一種酸相懸浮法高氯化低粘度茂金屬聚乙烯合成工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工合成領(lǐng)域，具體涉及一種酸相懸浮法高氯化低粘度茂金屬聚乙烯及其合成工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高氯化聚乙烯(簡(jiǎn)稱HCPE)是一種無規(guī)的氯化聚合物，它是由聚乙烯(PE)與氯分子通過取代反應(yīng)制得的高分子材料，是目前唯一依賴氯含量不同而具有以塑料、彈性塑料、半彈性皮革狀聚合物、以及玻璃狀脆性樹脂等各種形態(tài)和性能的一類聚合物，其中聚乙烯經(jīng)深度氯化制得的氯含量3 60%的稱為高氯化聚乙烯。
[0003]目前國內(nèi)生產(chǎn)高氯化聚乙烯是采用水相法合成工藝，聚乙烯原料是使用低密度聚乙烯(0.915-0.925g/cm3)，其分子量的大小、分子排布以及結(jié)構(gòu)影響了高氯化聚乙烯樹脂溶解后粘度大小、殘留結(jié)晶度等，當(dāng)原料聚乙烯分子量過低采用水相法工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品得率也隨之降低，所以要生產(chǎn)低粘度高氯化聚乙烯只有采用酸相法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述問題提供了一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯合成工藝，該生產(chǎn)方法提高了產(chǎn)品的產(chǎn)出率和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明技術(shù)解決方案:
一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，原料包括茂金屬、聚乙烯、鹽酸、分散劑A、分散劑B、引發(fā)劑A、引發(fā)劑B和乳化劑，其原料重量配比為:聚乙烯:鹽酸:分散劑A:分散劑B:引發(fā)劑 A:引發(fā)劑 B:乳化劑=1:15 ?25:0.01 ?0.04:0.03 ?0.06:0.001 ?0.004:
0.001 ?0.005:0.005 ?0.02。
[0006]所述聚乙烯為茂金屬聚乙烯粉料，分子量為2000 — 8000，粒徑寫0.2mm。
[0007]所述鹽酸濃度為10 % — 25 %。
[0008]所述乳化劑為聚氧乙烯基醚系列。
[0009]所述分散劑A為吡咯烷酮系列，分散劑B為納米級(jí)、微米級(jí)二氧化硅系列與硅溶膠系列。
[0010]所述引發(fā)劑A、B均為過氧化物系列。
[0011]一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯合成工藝，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:在100立升搪瓷反應(yīng)釜中，先投入母料聚乙烯和濃度為10 % — 25 %鹽酸，使其兩者重量配比為1:15 — 25，啟動(dòng)攪拌釜并加入分散劑A、分散劑B，引發(fā)劑和乳化劑，然后密閉反應(yīng)爸;
步驟二:開啟反應(yīng)釜夾套的蒸汽閥升溫乳化，乳化30分鐘后，當(dāng)釜內(nèi)溫度達(dá)到50°C時(shí)通入氯氣，控制釜溫在50?65°C之間，使聚乙烯在鹽酸和各種助劑的懸浮液體中進(jìn)行氯化；
步驟三:聚乙烯與不斷通入的氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)氯氣與聚乙烯重量比為2.5:1時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜物料繼續(xù)加溫，升溫段控制氯氣量與聚乙烯重量比為0.5?1.2:1等反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至120?130°C，進(jìn)入高溫段繼續(xù)通氯，當(dāng)氯氣量與聚乙烯重量比1.3?2:1時(shí)停止通氯；
步驟四:利用壓縮空氣將反應(yīng)釜內(nèi)殘余的氯氣排除，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到常溫后放至脫酸桶，分離出母液；
步驟五:將分離出母液經(jīng)過濾后循環(huán)使用，物料用工藝水洗滌至PH值為6時(shí)，再投入100立升搪瓷反應(yīng)釜升溫至80°C — 85°C，并加入碳酸鈉待懸浮液的PH值為8 — 8.5中和二小時(shí)后時(shí)出料，經(jīng)過濾水洗后，進(jìn)行烘箱干燥制得成品。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明完成了酸相法低粘度高氯化茂金屬聚乙烯合成工藝，拓寬了茂金屬聚乙烯的應(yīng)用范圍，本發(fā)明不僅降低了廢水排放量，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)出率，也提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0013]圖1:本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明。
[0015]如圖1所示，一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，原料包括聚乙烯、鹽酸、分散劑A、分散劑B、引發(fā)劑A、引發(fā)劑B和乳化劑，其原料重量配比為:聚乙烯:鹽酸:分散劑A:分散劑B:引發(fā)劑A:引發(fā)劑B:乳化劑=1:15?25:0.01?0.04:0.003?0.06:0.001?
0.004:0.001 ?0.005:0.005 ?0.02。
[0016]—種酸相懸浮法高氯化低粘度茂金屬聚乙烯合成工藝,包括如下步驟:
步驟一:在100立升搪瓷反應(yīng)釜中，先投入母料茂金屬聚乙烯和濃度為10% — 25%鹽酸，使其兩者重量配比為1:15 — 25，啟動(dòng)攪拌釜并加入分散劑A、分散劑B，引發(fā)劑A、弓丨發(fā)劑B和乳化劑，然后密閉反應(yīng)釜。
[0017]步驟二:開啟反應(yīng)釜夾套的蒸汽閥升溫乳化，乳化30分鐘后，當(dāng)釜內(nèi)溫度達(dá)到50°C時(shí)通入氯氣，使聚乙烯在鹽酸和各種助劑的懸浮液體中進(jìn)行氯化。
[0018]步驟三:聚乙烯與不斷通入的氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)氯氣與聚乙烯重量比為2.5:1時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加溫，待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至120?130°C，反應(yīng)釜內(nèi)氯氣量與聚乙烯反應(yīng)重量比為0.5?1.2:1時(shí)，進(jìn)入高溫段繼續(xù)通氯，當(dāng)氯氣與聚乙烯重量比
1.3-2:1控制氯氣總量與聚乙烯重量比為4.8-5:1時(shí)停止通氯。
[0019]步驟四:利用壓縮空氣將反應(yīng)釜內(nèi)殘余的氯氣排除，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到40°C后放至脫酸桶，分離出母液。
[0020]步驟五:將分離出母液去母液槽，物料用工藝水清洗，并中和至PH值為6時(shí)，再投入100立升搪瓷反應(yīng)釜升溫至80°C — 85°C，并加入碳酸鈉待反應(yīng)釜內(nèi)PH值為8 — 8.5時(shí)出料，經(jīng)過濾后，進(jìn)行烘箱干燥得成品。
[0021]本發(fā)明聚乙烯為茂金屬聚乙烯蠟粉料，分子量為2000 — 8000，粒徑=0.2mm。乳化劑為聚氧乙烯基醚系列，乳化劑與聚乙烯重量比為0.005?0.02:1 ;分散劑A為吡咯烷酮系列，吡咯烷酮系列與聚乙烯重量比為0.01?0.04:1，分散劑B為納米微米級(jí)二氧化硅系列，納米級(jí)二氧化硅系列與聚乙烯重量比為0.03?0.06:1 ;引發(fā)劑A、B為過氧化物系列，引發(fā)劑A、B與聚乙烯重量比為0.002?0.008:1。
[0022]實(shí)施例一投料配比如下:
60?90立升鹽酸(10%?25%)
3?5kg茂金屬聚乙烯
15?10g 乳化劑 30?200g 分散劑A，90?300g分散劑B 6?40g引發(fā)劑A、B
升溫通氯，50°C開始通氯控制溫度在50°C — 65°C，通氯質(zhì)量8 — 12.5Kg，然后升溫至茂金屬聚乙烯熔點(diǎn)以上5°C — 15°C通氯量是聚乙烯重量的5倍。
[0023]氯化反應(yīng)的基本原理
酸相法HCPE的合成，是將茂金屬聚乙烯蠟粉懸浮于酸相介質(zhì)中進(jìn)行氯化反應(yīng)，該反應(yīng)是一種氣、液、固多相反應(yīng)，具有游離基反應(yīng)的性質(zhì)。聚乙烯顆粒在乳化劑、分散劑及攪拌剪切力作用下，分散懸浮于酸相介質(zhì)中，首先由游離基引發(fā)劑引發(fā)，分解產(chǎn)生游離基，然后通過與擴(kuò)散溶解在水中的氯氣反應(yīng)，產(chǎn)生新的游離基一氯游離基，氯游離基再與聚乙烯分子迅速發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)，氯游離進(jìn)攻聚乙烯大分子鏈上的C-H鍵，而不影響主鏈上C-C鍵，而且每一步反應(yīng)又產(chǎn)生一個(gè)新的游離基，在氯氣不斷通入的情況下，游離基通過反應(yīng)不斷往下進(jìn)行傳遞，使氯化取代反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，氯化程度不斷提高。當(dāng)停止通氯時(shí)，游離基之間及物料、器壁之間互相碰撞，游離基迅速終止，反應(yīng)結(jié)束。
[0024]本工藝的氯化反應(yīng)，是在不同溫度下分階段進(jìn)行的，開始階段氯化反應(yīng)在遠(yuǎn)離聚乙烯熔點(diǎn)下進(jìn)行，取代反應(yīng)在聚乙烯顆粒表面進(jìn)行，使之形成高含氯量的堅(jiān)硬外殼，通過攪拌撞擊可防止凝聚結(jié)塊，然后再逐漸升高溫度，最后，氯化反應(yīng)在聚乙烯結(jié)晶熔點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行，聚乙烯晶格完全破壞。由于氯化反應(yīng)導(dǎo)致了聚乙烯結(jié)晶的消失，同時(shí)氯原子的引入，增加了分子的極性，因此HCPE易溶于聚乙烯所不能溶解的甲苯、二甲苯、丙酮等溶劑中，使高氯化聚乙烯成為可溶性材料。
[0025]綜上，本發(fā)明達(dá)到預(yù)期目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，原料包括茂金屬、聚乙烯、鹽酸、分散劑A、分散劑B、引發(fā)劑A、引發(fā)劑B和乳化劑，其原料重量配比為:聚乙烯:鹽酸:分散劑A:分散劑 B:引發(fā)劑 A:引發(fā)劑 B:乳化劑=1:15 ?25:0.0l ?0.04:0.03 ?0.06:0.001 ?0.004:0.001 ?0.005:0.005 ?0.02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，其特征在于:所述聚乙烯為茂金屬聚乙烯粉料，分子量為2000 — 8000，粒徑=0.2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，其特征在于:所述鹽酸濃度為10% — 25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，其特征在于:所述乳化劑為聚氧乙烯基醚系列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，其特征在于:所述分散劑A為吡咯烷酮系列，分散劑B為納米級(jí)、微米級(jí)二氧化硅系列與硅溶膠系列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯，其特征在于:所述引發(fā)劑A、B均為過氧化物系列。
7.一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯合成工藝，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:在100立升搪瓷反應(yīng)釜中，先投入母料聚乙烯和濃度為10 % — 25 %鹽酸，使其兩者重量配比為1:15 — 25，啟動(dòng)攪拌釜并加入分散劑A、分散劑B，引發(fā)劑和乳化劑，然后密閉反應(yīng)爸; 步驟二:開啟反應(yīng)釜夾套的蒸汽閥升溫乳化，乳化30分鐘后，當(dāng)釜內(nèi)溫度達(dá)到50°C時(shí)通入氯氣，控制釜溫在50?65°C之間，使聚乙烯在鹽酸和各種助劑的懸浮液體中進(jìn)行氯化； 步驟三:聚乙烯與不斷通入的氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)氯氣與聚乙烯重量比為2.5:1時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜物料繼續(xù)加溫，升溫段控制氯氣量與聚乙烯重量比為0.5?1.2:1等反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至120?130°C，進(jìn)入高溫段繼續(xù)通氯，當(dāng)氯氣量與聚乙烯重量比1.3?2:1時(shí)停止通氯； 步驟四:利用壓縮空氣將反應(yīng)釜內(nèi)殘余的氯氣排除，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到常溫后放至脫酸桶，分離出母液； 步驟五:將分離出母液經(jīng)過濾后循環(huán)使用，物料用工藝水洗滌至PH值為6時(shí)，再投入100立升搪瓷反應(yīng)釜升溫至80°C — 85°C，并加入碳酸鈉待懸浮液的PH值為8 — 8.5中和二小時(shí)后時(shí)出料，經(jīng)過濾水洗后，進(jìn)行烘箱干燥制得成品。
【專利摘要】一種酸相懸浮法高氯化茂金屬聚乙烯,原料包括茂金屬、聚乙烯、鹽酸、分散劑A、分散劑B、引發(fā)劑A、引發(fā)劑B和乳化劑，其原料重量配比為：聚乙烯：鹽酸：分散劑A：分散劑B：引發(fā)劑A：引發(fā)劑B：乳化劑=1：15～25：0.01～0.04：0.03～0.06：0.001～0.004：0.001～0.005：0.005～0.02。本發(fā)明完成了酸相法低粘度高氯化茂金屬聚乙烯合成工藝，拓寬了茂金屬聚乙烯的應(yīng)用范圍，本發(fā)明不僅降低了廢水排放量，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)出率，也提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【IPC分類】C08F10-02, C08F8-22
【公開號(hào)】CN104861097
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410060675
【發(fā)明人】陳劍平, 朱曉芹, 陳凌峰, 徐晨曦, 王樹東
【申請(qǐng)人】江蘇中煦高分子材料有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年2月24日