氯化聚氯乙烯改性材料研究进展

史恒川

摘要：氯化聚氯乙烯（CPVC）是聚氯乙烯树脂的一种，因具有良好的耐腐蚀性、电绝缘性和耐磨性，被广泛应用于化工、造纸、纺织等领域。但是随着工业生产规模的扩大，氯化聚氯乙烯（CPVC）在应用过程中出现了一些问题，例如抗冲击强度差、耐候性能差、耐酸碱性差等。为了解决这些问题，国内外学者对 CPVC进行了改性研究，取得了很多成果。本文综述了国内外 CPVC改性材料的研究进展，主要介绍了 CPVC改性塑料的研究现状以及改性材料的种类和改性方法。随着对 CPVC改性研究的深入， CPVC改性材料在耐酸碱性、耐化学品腐蚀性、耐候性、强度和韧性等方面都得到了一定改善。

关键词：氯乙烯树脂；耐热改性；增韧改性；研究进展

引言：氯化聚氯乙烯（PVC）是一种性能优良的高分子材料，它具有低密度、低热膨胀系数、耐化学腐蚀和电绝缘性能好等特点，并且 PVC的耐热性和耐化学性在所有塑料中是最好的。但 PVC也有明显的缺点，如 PVC只能耐高温，不能耐低温，不能承受弯曲和冲击等机械性能； PVC易被氧气氧化，其使用寿命较短； PVC在受热时会发生分解。因此，利用其优良性能进行改性以提高其使用寿命成为解决 PVC材料问题的关键。

耐酸碱性

在日常生活中，大多数塑料制品会与酸和碱性物质接触，而这类物质对塑料制品的性能会产生较大的影响。例如：塑料与盐酸接触后会出现变色现象；在与碱性溶液接触后，塑料会发生水解现象，并且使其性能变差。CPVC耐酸碱性较差的原因是因为氯化聚氯乙烯（CPVC）的分子链中含有大量的- Cl基团，而这些基团对酸和碱都有很强的亲和力，所以容易与酸和碱发生反应。因此，改善 CPVC耐酸碱性主要是通过引入或合成含- Cl基团的聚合物来提高其耐酸碱性。目前，常用的含- Cl基团聚合物主要有：羧基类化合物（如羧酸类、羧酸酯类）、苯基类化合物（如苯乙基苯类）、醚基类化合物（如甲醚氯化聚乙烯）、双酚A类化合物（如环氧乙烷聚醚）和杂环类化合物（如N-甲基吡咯烷酮）。

为了解决 CPVC耐酸碱性差的问题，人们开发了很多改性 CPVC的方法。例如：在 CPVC中加入少量的有机硅助剂或纳米材料来提高其耐酸碱性；加入环氧树脂或共聚树脂来提高 CPVC的耐酸碱性；加入纳米粒子来提高 CPVC的耐酸碱性等。虽然这些改性方法都取得了不错的效果，但是对于 CPVC耐酸性和耐碱性方面还有很大的研究空间。所以，对 CPVC耐酸碱性方面的改性仍需进一步研究。

耐化学品腐蚀性

在化学过程中，聚合物会被腐蚀。因此，提高塑料的耐化学性对于塑料的应用至关重要。CPVC具有优良的耐化学腐蚀性，但其耐酸性和耐碱性较差，导致 CPVC树脂在实际使用过程中受到限制。为了解决这一问题，国内外学者对 CPVC树脂进行了改性研究。例如：将 CPVC与聚酰亚胺、聚苯二甲酸乙二醇酯等聚合物进行共混，可以提高 CPVC的耐酸碱性。通过在 CPVC中添加纳米蒙脱土、石墨烯、氧化石墨烯等来改善 CPVC树脂的耐酸碱性，但是蒙脱土和石墨烯对 CPVC有一定的破坏作用。为了解决这一问题，将纳米蒙脱土和石墨烯引入到 CPVC中。纳米蒙脱土对 CPVC的改性效果优于石墨烯和氧化石墨烯，并且可以明显提高 CPVC树脂的耐酸碱性。使用纳米蒙脱土和石墨烯可以提高 CPVC树脂在酸碱溶液中的耐蚀性能，但是不能完全替代传统的蒙脱土和石墨烯。此外，还可以通过将碳纤维、碳纳米管、石墨等材料引入到 CPVC中来提高其耐酸碱性。

耐候性

耐候性是塑料制品最重要的性能之一，是塑料制品使用寿命的保证。塑料的耐候性能主要由材料表面的光泽度、表面粗糙度和耐紫外线能力等决定。CPVC表面光泽度较差，容易受到环境的影响而产生划痕，所以需要对其进行表面改性处理，提高其表面光泽度。通常情况下，改性 CPVC可以通过降低 CPVC与氧气和水接触的机会来提高其耐候性。在低温环境下，将 CPVC与二氧化钛或纳米二氧化硅等共混，可提高 CPVC的耐候性。将 CPVC与环氧树脂共混后，也可以提高其耐候性能。在高湿度环境下，将 CPVC与聚碳酸酯（PC）共混，可提高其耐候性。同时还可以通过添加纳米二氧化硅和纳米二氧化钛等来改善其耐候性能。

强度和韧性

随着对 CPVC研究的深入， CPVC树脂在强度和韧性方面都得到了很大的提高。杜凤平等人用不同比例的聚乙烯（PE）/PVC共混改性，对 CPVC/PE共混物的力学性能进行了研究，结果表明，在 PVC树脂中加入10%~20%的 PE时， CPVC/PE共混物的抗冲击强度和弯曲强度有明显提高。许峰等人在研究 CPVC/PPC/PC三元共混物力学性能时发现， CPVC/PPC/PC三元共混物的拉伸强度和弯曲强度比纯 CPVC分别提高了38%和40%。随着聚乙烯含量的增加， CPVC/PVC共混物的拉伸强度和弯曲强度也有所增加，但是当聚乙烯含量超过30%后，拉伸强度和弯曲强度均下降。

其它性能

CPVC还具有耐化学药品、耐候性、电绝缘性能等优良特性。因此， CPVC是一种非常重要的材料，应用前景广阔。但是， CPVC易吸潮，加工成型过程中会产生大量粉尘，且其力学性能也不理想。为了提高 CPVC的综合性能，国内外学者对其进行了改性研究。赵永军等采用纳米二氧化钛和硅烷偶联剂对 CPVC进行改性研究。结果表明：纳米二氧化钛在 CPVC中的分散状态良好；硅烷偶联剂的加入提高了 CPVC与二氧化钛之间的相容性，有效提高了材料的力学性能。赵永军等还对纳米二氧化钛与改性 CPVC共混材料进行了拉伸性能研究，发现当纳米二氧化钛含量为5%时，共混物的拉伸强度最高。

随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，对塑料的需求量不断增加，因此改性剂成为当前研究热点。目前我国对于 CPVC的改性研究还不够深入，如改性剂的种类、用量以及加工工艺等都还有待改进和完善。相信随着我国经济实力不断增强，科研水平不断提高， CPVC改性技术将得到进一步发展。

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结束语

随着我国对氯化聚氯乙烯的应用需求不断增长，对其改性技术的要求也越来越高。为了满足各种应用需求，目前我国对 CPVC进行了很多改性研究。目前 CPVC改性材料的种类有很多，改性方法也有很多。随着我国社会经济的发展， CPVC改性材料的应用领域越来越广泛，今后对 CPVC改性材料的研究将朝着以下方向发展：

（1）从原料角度看，在满足产品性能要求的前提下，开发价格低廉、绿色环保的新型 CPVC原料；

（2）从生产角度看，开发出专用于 CPVC树脂生产的新型设备，生产出性能优良、工艺简单、成本低廉、性能稳定的 CPVC专用树脂；

（3）从应用角度看，开发出具有新用途、新功能和新用途制品；

（4）从使用角度看，开发出一些具有优异性能、无毒无害、无污染的新型材料。

目前，我国对 CPVC改性技术仍处于初级阶段，对 CPVC改性材料的研究仍处于起步阶段，有很多地方需要加强和完善。相信在不久的将来，我国一定会生产出更加优质、高效的 CPVC改性材料。

参考文献

[1]聚氯乙烯改性最新研究进展[J].王建红，王强，张智永.化工中间体.2010（06）

[2]聚氯乙烯耐热改性的研究开发进展[J].金栋.精细化工原料及中间体.2010（03）

[3]聚氯乙烯的增韧改性研究进展[J].周杰，肖汉文，叶正涛.胶体与聚合物.2015（04）