一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法
2023-12-05 08:26:16
專利名稱：：一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法
技術領域：
：本發明涉及一種一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法。
背景技術：
：氯化聚氯乙烯(CPVC)是聚氯乙烯(PVC)經氯化改性後得到的一種PVC改性材料。與PVC相比，CPVC具有較高的含氯量(63%74%)，由於其分子鏈中存在大量的氯原子，其分子鏈的極性和剛性增加，使得其具有較高的熱變形溫度和獨特的耐化學腐蝕性，故CPVC被廣泛用作優質耐熱材料和防腐塑料。在熱水輸送和腐蝕性流體輸送用管材、管件、大口徑電纜埋地護套管等的生產中獲得廣泛應用。開發CPVC樹脂的目的即是利用CPVC樹脂中含有大量氯原子，其分子鏈極性和剛性隨含氯量增加而提高，賦予其優良的耐熱變形性能的特點。因此，近年來，為充分發揮CPVC的性能優勢，開發高含氯量CPVC成為趨勢。目前，CPVC的生產主要採用水相法合成工藝，但已公開的方法各有不同，如中國專利公開號CN1401672A採用紫外光輻照，在反應壓力0.20.4MPa，溫度7010(TC下，氯化PVC樹脂得到含氯量63X66X的CPVC樹脂。由於該法反應壓力較低，很難得到含氯量較高的CPVC樹脂。美國專利US6187868採用兩步法工藝合成含氯量大於70%的CPVC樹脂，有效提高了CPVC的耐熱變形性能，但該工藝的反應壓力較高(最高l.OMPa)，且需在反應的第二階段添加H202，工藝複雜，不易實施。
發明內容為克服現有水相法氯化聚氯乙烯生產工藝的缺陷，提高CPVC的綜合性能，本發明提供一種一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯的方法，即在水相法CPVC合成工藝中使用水或質量濃度為20%的工業鹽酸為反應介質，通過適當提高反應壓力，增加氯氣在水中的溶解度，使反應速度和產品的氯化均勻程度提高，從而生產具有良好加工性能的高含氯量CPVC樹脂的方法。具體操作步驟如下一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法包括下述操作步驟(1)在200L反應釜中，加入配比量的離子水或質量濃度為20%的工業鹽酸，加入乳化劑、分散劑、複合引發劑和PVC樹脂，封閉反應釜。(2)乳化漿料20min，再通入&置換釜內空氣5min，升溫至物料溫度為60°C，向釜內通入氯氣反應，維持反應壓力為0.50.6MPa。(3)通氯反應56h，停止通氯，使未反應氯氣與PVC繼續反應至反應壓力為0.150.25MPa時，向釜內通入N2置換殘餘氯氣0.5h，降溫物料至4050°。出料，漿料經脫酸、洗滌、離心，乾燥得CPVC樹脂。PVC的水相氯化反應是一種非均相反應，氯氣在PVC樹脂中的擴散程度對反應速度和氯化均勻程度影響明顯。適當提高反應過程中的反應壓力，有利於提高氯氣在水中的溶解度，可有效提高氯化反應的速度和反應的均勻程度，可製得含氯量高且塑化性能優良的CPVC樹脂。本發明的有益技術效果是採用本方法生產CPVC樹脂，具有反應速度快，得到的CPVC樹脂具有較高的含氯量，且加工性能優良等優點。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步地描述。實施例1在200L的反應釜中，加入去離子水150kg，十二垸基苯磺酸鈉90g，羥丙基纖維素300g，質量比為2:1的BP0/DCP複合引發劑150g，平均聚合度為1000、吸油率為20.3%、堆積密度為0.46g/mL的PVC樹脂30kg。攪拌下，充分乳化20min，之後封閉反應釜，再通入N2置換釜內空氣5min。向夾套通入蒸汽使物料溫度升至6(TC時，停止加熱並開始向釜內通入氯氣，使釜內壓力達到0.5MPa，維持此壓力繼續反應，反應中物料溫度因反應熱而持續升高，當通氯時間為5.5h時，通氯量為29.4kg，物料溫度為116°C。這時停止通入氯氣，使釜內氯氣繼續與PVC反應約0.5h，釜壓降至O.18MPa，降溫並通入&置換殘存氯氣0.5h，當物料溫度達5CTC時，出料，得到的漿料經脫酸，洗滌、中和、乾燥等步驟，得ltfCPVC樹脂43.2kg。實施例2在200L的反應釜中，加入去離子水150kg，壬基酚聚氧乙烯醚300g，羥乙基纖維素1000g，質量比為2:l的BPO/DCP複合引發劑150g，平均聚合度為1000、吸油率為20.3%、堆積密度為0.46g/mL的PVC樹脂30kg。攪拌下，充分乳化20min，之後封閉反應釜，再通入N2置換釜內空氣5min。向夾套通入蒸汽使物料溫度升至60"C時，停止加熱並開始向釜內通入氯氣，使釜內壓力達到0.6MPa，維持此壓力繼續反應，反應中物料溫度因反應熱而持續升高，當通氯時間為5.6h時，通氯量為31.6kg，物料溫度為118°C。這時停止通入氯氣，使釜內氯氣繼續與PVC反應約0.5h，釜壓降至0.21MPa，降溫並通入&置換殘存氯氣0.5h，當物料溫度達5(TC時出料，得到的漿料經脫酸，洗滌、中和、乾燥等步驟，得2#CPVC樹脂44.3kg。實施例3在200L的反應釜中，加入質量濃度為20%的工業鹽酸150kg，氧化乙烯-氧化丙烯共聚物900g，二氧化矽粉1500g，質量比為2:1的BPO/DCP複合引發劑300g，平均聚合度為1000、吸油率為20.3%、堆積密度為0.46g/mL的PVC樹脂30kg。攪拌下，充分乳化20min，之後封閉反應釜，再通入^置換釜內空氣5min。向夾套通入蒸汽使物料溫度升至6(TC時，停止加熱並開始向釜內通入氯氣，使釜內壓力達到0.6MPa，維持此壓力繼續反應，反應中物料溫度因反應熱而持續升高，當通氯時間為5.5h時，通氯量為35.7kg，物料溫度為12rC。這時停止通入氯氣，使釜內氯氣繼續與PVC反應約0.5h，釜壓降至0.25MPa，降溫物料溫度至70'C時，通入N2置換殘存氯氣0.5h。當物料溫度達4(TC時，出料，得到的漿料經脫酸，洗滌、中和、乾燥等步驟，得3tfCPVC樹脂46.1kg。將以上得到的CPVC樹脂按GB/T7139-2002的方法檢測其含氯量。GB/T1633-2000的方法檢測其Vicat軟化溫度。並用下列配方和方法測定其塑化性能配方CPVC100，複合鉛鹽穩定劑6，MBS樹脂6，ACR樹脂5、氧化聚乙烯蠟l.O。以上配料在高速混合機中混合10min，置兩輥塑煉機上塑煉，測定其塑化溫度。tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，包括下述操作步驟(1)在200L反應釜中，攪拌下加入配比量的去離子水或質量濃度為20％的工業鹽酸、乳化劑、分散劑、複合引發劑和PVC樹脂，封閉反應釜；(2)繼續攪拌，使以上物料乳化20min，再通入N2置換釜內空氣5min，升溫至物料溫度為60℃，向釜內通入氯氣反應，維持反應壓力為0.5～0.6Mpa；(3)通氯反應5～6h，停止通氯，使未反應氯氣與PVC繼續反應至反應壓力為0.15～0.25MPa時，向釜內通入N2置換殘餘氯氣0.5h，使物料降溫至40～50℃出料，得混合漿料；(4)以上漿料經脫酸、洗滌、離心、乾燥得高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂。2、根據權利要求1所述的一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，其特徵在於所述的PVC樹脂為懸浮法產品，其平均聚合度為1000，吸油率為20%以上，表觀密度為0.45g/mL以上。3、根據權利要求1所述的一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，其特徵在於所述的懸浮法PVC樹脂與去離子水或質量濃度為20%的工業鹽酸的質量比為l:5。4、根據權利要求1所述的一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，其特徵在於所述的乳化劑為十二垸基苯磺酸鈉、或為氧化乙烯-氧化丙烯共聚物、或為壬基酚聚氧乙烯醚；其用量為PVC樹脂質量的0.3-3%。5、根據權利要求1所述的一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，其特徵在於所述的分散劑為羥丙基纖維素、或為羥乙基纖維素、或為二氧化矽粉；其用量為PVC樹脂質量的1-5%。6、根據權利要求1所述的一步法生產高含氯量氯化聚氯乙烯樹脂的方法，其特徵在於所述的引發劑為過氧化苯甲醯(BPO)與過氧化二異丙苯(DCP)按質量比為2:l組成的複合引發劑，其用量為PVC樹脂質量的0.5-1%。全文摘要本發明公開了一種一步法高含氯量氯化聚氯乙烯生產方法，即在水相法CPVC合成工藝中，使用水或質量濃度為20％的工業鹽酸為反應介質，通過適當提高反應壓力，增加氯氣在水中的溶解度，使反應速度和產品的氯化均勻程度提高，從而一步合成高含氯量且具有良好加工性能CPVC樹脂的方法。文檔編號C08F8/22GK101550211SQ200910116738公開日2009年10月7日申請日期2009年5月11日優先權日2009年5月11日發明者藝萬,林凌,宋永海,宋秋生,張順利,汪愛兵,琳班申請人:蕪湖融匯化工有限公司