專利名稱：一種用乙醇超臨界萃取法提取聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬石油化工技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)經(jīng)溶劑溶脹后的聚乙烯粉末內(nèi)部中含有溶劑量的測(cè)定，提出用乙醇超臨界萃取出聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的方法。
背景技術(shù)：
利用聚乙烯原料進(jìn)行凝膠紡絲已在國(guó)內(nèi)外工業(yè)化，其生產(chǎn)的高性能聚乙烯纖維具有比重輕、高強(qiáng)、高模、耐腐蝕等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、軍工、安全防護(hù)、特種建筑、漁業(yè)、造船業(yè)等領(lǐng)域，特別是在航天航空領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域有著不可替代的作用，具有非常良好的市場(chǎng)前景。凝膠紡絲工藝中，首先需要用溶劑溶脹聚乙烯原料，對(duì)溶脹后的聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑含量進(jìn)行分析，可分析判斷溶劑對(duì)聚乙烯原料的溶脹效果，從而根據(jù)溶脹效果來選擇合適的溶劑以及相應(yīng)的溶脹工序參數(shù)。由于在常溫下聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑不容易被萃取出來，萃取率不高。因此，需要開發(fā)一種新型的方法將聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑盡可能全部萃取出來。國(guó)內(nèi)外關(guān)于超臨界萃取的報(bào)道很多，但大多數(shù)都是利用二氧化碳作為萃取流提取樣品中有用成分，如CN101579019A、CN101416663A、CN101385571A等。超臨界萃取技術(shù)在超高分子量聚乙烯纖維紡絲方面的應(yīng)用只有專利CN1693M5A和日本專利JP2003-3323，這兩篇專利均是利用超臨界萃取技術(shù)將超高分子量聚乙烯纖維中殘留的溶劑萃取出來，側(cè)重于超高分子量聚乙烯纖維的制備方法。其中CN1693M5A所用萃取流為甲烷、乙烷、乙烯等烴類有機(jī)物，日本專利JP2003-3323所用萃取流為二氧化碳。至今尚未見利用乙醇作為萃取流萃取聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)經(jīng)溶劑溶脹后的聚乙烯粉末內(nèi)部中含有溶劑量的測(cè)定，提出用乙醇超臨界萃取出聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的方法。本發(fā)明的主要技術(shù)方案是
(1)選擇乙醇作為萃取流，凝膠紡絲工藝中一般選擇十氫萘作為聚乙烯溶劑，由于乙醇和十氫萘溶劑互溶，選擇乙醇作為萃取流可縮短萃取時(shí)間，提高萃取率；以氮?dú)庾鳛檩腿》諊?，可有效降低在高溫下聚乙烯由于產(chǎn)生熱氧降解而導(dǎo)致聚乙烯質(zhì)量的變化。(2)超臨界萃取條件溫度230°C 260°C，優(yōu)選24(T250°C ；壓力6 IOMPa (A)，優(yōu)選7 8MPa (A)；萃取時(shí)間0. 5h 5h，優(yōu)選lh 2h。一般地本發(fā)明方法的實(shí)施步驟如下
①將溶脹后的聚乙烯過濾，去除大部分溶劑；
②過濾后的聚乙烯進(jìn)行離心分離，去除聚乙烯表面的溶劑，稱量離心后的聚乙烯質(zhì)量。 離心分離條件為離心轉(zhuǎn)速2000rpm，離心時(shí)間20min ；
③將離心分離后的聚乙烯放入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯；④向萃取釜通入氮?dú)饧訅?，然后升溫進(jìn)行萃取，壓力平衡后，放掉萃取釜內(nèi)部的氣體; ⑤萃取完畢后稱量聚乙烯質(zhì)量。一般地，所用聚乙烯粉末粒度為2(Γ100目，優(yōu)選6(Γ80目。所述萃取溶劑為十氫萘、四氫萘、苯、二甲苯中的任意一種或多種。所述的步驟④中，在室溫的條件下通入氮?dú)?。所述步驟④中，萃取釜內(nèi)部初始?jí)毫? 3MPa (A)0所述步驟④中，萃取溫度為230°C 260°C時(shí)，萃取壓力為6 10MPa(A)，萃取時(shí)間為 0.5h 5h。本發(fā)明方法具有萃取時(shí)間短，萃取效率高，萃取過程在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行，可有效降低
在高溫下聚乙烯由于產(chǎn)生熱氧降解而導(dǎo)致聚乙烯質(zhì)量的變化。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法加以詳細(xì)描述。在進(jìn)行實(shí)施例時(shí)，需同時(shí)萃取空白樣(溶劑浸潤(rùn)聚乙烯粉末表面但不對(duì)聚乙烯粉末進(jìn)行溶脹作為平行樣)，未經(jīng)萃取的聚乙烯空白樣和樣品質(zhì)量分別記為Wtll和Wtl2，萃取后的平行樣和樣品質(zhì)量分別記為W11和W12。聚乙烯樣品內(nèi)部溶劑量W按公式1進(jìn)行計(jì)算。
實(shí)施例1 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為20目，溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為245°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例2 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為245°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例3 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為100 目，溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為245°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例4 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為230°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例5 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為260°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為濁。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例6 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)猓馆腿「獌?nèi)部壓力保持為
2.OMPa (A)，然后升溫，萃取溫度為對(duì)51，萃取壓力為6MPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例7 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為
3.OMPa (A)，然后升溫，萃取溫度為M5°C，萃取壓力為IOMPa (A)，萃取時(shí)間為池。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例8 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為245°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為0.釙。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。實(shí)施例9 用十氫萘溶劑在一定條件下溶脹聚乙烯粉末，聚乙烯粉末細(xì)度為80目， 溶脹后的聚乙烯粉末經(jīng)過濾，然后在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心20min，去除聚乙烯粉末表面的十氫萘溶劑，將離心分離后的聚乙烯粉末裝入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯，蓋好壓環(huán)及堵頭。通過高壓氮?dú)怃撈肯蜉腿「谐淙氲獨(dú)?，使萃取釜?nèi)部壓力保持為 2. 5MPa (A)，然后升溫，萃取溫度為245°C，萃取壓力為7. 5MPa (A)，萃取時(shí)間為釙。萃取完畢后放掉萃取釜內(nèi)部的氣體，取出聚乙烯進(jìn)行稱量。溶脹前后的聚乙烯質(zhì)量以及根據(jù)公式 1計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部的溶劑含量見表1。
表1實(shí)施例數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種用乙醇超臨界萃取法提取聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的方法，其特征在于萃取流為乙醇，萃取氛圍為氮?dú)?；超臨界萃取條件溫度230°c ^260°C ；壓力6 10MPa (A)；萃取時(shí)間 0.5h 5h。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于超臨界萃取條件溫度24(T250°C；壓力 7 8MPa (A)；萃取時(shí)間lh 2h。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于超臨界萃取按以下步驟進(jìn)行①將溶脹后的聚乙烯過濾，去除大部分溶劑；②過濾后的聚乙烯進(jìn)行離心分離，去除聚乙烯表面的溶劑， 稱量離心后的聚乙烯質(zhì)量，離心分離條件為離心轉(zhuǎn)速2000rpm，離心時(shí)間20min ；③將離心分離后的聚乙烯放入萃取釜中，注入乙醇，加入的乙醇需浸沒聚乙烯；④向萃取釜通入氮?dú)饧訅海缓笊郎剡M(jìn)行萃取，壓力平衡后，放掉萃取釜內(nèi)部的氣體；⑤萃取完畢后稱量聚乙烯質(zhì)量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所用聚乙烯粉末粒度為2(Γ100目。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所用聚乙烯粉末粒度為6(Γ80目。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所萃取溶劑為十氫萘、四氫萘、苯、二甲苯中任意一種或多種。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟④中，在室溫的條件下通入氮?dú)狻?br> 8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟④中，萃取釜內(nèi)部初始?jí)毫槔k3MPa(A)0
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟④中，萃取溫度為230°C 260°C時(shí)，萃取壓力為6 IOMPa (A)，萃取時(shí)間為0. 5h 5h。
全文摘要
一種用乙醇超臨界萃取法提取聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑的方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)經(jīng)溶劑溶脹后的聚乙烯分子內(nèi)部中含有溶劑量的測(cè)定，提出了一種新的方法。其步驟如下①將溶脹好的聚乙烯過濾，去除大部分溶劑；②過濾后的聚乙烯進(jìn)行離心分離，去除聚乙烯表面的溶劑，稱量聚乙烯質(zhì)量；③將離心分離后的聚乙烯放入萃取釜中，注入乙醇，通入氮?dú)饧訅?，然后升溫；④萃取完畢稱量聚乙烯，計(jì)算聚乙烯粉末內(nèi)部溶劑含量。其優(yōu)點(diǎn)是萃取時(shí)間短，萃取效率高，萃取過程在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行，可有效降低在高溫下聚乙烯由于產(chǎn)生熱氧降解而導(dǎo)致聚乙烯質(zhì)量的變化。
文檔編號(hào)G01N1/40GK102553292SQ20111043798
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者孔凡敏, 景強(qiáng), 王祥云, 蘇豪 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院