氯化聚氯乙烯纖維

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更新時間: 2013-09-18

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一種化學性質的纖維。

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1 氯化聚氯乙烯纖維 -基本信息

氯化聚氯乙烯纖維氯化聚氯乙烯纖維

聚氯乙烯樹脂經氯化后製成的合成纖維. 
密度:1.42~1.46
用途:一種含氯纖維。對化學試劑具有高度的穩定性。能抗水和耐火。用於制濾布、填料、漁網和工作服等。
製備或來源:由聚氯乙烯經氯化后再經干法或濕法紡絲製得。
備註:強度0.2牛/特。

 

2 氯化聚氯乙烯纖維 -概述

  簡稱PVC,由氯乙烯在引發劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統稱為氯乙烯樹脂。PVC 為無定形結構的白色粉末,支化度較小。工業生產的PVC分子量一般在5萬~12萬範圍內,具有較大的多分散性,分子量隨聚合溫度的降低而增加;無固定熔點,80~85℃開始軟化,130℃變為粘彈態,160~180℃開始轉變為粘流態;有較好的機械性能,抗張強度60MPa左右,衝擊強度5~10kJ/m2;有優異的介電性能。但對光和熱的穩定性差,在100℃以上或經長時間陽光曝晒,就會分解而產生氯化氫,並進一步自動催化分解,引起變色,物理機械性能也迅速下降,在實際應用中必須加入穩定劑以提高對熱和光的穩定性。PVC很堅硬,溶解性也很差,只能溶於環己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數溶劑中,對有機和無機酸、鹼、鹽均穩定,化學穩定性隨使用溫度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶劑中,用於干法紡絲或濕法紡絲而成纖維,稱氯綸。具有難燃、耐酸鹼、抗微生物、耐磨並具有較好的保暖性和彈性。
  沿革   氯乙烯早在 1835年就為法國V.勒尼奧發現,用日光照射氯乙烯時生成一種白色固體,即聚氯乙烯。1914年發現用有機過氧化物可加速氯乙烯的聚合,1931年德國法本公司採用乳液聚合法實現聚氯乙烯的工業化生產。1933年W.L.西蒙提出用高沸點溶劑和磷酸三甲酚酯與PVC加熱混合,可加工成軟聚氯乙烯製品,這才使PVC的實用化有真正的突破。英國卜內門化學工業公司、美國聯合碳化物公司及固特里奇化學公司幾乎同時在1936年開發了氯乙烯的懸浮聚合及 PVC的加工應用。為了簡化生產工藝,降低能耗,1956年法國聖戈邦公司開發了本體聚合法。1983年,世界總消費量約11.1Mt,總生產能力約17.6Mt;是僅次於聚乙烯產量的第二大塑料品種,約佔塑料總產量的15%。中國自行設計的 PVC生產裝置於1956年在遼寧錦西化工廠進行試生產,1958年3kt裝置正式工業化生產,1984年產量530.9kt。

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3 氯化聚氯乙烯纖維 -生產方法


  有懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法,以懸浮聚合法為主,約佔PVC總產量的80%左右。此外,還有用微懸浮法生產PVC糊用樹脂,產品性能和成糊性均好。

氯化聚氯乙烯纖維氯化聚氯乙烯纖維

  ①懸浮聚合法 使單體呈微滴狀懸浮分散於水相中,選用的油溶性引發劑則溶於單體中,聚合反應就在這些微滴中進行,聚合反應熱及時被水吸收,為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散,需要加入懸浮穩定劑,如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發劑多採用有機過氧化物和偶氮化合物,如過氧化二碳酸二異丙酯過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。聚合后,物料流入單體回收罐或汽提塔內回收單體。然後流入混合釜,水洗再離心脫水、乾燥即得樹脂成品。氯乙烯單體應儘可能從樹脂中抽除。作食品包裝用的 PVC,遊離單體含量應控制在1ppm以下。聚合時為保證獲得規定的分子量和分子量分佈範圍的樹脂並防止爆聚,必須控制好聚合過程的溫度和壓力。樹脂的粒度和粒度分佈則由攪拌速度和懸浮穩定劑的選擇與用量控制。樹脂的質量以粒度和粒度分佈、分子量和分子量分佈、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩定性、色澤、雜質含量及粉末自由流動性等性能來表徵。聚合反應釜是主要設備,由鋼製釜體內襯不鏽鋼或搪瓷製成,裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套,或內冷排管、迴流冷凝器等。為了降低生產成本,反應釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發展,最大已達到200m3(見釜式反應器)。聚合釜經多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纖維素醚類等為懸浮穩定劑製得的 PVC一般較疏鬆,孔隙多,表面積大,容易吸收增塑劑和塑化。
  ②乳液聚合法 最早的工業生產 PVC的一種方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯單體外,還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑,使單體分散於水相中而成乳液狀,以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發劑,還可以採用「氧化-還原」引發體系,聚合曆程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩定劑,十二烷基硫醇作調節劑,碳酸氫鈉作緩衝劑的。聚合方法有間歇法、半連續法和連續法三種。聚合產物為乳膠狀,乳液粒徑0.05~2μm,可以直接應用或經噴霧乾燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短,較易控制,得到的樹脂分子量高,聚合度較均勻,適用於作聚氯乙烯糊,制人造革或浸漬製品。乳液法聚合的配方複雜,產品雜質含量較高。
  ③本體聚合法 聚合裝置比較特殊,主要由立式預聚合釜和帶框式攪拌器的卧式聚合釜構成(圖2)。聚合分兩段進行(圖3)。單體和引發劑先在預聚合釜中預聚1h,生成種子粒子,這時轉化率達8%~10%,然後流入第二段聚合釜中,補加與預聚物等量的單體,繼續聚合。待轉化率達85%~90%,排出殘餘單體,再經粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制,反應熱由單體迴流冷凝帶出。此法生產過程簡單,產品質量好,生產成本也較低。

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4 氯化聚氯乙烯纖維 -改性品種


  PVC性脆,熱穩定性差,不易加工。為了改善其性能,增加品種,需進行改性,改性的品種有氯乙烯共聚物、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、丙烯腈和丙烯酸酯類等單體共聚,目前共聚物的產量占聚氯乙烯總產量的25%以下。
  ①氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 採用懸浮共聚法,一般生產醋酸乙烯酯含量3%~5%和13%~15%的兩個品級,可用於製造塑料地板、塗料、薄膜、壓塑製品、唱片及短纖維等。
  ②氯乙烯- 偏二氯乙烯共聚物 美國陶氏化學公司在30年代就研製成功了偏二氯乙烯含量在50%以上的氯乙烯共聚物,商品名莎綸B(Saran B)這種共聚物耐老化,耐臭氧,機械性能好,能溶於四氫呋喃、環己酮及氯苯等有機溶劑,溶液具有較好的粘合性與成膜性。用這種共聚物製得的薄膜無毒、透明,具有極低的透氣性與透濕性,是極好的食品包裝材料。這種共聚物也是一種優良的防腐蝕材料。由其製造的纖維稱偏氯綸,可做漁網、座墊編織物和化工濾布等。
  ③丙烯- 氯乙烯或乙烯-氯乙烯共聚物 丙烯含量約10%的共聚物,用於吹塑成型和注射成型等。與氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比,加工溫度較低、且與熱分解溫度間隔大,熔體流動性好,無毒,透明。乙烯-氯乙烯共聚物,也是用懸浮法在75℃和壓力1.2~96MPa下共聚而成,乙烯含量為4%~43%,具有高耐衝擊性,高透明度和優良的加工性能,無毒,可制透明度高的薄膜、容器等。
  ④氯乙烯接枝共聚物 以乙烯-醋酸乙烯酯樹脂為基材的氯乙烯接枝共聚物,具有優良的耐衝擊性、耐氣候性和耐熱性,適於作室外用建築材料。近年來,又開發了用聚丙烯酸酯與氯乙烯的接枝共聚物。在西歐,接枝共聚物已有逐步取代相應的共混物的趨勢。

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  聚氯乙烯共混物  用其他樹脂與PVC共混,是一種能多方面改進PVC性能的好方法。用機械共混法使PVC與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂共混,能起到長效的增塑作用,改善衝擊強度、耐寒性及加工性。聚氯乙烯與丁腈橡膠,氯化聚乙烯或 ABS樹脂共混,也可以顯著改善韌性,耐寒性和加工性。與甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(見聚苯乙烯)的共混物,不僅衝擊強度高,而且可以得到透明製品。近年來,聚氯乙烯共混物的研究與生產日益受到重視,品種不斷增加,使用範圍不斷擴大。

  氯化聚氯乙烯  PVC經氯化而得的一種熱塑性樹脂,由溶液氯化法製得的,俗稱過氯乙烯,簡稱CPVC,含氯量61~68%,氫原子沒有全部被氯取代。白色或淡黃紫色粉末,溶解性比聚氯乙烯好,能溶於丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷,耐熱性比聚氯乙烯高20~40℃,耐寒性比聚氯乙烯約低25℃,不易燃燒,耐氣候、耐化學藥品及耐水性均優,可以用擠出法生產管材,主要作熱水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纖性,可用於膠粘劑、清漆和紡絲。膠粘劑主要用於粘接 PVC板及其製品。清漆的漆膜能耐腐蝕、柔軟、耐磨且剝離強度高,用它紡成的絲稱過氯綸,對酸、鹼、鹽皆穩定,適於作耐化學腐蝕的濾布、工作服、篩網、漁網和運輸帶等。

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  CPVC的生產方法有兩種。
  ①溶液氯化法 將聚氯乙烯溶於氯苯或四氯乙烷,在襯鋁或搪瓷的反應釜中,於光或自由基引發下,攪拌並通入氯氣,在70℃下氯化,氯化過的氯化聚氯乙烯溶液經水析、水洗、過濾、乾燥即得白色絮狀顆粒成品。此法操作和設備均較簡單,但氯化時間較長。
  ②懸浮氯化法 將 PVC懸浮於含二氯甲烷膨潤劑的水或稀鹽酸溶液中,在加壓釜內通入氯氣,於60℃下氯化,產物用乙醇沉澱出來。此法氯化時間短,但操作不易掌握,設備要求高,工業上較少採用。
  加工  可分為各組分的混合、塑化及成型加工三個步驟。樹脂與按配方添加的各種助劑配合時,可用捏和機或高速攪拌混合機均勻混合,再經擠出機塑化、切粒,即得到塑化好的粒料。這種粒料可以貯存待用或出售。粒料經擠出、吹塑、壓延或注射成型加工為各種製品,也可以直接用混好的粉料(也稱干混料)進行硬製品的加工。

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  聚氯乙烯助劑   PVC塑料一般可分為硬質與軟質兩大類。在日本和西歐硬製品產量現已超過軟製品,硬製品中可不加增塑劑,有時加入衝擊改性劑以改善其韌性。軟製品需加入大量增塑劑。兩者均加著色劑、穩定劑、潤滑劑等塑料助劑。
  ①增塑劑 通常採用兩種或兩種以上的混合增塑劑,效果較好。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯和磷酸三苯酯等。一般軟質PVC所加增塑劑量為樹脂量的30%~70%;PVC糊加入的增塑劑可高達80%~100%。
  ②穩定劑 用於阻滯或阻止 PVC的分解。常用的穩定劑有鉛化合物;如三鹼式硫酸鉛、二鹼式亞磷酸鉛;金屬皂類,如硬脂酸鋇、硬脂酸鎘等;有機錫化合物,特別適用於作透明片材、吹塑瓶等的樹脂,但價格較貴。穩定劑的用量一般為樹脂的2%~7%。
  ③潤滑劑 增加 PVC的熔融流動性,以防止其與金屬表面粘附,有利於成型加工。常用的潤滑劑有金屬皂、硬脂酸、石蠟或礦物油等,用量約為樹脂的1%。
  ④著色劑 可將 PVC染成各種顏色。多用油溶性有機顏料和無機顏料,用量為樹脂的0.01%~2%左右。
  ⑤填料 主要作用在於降低成本,節省 PVC用量,並可改進性能。常用的填料有碳酸鈣、陶土、硅藻土等。

  塑料製品   PVC通過塑料加工可製成各種型材和製品。

氯化聚氯乙烯纖維氯化聚氯乙烯纖維

  ①一般軟製品 利用擠出機可以擠成軟管、電纜、電線等。利用注射成型機配合各種模具,可製成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋等。
  ②薄膜 PVC與添加劑混合、塑化后,利用三輥或四輥壓延機製成規定厚度的透明或著色薄膜,用這種方法加工的薄膜,稱壓延薄膜。也可以將軟PVC粒料,利用吹塑成型機吹製成薄膜,這稱為吹塑薄膜。薄膜上可以印花(如包裝裝潢圖案和商標等)。薄膜用途很廣,可以通過剪裁,熱合加工成包裝袋、雨衣、桌布、窗帘、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經雙向拉伸的薄膜,有受熱收縮的特性,可用於收縮包裝。
  ③塗層製品 有襯底的人造革是將 PVC糊塗敷於布上或紙張上,然後在 100℃以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜,再與襯底材料加熱壓合而成。無襯底的人造革則是直接由壓延機壓延成一定厚度的軟質薄片,再壓上花紋即成。人造革可以用來製作皮箱、皮包、書的封面、沙發及汽車的座墊等。還有地板革,用作建築物的鋪地材料。
  ④泡沫製品 軟質 PVC混煉時,加入適量的發泡劑作成片材,經發泡成型為泡沫塑料,可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、坐墊、及防震緩衝包裝材料。也可用擠出機擠出成低發泡硬PVC板材和異型材,可代替木材使用,是一種新型的建築材料。
  ⑤透明片材 PVC中加衝擊改性劑和有機錫穩定劑,經混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以作成薄壁透明容器或用於真空吸塑包裝,是優良的包裝材料和裝飾材料。
  ⑥糊製品 將 PVC分散在液體增塑劑中,使其溶脹塑化而成增塑溶膠,通常用乳液或微懸浮樹脂,還需加穩定劑、填料、著色劑等,經充分攪拌,脫氣泡后,配成PVC糊,再用浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種製品。
  ⑦硬管和板材 PVC中加入穩定劑、潤滑劑和填料,經混煉后,用擠出機可擠出各種口徑的硬管、異形管、波紋管,用作下水管、引水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓,可製成各種厚度的硬質板材。板材可以切割成所需的形狀,然後利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學腐蝕的貯槽、風道及容器等。
  ⑧門窗 由硬質異形材料組裝而成。在有些國家已與木門窗、鋁窗等共同佔據門窗的市場。
  ⑨中空容器。

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