CPE-1 氯化聚乙烯性能的简介和生产
氯化聚乙烯
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氯化聚乙烯(chlorinated polyethylene)是聚乙烯通过氯取代反应而制成的无规生成物，可视为乙烯、氯乙烯和1，2-二氯乙烯三元聚合物，几乎不存在双键结构。
氯化聚乙烯作为一种高分子合成材料，早在40年代初就已有工业化生产，它是将高压法聚乙烯在溶剂中氯化而制成的，由于制造时需要大量的溶剂，物料分离、溶剂回收等工艺繁杂，而得到的产物性能与热塑性塑料相差无几，没有很突出的优点，所以未得到推广应用。后来，由于出现了齐格勒法制取的高密度聚乙烯，除了可用溶剂法生产氯化聚乙烯外，还能使用气相流体床法及水相悬浮法来制取氯化聚乙烯，并具有良好的物理机械性能及加工工艺性能，故又重新引起人们的注意。
目前，聚乙烯制成薄膜或纤维进行氯化，以及在其乳液状或熔融状态下进行氯化，都在 研究之中，尚未获得工业应用。
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水相悬浮法由于成品中没有溶剂的残留，氯化足够均匀，所制得的产品性能重现性良好，使用这一方法控制不同的反应条件，既可得到无规非结晶形的橡胶状弹性体，也能制得嵌段结晶型的氯化聚乙烯，同时制造工艺和设备也比较简单，物料的分离亦较为方便，因此近年来多采用这种方法来制造氯化聚乙烯。
氯化聚乙烯按其原料聚乙烯的结构、分子量、含氯量和结合氯的分布状态，以及结晶程度的不同，可制得不同物性的品种。
由于氯化聚乙烯是在主链上没有双键的含氯聚合物，故具有良好的耐候性、抗臭氧性、阻燃性、抗冲击性，耐化学药品和耐油性等特点。氯化聚乙烯目前的应用领域主要有：①用作半硬质或软质聚氯乙烯等树脂的不迁移性增塑剂，改善它们的耐冲击性，②用作聚烯烃阻燃剂；③作为非硫化橡胶及特种橡胶使用，④作为一些共聚体的单元组分。
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氯化聚乙烯作为塑料改性材料已经使用了多年，而作为弹性体应用只是在近几年才获得人们的广泛兴趣。
氯化聚乙烯作为特种合成橡胶使用时，可完全使用现有的橡胶加工设备，如高速密炼机、开炼机、压延机、挤出机以及刮胶、硫化等设备。在配方处理上，可使用硫黄超速促进剂系 统和有机过氧化物硫化，以及采用橡胶工业和塑料工业中常用的许多配合剂。在生产工艺上亦可借鉴橡胶和塑料工业的许多成熟经验。因此，氯化聚乙烯近些年应用发展很快，其年耗用量从1969年的227吨(50万1b)，增至1982年的10万吨左右。
一、氯化聚乙烯的制造方法 字串2
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聚乙烯的氯化反应机理是氯气借助于引发剂而生成游离态的氯原子，此氯原子攻击聚乙烯大分子链的C—H键(并且不影响主链的C—C键)，使之生成大分子游离基，在氯气不断补充的情况下，游离基反应链以连锁反应不停地传递转移，使氯化反应连续进行，达到氯化要求后，停止通氯，终止反应。上述反应过程是在可见光或紫外光的辐照、电离射线的辐照以及能分解成自由基的引发剂等的作用下引发的。引发剂包括有机过氧化物或氢过氧化物、偶氮化合物、金属有机化合物、碘和金属氯化物(如AlCl3，FeCl3)等。除气态或液态氯外，有时也用ICl作为氯化剂。在氯化过程中，微量的氧能起催化作用，而多量的氧则呈抑制作用。
目前氯化聚乙烯工业化生产通常使用的方法有溶液法、气相法以及水相悬浮法等三种。
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(一)溶液法
将聚乙烯和氯化烃加入带搅拌器的玻璃衬里反应釜中，充氮除去空气，加热制成5～10％的溶液。在一定温度及回流下通氯反应后，倾入沉淀剂中，回收溶剂，分离出氯化聚乙烯，经洗涤、干燥后即得成品。
溶液法常用的引发剂有紫外线、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、三氯化铁、三氯化铝、碘等。溶剂除四氯化碳和三氯甲烷外，也有用三氯乙烷、四氯乙烷和氯苯等氯化烃的。原料一般采用高压聚乙烯，但也可用低压聚乙烯的。可以一次氯化，也可分段氯化。这种方法在氯化聚乙烯生产中历史最久，对原料聚乙烯的粒度要求不高，工艺控制条件较简单，制得的产品中氯的分布均匀，容易得到无定型的橡胶弹性体，但是物料分离和溶剂回收需要装置较多，干燥设备也较复杂，成本较高，溶剂对人体的毒害不易防护，而且成品中残留的溶剂难以完全除净，混炼时有气味，颜色发黄，不易制得白色制品。
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(二)气相法
有固定床法和流体床法，目前主要采用流体床法。一般是用紫外线或γ射线辐照呈悬浮状的细粉状聚乙烯(粒径为5～20μm)，用偶氮二异丁腈等作引发剂进行氯化反应。为了加快反应进程，可将温度提高，为防止结块和焦化以维持聚乙烯粉末在氯化时呈自由流动状态，在聚乙烯中填充不会被氯化的水溶牲无机粉末，或能被酸洗去的无机粉末，待反应结束后洗去添加物，经干燥后即得产品。
用流体床进行氯化，对工艺和安全技术的要求比较严格。由于流体床法能连续氯化，故生产能力较大，但在聚乙烯熔点附近氯化易引起物料粘结和焦化，未反应的氯气和氯化氢的回收较为困难，现在还在不断研究改进中。采用此法生产的公司较少。
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(三)水相悬浮法 字串2
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这一方法得到广泛应用是在高密度聚乙烯出现之后，已成为当前氯化聚乙烯的主要生产方法。在进行氯化时，悬浮液中聚乙烯的含量为5～20％，它可悬浮于水、氯化氢水溶液等中，能保证悬浮液在反应过程中具有抗附聚和防止起泡沫的能力。反应液中还加有表面活性剂以及防止静电荷积聚的季铵盐等，使用的引发剂与用溶液法制造时基本相同。
若反应温度高于聚乙烯结晶相的熔点时(
水相悬浮法的缺点是对设备要求具有良好的耐腐蚀性；原料需要进行粉碎，制品的氯化均匀度不及使用溶液法制得的氯化聚乙烯。
水相悬浮法的生产流程及几种典型制造工艺见图16-10。
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