摘要:介绍了国内氯化高聚物如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化橡胶等的生产技术现状、应用及市场前景,分析了我国与国外先进水平的差距,并提出了发展建议。
关键词:氯化高聚物;应用;生产现状;市场预测
高聚物通过氯化改性后,它的一系列性能(包括工艺性能、物理机械性能、化学稳定性、耐燃性等)可以获得显著改善,成为新的、具有不同用途的高分子材料。我国氯碱工业近几年发展迅速,为了平衡氯气,各氯碱企业都在积极开发氯的下游产品。氯化高聚物是一种投资省、风险小、效益显著的产品,近几年其发展受到重视。本文简要介绍国内主要氯化高聚物的应用及生产现状。
1氯化高聚物品种介绍
1.1氯化聚乙烯
1.1.1产品应用及市场预测
氯化聚乙烯(简称CPE)是由高密度聚乙烯经氯化改性而制得的高分子合成材料,由于其分子中无不饱和键,呈线形无规则结构,使其具有一系列优点:耐热、耐油、耐臭氧、耐老化、阻燃、耐化学药品、耐电晕、绝缘性好等。CPE经加工后既可用于塑料制品,也可用于橡胶制品,用途十分广泛。
CPE主要用作PVC的抗冲击改性材料及ABS的抗冲击、阻燃改性剂,近几年在交联橡胶中的应用,特别是作为电线、电缆的绝缘或护套材料得到了迅速推广。我国PVC年产量近200万t,其中26%为硬质材料,建筑业中PVC管材及异型材的推广,需要大量的改性CPE,CPE在橡胶领域的应用也迅速扩大,因此CPE的市场仍有较大的空间。
1.1.2生产现状
CPE主要有三种生产工艺:溶液法、水相法、固相法。水相法占主要地位;溶液法由于成本高,溶剂对环境有污染,后处理难度大等原因,其发展速度不如水相法和固相法;国外一些大公司对固相法进行了开发,至今未见大规模生产的报道。我国CPE的生产主要采用水相法,主要有两种技术:一是安徽省化工研究院的技术;二是潍坊亚星集团引进德国赫斯特的酸相法技术,是水相法的变形。水相法工艺氯气利用率高,产品含氯量稳定;但设备腐蚀严重,废水排放量大,对环境有污染,且产品易变色。酸相法是目前世界上CPE最先进的生产工艺,与一般水相法相比,产品质量好,废水排放量少,设备腐蚀低。湖北化学研究所和青岛化工学院于20世纪80年代开始对固相法CPE生产技术开展了研究,先后在福建、湖北建厂生产,形成了自己的特点:工艺简单,生产成本低,污染小;但由于传热等原因,规模放大难度较大。现在我国生产CPE的大小厂家有60家左右,总能力近10万t。大多数厂家规模在1000～3000t/a,生产成本较高,只有潍坊亚星集团、东台天腾化工集团、吉兰泰盐化集团等几家企业生产能力在6000t/a以上。由于各厂压价竞争,严重影响了我国CPE的发展,需要加以协调。
1.2氯化聚氯乙烯
1.2.1产品应用及市场预测
氯化聚氯乙烯(简称CPVC)又名过氯乙烯,以PVC树脂为原料经氯气氯化而成。CPVC能耐大多数的酸、碱、盐,具有很好的耐化学腐蚀性,耐热温度比PVC高30～40℃,与其它高分子材料相比具有良好的耐热性。CPVC广泛用于管件、注塑成型;可用于氯化纤维的改性,制造复合材料、发泡材料、涂料及粘合剂等[1];还可用作塑料的改性剂,它与热塑性或热固性的塑料共混制造合金,可改善这些材料的性能,使之成为性能更为优越的工程塑料。
近年来CPVC材料在国内建材及其它行业应用发展很快,每年约需近万吨,国内生产不足4000t,大部分依赖进口,因此很有必要加快国内的开发速度。
1.2.2生产现状
CPVC的生产方法主要有三种:溶液法、水相法、固相法。现在国内企业采用溶液法生产CPVC,主要有锦化化工(集团)有限公司(2000t/a)和上海氯碱化工股份有限公司(1000t/a)。20世纪70年代安徽省化工研究院用水相法研制CPVC取得了成功;此外无锡化工集团股份有限公司研究液相悬浮法生产CPVC也获得成功,于1987年建成了100t/aCPVC生产线;80年代湖北化学研究所和青岛化工学院开展固相法生产CPVC也获得成功。国内采用固相法生产CPVC的厂家有武汉葛店集团。
我国CPVC的生产厂家一般规模偏小,质量档次不高,应用开发力度不够,使我国应用于管材、硬制品方面的CPVC大量依赖进口,我国的CPVC质量与数量上均不能满足国内需求。
1.3氯化橡胶
1.3.1产品应用及市场预测
氯化橡胶(简称CR)是由天然或合成橡胶经氯化改性后得到的橡胶衍生物。氯化橡胶是一种重要的成膜材料,具有优良的粘附性、耐化学腐蚀性、耐磨性、快干性、防透水性和难燃性,用途广泛。氯化橡胶因分子量大小或粘度高低分为不同品种型号而应用于不同领域。低粘度的CR主要用于油墨添加剂、喷涂漆;中粘度产品主要用于配制涂料,如喷涂漆、耐化学腐蚀漆、建筑涂料、阻燃漆、船舶漆、集装箱漆等;高粘度产品主要用于粘合剂,用于天然橡胶、合成橡胶,特别是极性橡胶与金属的粘合。CR不仅可以作胶粘剂的主体,而且还可作辅助材料,用于氯丁橡胶和丁腈橡胶粘合剂,能显著提高其性能。随着CR应用领域不断扩大及我国航运工业和海军的发展,船舶、集装箱及舰船用CR漆料的需求量不断上升,建筑、公路等也需要大量的CR涂料。2000年我国CR需求量达1.5万t以上,而我国CR的实际产量不足3000t,与市场需求有较大差距,国内氯化橡胶发展前景广阔。
1.3.2生产现状
CR主要有两种生产方法:溶剂法和水相法。国内CR的生产大部分采用四氯化碳溶剂法。广州化工厂采用溶剂法生产CR,生产能力1000t/a。四氯化碳分离和粘度分级是溶液法生产CR的关键和难点[2],江苏石油化工学院对这两个问题进行了长期研究,取得了突破性进展。
我国是世界上生产CR的少数国家之一,与国外先进水平存在很大的差距,主要表现在:规模小,四氯化碳消耗定额太高及在产品中的含量偏高,一些领域还需大量使用进口产品。
1.4其它氯化高聚物
高氯化聚乙烯(简称HCPE)指含氯量大于60%的CPE,具有优良的溶解性和成膜性,它的韧性和抗冲击性能明显优于氯化聚氯乙烯,是优良的防腐蚀涂料,具有防海水、耐酸碱、耐老化、粘结力好等特点,可用于船舶、火车、桥梁的防腐及马路、机场的标志漆。我国HCPE的年产量约有500t,预计近几年市场需求将有较大发展。HCPE的生产以水相悬浮法为主,生产设备和过程与CPE基本相同。安徽省化工研究院研究的水相法HCPE在中粘度树脂领域取得突破性进展,产品在溶解速度、溶解度及透明性方面接近国外水平,并达到实用阶段。安徽省化工研究院实验厂、浙江裕达化工厂、山东成阳化工厂先后以水相法生产HCPE。固相法生产HCPE由湖北化学研究所于1992年开发成功,并在湖北、福建建厂生产,青岛化工学院也对固相法生产HCPE进行了研究,并申请了专利。
相关期刊推荐：《中国氯碱》是由中国氯碱工业协会主办的期刊。主要报道内容为国家有关改革动态、政策信息、行业活动，氯碱行业生产经营状况，技经统计信息，国内外先进管理经验、生产技术、发展动态、科技成果等;服务对象主要是氯碱企业的管理干部、工程技术人员、操作工人，也可供与氯碱行业有关的机械制造、原辅材料供应厂矿、科研院(所)大专院校的专业人员参考。
氯化聚丙烯(简称CPP)主要用于高级油墨、粘合剂、涂料等,国内CPP的年需求量超过1万t,因国产CPP产量低,仅为2000t,牌号少,质量差,远不能满足市场需求,相关用户需从国外高价进口。随着上述行业的发展,对CPP的需求将会快速增长,CPP呈现很好发展前景。
除上面介绍的几个品种外,氯化乙烯—醋酸乙烯共聚物(CEVA)、氯化丁基橡胶等氯化高聚物也都有良好发展前景。
2我国氯化高聚物工业与国外的差距
我国氯化聚乙烯的生产已达世界先进水平,主要以潍坊亚星集团为代表。但其它氯化高聚物与世界先进水平比较还存在较大差距,主要表现在:①装置规模小。②技术水平低,四氯化碳法面临严重的生存危机,替代技术开发缓慢,创新意识低。除CPE外,其它氯化聚合物大部分采用四氯化碳法生产,四氯化碳消耗定额很高,对人类环境及人体健康造成很大危害。根据《蒙特利尔议定书》,2005年我国就要禁止使用四氯化碳,开发替代技术已刻不容缓,但其它技术还不成熟。③品种牌号少,应用面窄。许多牌号还需从国外进口。
3结束语
氯化高聚物是一类耗氯精细化工产品,具有附加值高、应用范围广的特点,是氯碱企业平衡氯气、走精细化工道路的一类具有市场前景的产品。我国的氯碱企业应吸取潍坊亚星CPE的成功经验,先引进国外成熟技术,消化吸收后再扩大规模,占领我国氯化高聚物市场。——论文作者：李宗耀,张建设
