯含量在64～68%的CPVC樹脂，其加工性能優(yōu)越，已在中國(guó)市場(chǎng)上顯示了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。該公司采用水相懸浮法進(jìn)行氯化反應(yīng)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯，其主要特點(diǎn)是分段氯化，利用可控制的分段反應(yīng)溫度和壓力使其獲得氯化均勻的CPVC樹脂。為了盡量減少在氯化過程中所產(chǎn)生的斷鏈和支化反應(yīng)現(xiàn)象，宜在氯化反應(yīng)前進(jìn)行脫氧處理。應(yīng)當(dāng)指出，目前困擾該公司提高CPVC樹脂質(zhì)量的最大問題是無法求得理想的專用PVC樹脂。

表1至表2分別是日本Kaneka公司牌號(hào)為H829和H816S的CPVC樹脂與中國(guó)山東旭業(yè)公司牌號(hào)為J700和Z500的基本參數(shù)對(duì)照表。

表1：

Item	Kaneka H829	China J700	Method
ηsp	0.282	0.229	－
K-value	62.9	55.9	ISO1628-2
Raw Resin K-value	66	57	ISO1628-2
Cl content（%）	67	64.5	ISO1158
Vicat Softening temp.（℃）	118.6	108.5	ISO306
Bulk density（g/ml）	0.58	0.37	ISO-60
Volatile material（℃）	0.08	0.9	ISO-1269
Average Particle size（μm）	159	93	ISO-2591
Foreign material（count/100g）	0	0	－
Initial Color（Sn）YI	126	137	Roll200℃,Pres195℃
Initial Color（Sn）△E	0	8.5
Static Thermal Stability	950	890	In oven 195℃

 

表2：

Item	Kaneka H816S	China Z500	Method
K-value	68.4	54.8	ISO1628-2
Raw Resin K-value	56	57.7	ISO1628-2
Cl content（%）	68.4	65.1	ISO1158
Vicat Softening temp.（℃）	106.8 119.0	96.8 107.4	ISO306
Bulk density（g/ml）	0.59	0.45	ISO-60
Volatile material（℃）	0.03	0.3	ISO-1269
Average Particle size（μm）	140	97	ISO-2591
Initial Color（Sn）YI	97.0	96.2	Roll200℃,Pres195℃
Initial Color（Sn）△E	0	18.3
Static Thermal Stability（SEC）	4,200	3,000	In oven 195℃
Flow（ml/sec）	0.078	0.120
Burning time（min）	17.0	11.6	190℃
Tensile strength at break（Map）	46.9	44.1	23℃
Elongation at break（%）	6.0	4.5	23℃
Izod Impact strength	12.6	11.7	23℃

。

2．CPVC樹脂的成型加工
使CPVC樹脂成為CPVC塑料制品，通稱CPVC成型加工。與其它塑料的成型加工類似，主要的成型加工方法有擠出、注塑、吸（吹）塑及壓延等，其中擠出與注塑在塑料加工中具有代表性。目前，CPVC塑料制品一般為硬質(zhì)制品，且以擠出與注塑成型加工較為普遍。
2．1．CPVC材料的擠出成型加工
2．1．1．對(duì)加工設(shè)備的要求

（1）混料機(jī)
與PVC材料一樣，CPVC材料同樣具有多組分的特點(diǎn)，其產(chǎn)品的質(zhì)量及性能除決定于配方的優(yōu)劣外，還取決于眾多組分的混合質(zhì)量。配方后的CPVC物料進(jìn)行混合的目的不僅僅是達(dá)到各組分的分散均一，同時(shí)也須使物料的各組分通過剪切力的作用，在一定的溫度下 相互滲透，并在形態(tài)變化狀態(tài)下達(dá)到相互結(jié)合，使CPVC材料的原始流動(dòng)性發(fā)生明顯的變化。因此，混料設(shè)備是CPVC材料成型加工的第一道關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，混料設(shè)備由高速混合機(jī)和低速冷拌機(jī)組成，通過高速攪拌和低速冷拌，使CPVC配方料達(dá)到理想的混合效果。高速混合機(jī)的作用是將CPVC樹脂及添加劑配料在槳葉的高速轉(zhuǎn)動(dòng)（1000r/min左右）下，物料產(chǎn)生摩擦熱，使添加劑均勻分散并滲入到CPVC樹脂中去，并達(dá)到半塑化狀態(tài)。從攪拌時(shí)的物料運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象分析，如果物料能在槳葉的作用下沿筒壁上升，并從中心落下成渦旋狀，則說明槳葉的結(jié)構(gòu)是合理的，能達(dá)到混合效果。冷拌機(jī)的作用是將具有一定溫度的物料快速冷卻，消除物料因長(zhǎng)期高溫造成結(jié)塊、變質(zhì)等后果。因此，除了具有低速旋轉(zhuǎn)的槳葉外，還配置了冷卻裝置，好的冷卻裝置除冷拌缸筒壁具有夾套層外，缸內(nèi)還設(shè)有冷卻管路式內(nèi)膽，以確保冷卻效果及減少冷卻時(shí)間。

(2)擠出機(jī)
擠出加工硬質(zhì)CPVC制品，如管材、板材、片材等，通常選用錐形或平行雙螺桿擠出機(jī)。但是擠出機(jī)的螺桿必須配有油冷裝置，以保證螺桿溫度的穩(wěn)定性。擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)應(yīng)比生產(chǎn)PVC硬質(zhì)制品的螺桿更重視排氣作用，能盡量將物料中的揮發(fā)物由排氣口通過抽真空排出。螺桿均化段的未端應(yīng)能平穩(wěn)計(jì)量擠出。
CPVC材料在加工過程中，如處理不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氯化氫（HCl）腐蝕，這種情況的嚴(yán)重性比PVC材料加工時(shí)產(chǎn)生的氯化氫（HCl）腐蝕要大的多，因此，對(duì)螺桿在高溫下耐腐蝕的要求更為嚴(yán)格。
對(duì)于擠出機(jī)的料筒。則要求具有良好的冷卻裝置，以保證料筒溫度的穩(wěn)定性。冷卻裝置通常有風(fēng)冷卻和水（油）冷卻兩種。風(fēng)冷卻裝置的溫度起伏較大，大約有10～15℃左右，它的冷卻是驟冷式的，不利于類似CPVC這種熱敏性較強(qiáng)的材料的加工成型。而水（油）冷卻裝置是將水（油）管路裝在加熱圈處料筒表面的溝槽內(nèi)。受到溫度控制的循環(huán)水（油）流能使其維持比較穩(wěn)定的溫度，其溫度起伏通常在3～5℃左右。顯而易見，具有水（油）冷卻裝置的料筒更利于CPVC物料的擠出加工。
鑒于CPVC材料的難加工性，在沒有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的情況下，一旦由于配方的不合理或模具結(jié)構(gòu)不合理，就會(huì)產(chǎn)生較大的熔體壓力，從而可能造成加工設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，因此對(duì)于生產(chǎn)CPVC材料的擠出機(jī)來說，應(yīng)具備更為安全的過程保護(hù)裝置，而且還要設(shè)置具有承受更大背壓的止推軸承和相關(guān)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。錐形雙螺桿擠出機(jī)與模具之間不能使用多孔板，這樣可以減小熔體背壓。過渡套的壓縮比即較大的擠出機(jī)料筒出口孔徑過渡到較小的機(jī)頭孔徑的比例應(yīng)比生產(chǎn)硬質(zhì)PVC制品時(shí)的壓縮比小20%左右。

（3）模具
通常情況下，設(shè)計(jì)加工硬質(zhì)CPVC材料的機(jī)頭結(jié)構(gòu)時(shí)，可參照生產(chǎn)硬質(zhì)PVC類似制品的相關(guān)機(jī)頭結(jié)構(gòu)。以擠出管材為例，機(jī)頭壓縮比不宜小于20，壓縮角不宜過大，以60°為佳�？谀Ｆ街倍伍L(zhǎng)度可取管材外徑的2倍左右。芯棒內(nèi)必須裝有可以控制溫度的加熱裝置及冷卻裝置，以利于維持芯棒溫度的穩(wěn)定性，保證管材內(nèi)壁光滑。
CPVC物料在加工過程中比PVC更易分解，對(duì)設(shè)備及模具的腐蝕性更大，所以對(duì)于設(shè)備及模具的材料要求較高，必要時(shí)還需鍍鉻防腐。且其材料的收縮率也比PVC材料大，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，都應(yīng)予以考慮。

2．1．2．硬質(zhì)CPVC材料的擠出工藝及配方
（1）混料工藝
    混料工藝有二個(gè)要求：一是投料次序，二是混料溫度。
    通常情況下，按次序投料可以獲得更好的混料效果。它可以使用量較少的組分充分得到利用。其順序以次為：CPVC樹脂、穩(wěn)定劑、加工助劑、填充料、潤(rùn)滑劑等等。如配方中含有液狀組分，應(yīng)先將液狀組分與CPVC樹脂先行混合，其次再依次投入其它組分。
    混料溫度的設(shè)定對(duì)CPVC物料的混合質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。高速攪拌時(shí)的混料溫度的提高應(yīng)該完全依靠物料在缸內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生，而不能采用外部加熱裝置。低速冷拌的溫度設(shè)定要保證以最短的冷卻時(shí)間獲得理想的混合物料。以提高工效，減少生產(chǎn)成本。

（2）擠出工藝
    上文中已指出，CPVC樹脂是由PVC氯化改性而成的，隨著其氯含量的增加，其分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，三個(gè)主要鏈節(jié)中的第二類鏈節(jié)[CHCl－CHCl]增加，并生成第三類鏈接[CH2－CCl2]，隨之，CPVC的極性提高，耐熱性、剛性等機(jī)械性能也進(jìn)一步提高，但抗沖性能下降，脆性增大，流動(dòng)性下降，粘性增加。顯而易見，CPVC材料的擠出工藝，實(shí)質(zhì)就是配方工藝，它要求配方能夠?qū)崿F(xiàn)保存CPVC材料的優(yōu)良性能而減少不良性，其關(guān)鍵在于克服它的難加工性。如提高熱穩(wěn)定性，降低粘度，增加流動(dòng)性，提高抗沖性能。所選用的輔助材料及用量應(yīng)考慮能不降低它的優(yōu)良性能。
優(yōu)秀的硬質(zhì)CPVC擠出加工配方，其工藝參數(shù)與擠出硬質(zhì)PVC材料基本相同，但同時(shí)又要保證制品能附合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。以下為工業(yè)用CPVC管材的加工配方

序號(hào)	原輔料	質(zhì)量份	序號(hào)	原輔料	質(zhì)量份
1	CPVC樹脂	100	5	調(diào)節(jié)劑	0.2～0.8
2	穩(wěn)定劑	適量	6	填充劑	5～8
3	潤(rùn)滑劑	0.5～2.5	7	色料	適量
4	抗沖改性劑	2～14

  

CPVC樹脂可與PVC混合使用。但其耐熱性能會(huì)隨著CPVC含量的減少而降低。

2．2．CPVC材料的注塑成型加工
2．2．1．對(duì)設(shè)備的要求
CPVC樹脂的粘性比PVC要高出很多，流動(dòng)性很差，注塑加工難度比PVC樹脂要大得多。因此，對(duì)設(shè)備及模具的要求也更高。目前有一種新穎的雙螺桿注塑機(jī)特別適合CPVC材料的注塑加工。
CPVC樹脂極易吸濕受潮，因此，加工CPVC制品的注塑機(jī)最好選用排氣式注塑機(jī)。排氣式注塑機(jī)的主要特征是采用排氣式螺桿，而料筒上相對(duì)于螺桿減壓段處設(shè)有排氣孔，物料在進(jìn)入料筒后，通過真空泵抽真空，在負(fù)壓的作用下將物料中的水分及揮發(fā)物排出。
如采用普通型注塑機(jī)注塑加工CPVC制品，則要求注塑機(jī)螺桿采用PVC螺桿，螺桿的壓縮比在1.5～2之間，壓縮比偏大的注塑機(jī)螺桿會(huì)給CPVC注塑加工帶來困難。

2．2．2．CPVC注塑制品的加工工藝
（1）工藝流程
CPVC材料的注塑加工工藝流程與PVC材料的加工工藝流程基本相同，稍有差別的是混合后的CPVC物料必須經(jīng)造粒后才能進(jìn)行注塑加工。主要過程如下：
按配方配料→高混→低拌→擠出造粒→送入注塑機(jī)→塑化→注塑成型→冷卻→ 頂出制品→修邊整理→檢驗(yàn)→包裝入庫

（2）工藝參數(shù)
CPVC樹脂在混料過程中易產(chǎn)生早期塑化，混料溫度不宜過高，如配方中含有液體組分，則應(yīng)將CPVC樹脂與液體組分在高速混合機(jī)缸內(nèi)單獨(dú)先混合，然后再依次投入其它配料進(jìn)行混合。
由于目前大多利用PVC螺桿普通型注塑機(jī)生產(chǎn)CPVC制品，因此，本節(jié)僅介紹PVC螺桿普通型注塑機(jī)的注塑工藝參數(shù)。
塑化溫度：
加料段：185～195℃；壓縮段：188～198℃；均化段：190～200℃；噴嘴：190～195℃。
注射壓力系統(tǒng)：
一級(jí)注射壓力：40～50Mpa，保壓：50～60Mpa；
二級(jí)注射壓力：50～65Mpa，保壓：55～65Mpa；
三級(jí)注射壓力：50～65Mpa，保壓：55～65Mpa；
預(yù)塑壓力：60～75Mpa。

3）配方
CPVC注塑制品的配方設(shè)計(jì)是要克服CPVC樹脂的難加工性，同時(shí)又要保持其材料的優(yōu)良性能。如生產(chǎn)工業(yè)用CPVC管件或冷熱水用CPVC管件，其質(zhì)量性能必須達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要指標(biāo)維卡軟化點(diǎn)需達(dá)103℃。以下為工業(yè)用CPVC管件的配方，僅供參考。

序號(hào)	原輔料	質(zhì)量份	序號(hào)	原輔料	質(zhì)量份（Phr）
1	CPVC-Z304（濰坊旭業(yè)）	100	6	ESBO	適量
2	E2305SP穩(wěn)定劑	適量	7	DOP	適量
3	輔助穩(wěn)定劑	0.5～2	8	潤(rùn)滑劑	0.1～1.5
4	改性劑	適量	9	填充劑	1～8
5	PA-21	4	10	顏料	適量

3．CPVC塑料的加工應(yīng)用
CPVC塑料由于其綜合性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍十分廣泛，因而發(fā)展前景十分看好。我國(guó)目前僅將CPVC材料應(yīng)用在管材領(lǐng)域，且尚在開發(fā)階段，生產(chǎn)廠商大多靠進(jìn)口的配方料進(jìn)行生產(chǎn)。因而制品價(jià)格相對(duì)較高。相信在不久的將來，CPVC塑料將在我國(guó)普遍得到應(yīng)用，特別是隨著CPVC加工工藝技術(shù)的開發(fā)，國(guó)產(chǎn)CPVC樹脂必將成為市場(chǎng)主角，產(chǎn)品價(jià)位也將趨于合理化，產(chǎn)品的品種也將多樣化，如型材、板材、棒材等都將得到全面開發(fā)和應(yīng)用。

3．1．CPVC塑料在管材領(lǐng)域中的應(yīng)用
CPVC管材的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，它的耐熱、耐候、耐腐蝕、阻燃、消煙等諸多優(yōu)良性能被用于輸送高溫腐蝕性介質(zhì)，因而工業(yè)用CPVC管材這一產(chǎn)品首先被用于化工行業(yè)，如氯堿工業(yè)、冶煉工業(yè)、石油工業(yè)、造紙工業(yè)等。其次冷熱水用CPVC管材被應(yīng)用于開發(fā)地?zé)豳Y源，輸送溫泉熱水及其它生活熱水。它還被應(yīng)用于供熱系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。我國(guó)目前被大力推廣應(yīng)用的埋地式高壓電力電纜用CPVC套管，也正是利用了CPVC材料耐高溫這一特性，以承受高壓電力電纜纜芯所產(chǎn)生的高溫。
CPVC管道安裝簡(jiǎn)易可靠，安裝方法與PVC管道相似，因此，具有PVC管道安裝經(jīng)驗(yàn)者均能操作CPVC管道的安裝，且PVC管道的安裝已有成熟的施工規(guī)范，只要嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行，安裝質(zhì)量均可得到保證。這大大有利于CPVC管道的推廣應(yīng)用。

3．2．其它CPVC制品的應(yīng)用
通過成型加工，CPVC材料可制成各種各樣的產(chǎn)品，同時(shí)也能被用于各種領(lǐng)域。如板材可制作化工行業(yè)中的貯槽；它也可被制作成型材，作為線槽用于電氣行業(yè)保護(hù)高壓電線或大電流電線；利于其阻燃消煙性能，它還可制作成裝飾板材，用于室內(nèi)裝修；甚至于它還可以被用于汽車工業(yè)及航空工業(yè)。
利于CPVC樹脂的優(yōu)良性能，對(duì)其它塑料材料尤其是PVC材料進(jìn)行共混改性，可提高其它塑料材料的性能及使用價(jià)值，擴(kuò)大了其它塑料材料的應(yīng)用范圍

這么多，好難懂啊，關(guān)于PVC護(hù)套，有沒有直接可以測(cè)試出質(zhì)量好壞的簡(jiǎn)單方法？
謝

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