本發(fā)明涉及高分子材料化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用改進(jìn)的水相懸浮法制備氯化低分子量聚乙烯的合成工藝。
背景技術(shù)：
：氯化聚乙烯(cpe)是由高密度聚乙烯(hdpe)經(jīng)氯化取代反應(yīng)制得的一種改性聚合物。它是pvc塑料優(yōu)良的抗沖擊改性劑，也是性能良好的合成橡膠，例如含氯量為25-45％的非結(jié)晶性結(jié)構(gòu)飽和特種橡膠(cm)，已廣泛用于電纜、電線、膠管、膠布、橡塑制品、密封材料、阻燃運(yùn)輸帶、防水卷材、薄膜和多種異型材等制品。1973年10月安徽化工研究院開(kāi)始了以水相懸浮法氯化高密度聚乙烯工藝的研究，現(xiàn)今，我國(guó)總產(chǎn)量為30萬(wàn)噸以上。隨著我國(guó)橡膠工業(yè)迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了氯化聚乙烯橡膠市場(chǎng)，氯化聚乙烯橡膠需求急劇增加。但是，由于氯化聚乙烯橡膠對(duì)結(jié)晶度、門(mén)尼粘度等有這較高的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原料的選擇也較為苛刻，傳統(tǒng)工藝通常選用碳原子數(shù)在5000-10000之間、平均分子量在7-14萬(wàn)之間的高密度聚乙烯作為原料，相應(yīng)地提高了生產(chǎn)成本。并且，氯化反應(yīng)過(guò)程中，因溫度偏高，時(shí)間偏長(zhǎng)，物料顆粒變粗，氯化過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫被水吸收生成鹽酸，被有大量空隙的物料吸附，無(wú)法完全清除。產(chǎn)品中若有極微量的鹽酸，就會(huì)惡化產(chǎn)品質(zhì)量，降低其熱穩(wěn)定性，給后期加工成型造成很大困難，因此氯化后需經(jīng)一系列后處理工藝清除其中的吸附酸，傳統(tǒng)工藝采用先降低溫度然后反復(fù)中和水洗的措施來(lái)減小酸的吸附，也有廠家使用二次升溫和二次脫酸來(lái)去除物料中的酸，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅產(chǎn)生了大量的能耗，還降低了生產(chǎn)效率。因此，需要研究一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、效率高的水相懸浮法氯化聚乙烯合成工藝。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種使用低分子量聚乙烯作為原料的氯化低分子量聚乙烯的合成工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：依據(jù)本發(fā)明的一種氯化低分子量聚乙烯的合成工藝，制備所述氯化低分子量聚乙烯的原料由以下配比的各組分組成：低分子量聚乙烯粉料5-10重量份，工藝水40-100重量份，乳化劑0.01-0.2重量份，分散劑a0.01-0.3重量份，分散劑b0.01-0.3重量份，分散劑c0.01-0.4重量份，防粘劑0.01-0.4重量份，引發(fā)劑0.01-0.2重量份，氯氣6.4-12重量份；所述合成工藝包含以下步驟：步驟1：按比例準(zhǔn)備原料，將工藝水投入反應(yīng)釜，開(kāi)啟攪拌，依次投入乳化劑、分散劑a、分散劑b、分散劑c和防粘劑，再投入低分子量聚乙烯粉料，待混合物料經(jīng)升溫乳化變?yōu)閼腋∫汉?，加入引發(fā)劑并密閉反應(yīng)釜；步驟2：當(dāng)反應(yīng)溫度升至80℃時(shí)，向反應(yīng)釜內(nèi)通氯氣排除空氣；隨溫度升高分段通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，繼續(xù)攪拌升溫至135-138℃，其中，分段通入氯氣為由反應(yīng)釜底部通入氯氣；步驟3：待反應(yīng)結(jié)束后，吸收反應(yīng)釜內(nèi)的氯氣，降溫至100℃，排除反應(yīng)釜內(nèi)的氯氣和氯化氫氣體，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度降至60℃；步驟4：將步驟3所得物料水洗脫酸，直至物料的母液鹽酸的質(zhì)量濃度降至4-8％，加堿升溫中和，隨后加入脫酸水洗后的物料總質(zhì)量的0.2-2％的偏硅酸鹽，攪拌均勻，30-60min后放料；步驟5：將步驟4得到的物料離心脫水至水分含量為物料總質(zhì)量的15-20％、加入脫水后物料總質(zhì)量的1％的硬脂酸鈣混合、干燥至水分含量不高于脫水后物料總質(zhì)量的0.4％、包裝、入庫(kù)。進(jìn)一步地，步驟2分段地通入氯氣包含：步驟2a：低溫通氯，溫度為80～110℃時(shí)，通入氯氣總量的25％；步驟2b：中溫通氯，溫度為110～132℃時(shí)，通入氯氣總量的45％；步驟2c：高溫通氯，溫度為135～138℃時(shí)，通入氯氣總量的30％，通入氯氣的總量為低分子量聚乙烯粉料投料質(zhì)量的0.8-1.5倍。進(jìn)一步地，步驟2的排除空氣包含，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)向反應(yīng)釜內(nèi)通入氯氣，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)壓力達(dá)到0.05-0.1mpa時(shí)，停止通氯，打開(kāi)通向尾氣系統(tǒng)的閥門(mén)，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力排至零，重復(fù)操作二次，以排除空氣。進(jìn)一步地，低分子量聚乙烯粉料為高密度聚乙烯，碳原子數(shù)為2000-5000，平均分子量為不小于3萬(wàn)且小于7萬(wàn)，熔程為132-134℃，熔體指數(shù)為2-10g/10min。進(jìn)一步地，乳化劑為聚乙二醇烷基胺。進(jìn)一步地，分散劑a為聚甲基丙烯酸鹽類(lèi)。進(jìn)一步地，分散劑b為有機(jī)硅處理稻殼納米白碳黑。進(jìn)一步地，分散劑c為硅溶膠。進(jìn)一步地，防粘劑為疏水型納米級(jí)二氧化硅。進(jìn)一步地，引發(fā)劑為過(guò)氧化物類(lèi)。由于采用于上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明的合成工藝使用硅酸鹽對(duì)反應(yīng)所得物料進(jìn)行處理，不僅可以省去熱穩(wěn)定劑的使用，還可以放寬對(duì)原料聚乙烯的要求，即使用分子量為3-7萬(wàn)的低分子量聚乙烯進(jìn)行氯化反應(yīng)，生產(chǎn)氯化聚乙烯橡膠，進(jìn)一步拓展了氯化聚乙烯橡膠生產(chǎn)工藝專用原料的范圍，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)橡膠業(yè)的空白。2.本發(fā)明的合成工藝以升溫水洗工序代替?zhèn)鹘y(tǒng)的降溫洗堿洗鹽工序，固液分離后物料含水量為12～15％，不僅降低了生產(chǎn)氯化聚乙烯能耗，簡(jiǎn)化工藝流程，還進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，使傳統(tǒng)工藝26～30小時(shí)的生產(chǎn)周期降為12～14小時(shí)。3.本發(fā)明的合成工藝將更多種分散劑配合使用，有效避免了反應(yīng)過(guò)程中物料結(jié)團(tuán)結(jié)塊現(xiàn)象，所得氯化聚乙烯橡膠堆積密度更大、顆粒更細(xì)。附圖說(shuō)明圖1使依據(jù)本發(fā)明的氯化低分子量聚乙烯合成工藝的流程圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明中，在反應(yīng)釜內(nèi)采用經(jīng)改進(jìn)的水相懸浮法對(duì)低分子量聚乙烯通氯氣進(jìn)行氯化改性。其所需原料由以下配比的各組分組成為：低分子量聚乙烯粉料5-10重量份，工藝水40-100重量份，乳化劑0.01-0.2重量份，分散劑a0.01-0.3重量份，分散劑b0.01-0.3重量份，分散劑c0.01-0.4重量份，防粘劑0.01-0.4重量份，引發(fā)劑0.01-0.2重量份，氯氣6.4-12重量份。如圖1所示，依據(jù)本發(fā)明的氯化低分子量聚乙烯合成工藝主要包含乳化、氯化、后處理、離心、干燥、混合、包裝、入庫(kù)，其具體通過(guò)以下步驟進(jìn)行實(shí)施：步驟1：按比例準(zhǔn)備原料，將工藝水投入反應(yīng)釜，開(kāi)啟攪拌，依次投入乳化劑、分散劑a、分散劑b、分散劑c和防粘劑，再投入低分子量聚乙烯粉料，待混合物料經(jīng)升溫乳化變?yōu)閼腋∫汉?，加入引發(fā)劑并密閉反應(yīng)釜；步驟2：當(dāng)反應(yīng)溫度升至80℃時(shí)，向釜內(nèi)通氯氣排除空氣，繼續(xù)攪拌升溫至120-135℃，其中，隨溫度升高從反應(yīng)釜底部分段通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，其中，步驟2a：低溫通氯，溫度為80～110℃時(shí)，通入氯氣總量的25％；步驟2b：中溫通氯，溫度為110～132℃時(shí)，通入氯氣總量的45％；步驟2c：高溫通氯，溫度為135～138℃時(shí)，通入氯氣總量的30％，當(dāng)通氯總量達(dá)到聚乙烯投料量0.8-1.5倍后，停止通氯；步驟3：待反應(yīng)結(jié)束后，吸收反應(yīng)釜內(nèi)的氯氣，降溫至100℃，利用壓縮空氣及尾氣吸收系統(tǒng)再次排除反應(yīng)釜內(nèi)的氯氣和氯化氫氣體，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度降至60℃；步驟4：將步驟3所得物料水洗脫酸，直至物料的鹽酸濃度降至4-8％，經(jīng)工藝水洗滌過(guò)濾，升溫加堿中和，隨后加入0.2-2％的偏硅酸鹽，經(jīng)30-60min后放料；步驟5：將物料離心脫水、加入1％的硬脂酸鈣混合、干燥、包裝、入庫(kù)。其中，步驟1為乳化過(guò)程，步驟2為氯化過(guò)程，步驟3和步驟4為物料的后處理過(guò)程，步驟5則涵蓋了后續(xù)的離心、干燥、混合、包裝、入庫(kù)過(guò)程。優(yōu)選地，在步驟2中可選擇在溫度升至80℃時(shí)向反應(yīng)釜內(nèi)通入氯氣，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)壓力達(dá)到0.05-0.1mpa時(shí)，停止通氯，打開(kāi)通向尾氣系統(tǒng)的閥門(mén)，使釜內(nèi)壓力排至零，重復(fù)操作二次，以便更有效地排除空氣。表1示出了三組實(shí)施例中所用原料各組分及含量：表1其中，由于在氯化反應(yīng)中分散體系的種類(lèi)、用量、濃度、復(fù)配比例對(duì)產(chǎn)品堆集密度關(guān)系聚大，分散劑的種類(lèi)和搭配的選擇尤為重要。不同分散體系對(duì)產(chǎn)品堆集密度的影響如表2所示：表2本發(fā)明選用聚甲基丙烯酸鹽類(lèi)、有機(jī)硅處理稻殼納米白碳黑以及硅溶膠以特定的配比作為分散系，所得氯化低分子量聚乙烯料細(xì)，堆集密度可達(dá)0.51-0.52g/cm3，質(zhì)量更優(yōu)。本領(lǐng)域公知的是，原料的分子量和密度與產(chǎn)品的堆集密度成正比，即原料分子量越小，所得氯化聚乙烯越粗，影響氯化聚乙烯橡膠的質(zhì)量。并且由于反應(yīng)過(guò)程中溫度偏高、時(shí)間偏長(zhǎng)，也容易導(dǎo)致物料顆粒變粗，因此傳統(tǒng)工藝才不得不采用高分子量聚乙烯作為原料，并且在后處理過(guò)程中以降溫脫酸或二次升溫脫酸的方式去除產(chǎn)物中的吸附酸。本發(fā)明使用硅酸鹽對(duì)反應(yīng)后的物料進(jìn)行處理，使物料處理后的穩(wěn)定指數(shù)可達(dá)170℃以上，具有極高的熱穩(wěn)定型。因此，其優(yōu)點(diǎn)在于：1)無(wú)需再次添加穩(wěn)定劑，節(jié)約成本；2)可以適當(dāng)放寬對(duì)原料聚乙烯的要求，得以利用傳統(tǒng)氯化聚乙烯合成原料以外的低分子量聚乙烯進(jìn)行加工，拓展了氯化聚乙烯橡膠生產(chǎn)工藝專用原料的范圍，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本；3)無(wú)需快速冷卻或二次升溫，可以利用物料的余熱進(jìn)行脫酸處理，不僅節(jié)約能耗還能提高生產(chǎn)效率。通過(guò)以上步驟所得氯化低分子量聚乙烯的基本性質(zhì)如表3所示：表3實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3含氯量35％30％40％門(mén)尼粘度41ml(1+4)125℃38ml(1+4)125℃50ml(1+4)125℃殘留結(jié)晶度0.7％1.1％0.02％上述性質(zhì)完全符合以傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的高密度聚乙烯橡膠的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。于傳統(tǒng)合成工藝相比，本發(fā)明所述的氯化低分子量聚乙烯合成工藝進(jìn)一步化簡(jiǎn)了工藝流程、較小了總能耗、提高了生產(chǎn)效率。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12