CN104017115A - 一种氯化聚氯乙烯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，涉及一种高分子化合物的组合物的制备方法。其目的是为了提供一种制得产品氯化均匀性好，稳定性高，机械性能好，含氯量高的氯化聚氯乙烯的制备方法。本发明的制备方法，包括以下步骤：将聚氯乙烯悬浮于超纯水中，抽真空，加入引发剂和分散剂；加热条件下通入氯气并搅拌，即制得氯化聚氯乙烯。本发明的制备方法采用抽真空除氧工艺，提高了产品稳定性；制得的氯化聚氯乙烯溶解性大，化学稳定性高，氯化均匀性好，机械性能好，且含氯量达到70～75％。本发明用于氯化聚氯乙烯的制备领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子化合物的组合物的制备方法；特别是涉及一种卤化的具有1个或更多的不饱和脂族基化合物的均聚物或共聚物的组合物的制备方法，其中每个不饱和脂族基只有1个碳-碳双键，并且至少有1个是以卤素为终端。
背景技术
近年来，伴随着科技进步，新材料在我国各领域有了长足发展。氯化聚氯乙烯(简称CPVC)作为一种新材料有着广阔的前景。除兼有聚氯乙烯的许多优良性能外，还具有较强的抗腐蚀性、耐热、阻燃性以及较高的机械强度、良好的电性能等特点。可在一定范围内取代一些传统的热塑性工程塑料，具有优异的性价比。广泛应用于化工、建材、电器和粘合剂等领域。专家分析，随着相关领域对氯化聚氯乙烯材料特性认识的进一步深入，CPVC市场需求量还将快速增长。
CPVC是聚氯乙烯氯化的产物，氯含量通常比聚氯乙烯高10％以上，其制得的管材与PVC管材相比，具有一系列优势：使用温度范围广，具有优异的耐化学腐蚀性、阻燃性、硝烟性、耐热性、绝缘性和力学性能，在恶劣的工况条件下具有更长的使用寿命；质量轻安装方便等。CPVC管材的上述特点使之具有很高的价值，常可替代金属或其他价格更贵的工程塑料。CPVC正因为如此在我国拥有广阔的市场。
目前，我国CPVC树脂的生产大多是由稍具规模的CPVC生产厂家利用其原有的设备及工艺，采用普通低聚合度PVC树脂为原料进行的。尽管其工艺也是采用水相悬浮法，但国产CPVC树脂有两个明显缺陷：一是其氯含量只能保持在66％左右。二是由于国内氯化工艺粗糙，材料的拉伸强度、屈伸强度、弯曲强度对于PVC材料没有明显的优势。具体表现在：没有生产CPVC的专用树脂，而普通PVC树脂用于生产CPVC时由于表面皮膜过厚和疏松性能不够，难于氯化均匀且树脂得不到高度氯化，从而导致CPVC塑化性不好，而且加工制品物理性能与进口原料差别很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制得产品氯化均匀性好，稳定性高，机械性能好，含氯量高的氯化聚氯乙烯的制备方法。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，包括以下步骤：
一、向反应釜中加入10～40kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.07～0.09MPa，分别加入引发剂和分散剂；
二、调整温度为40～90℃，通入氯气；通氯速度为15～30L/min，通氯时间为5～10min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为90～100℃，通氯速度为20～40L/min，通氯时间为30～50min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为100～110℃，通氯速度为30～60L/min，通氯时间为60～150min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为110～140℃，分别加入引发剂和分散剂，调整通氯速度为4～40L/min，通氯时间为30～60min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌40～80min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得含氯量为70～75％的氯化聚氯乙烯；
其中，所述的步骤一中所述加入的引发剂和分散剂的质量均为步骤一中加入聚氯乙烯树脂质量的0.2～0.5％；
所述的步骤五中所述加入的引发剂和分散剂的质量均为步骤一中加入聚氯乙烯树脂质量的0.05～0.1％。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其中所述步骤一中，所述加入聚氯乙烯树脂的量为35～40kg。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其中所述步骤二中，所述调整温度为60～80℃。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其中所述步骤二中，所述通氯速度为20～25L/min。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其中所述步骤三中，所述通氯速度为25～35L/min。
本发明一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其中所述步骤四中，所述通氯时间为120～140min。
本发明的氯化聚氯乙烯的制备方法具有如下有益效果：
1、本发明的制备方法采用抽真空除氧工艺，避免了氧参与反应过程提高树脂稳定性。
2、本发明的制备方法采用变频调速技术控制氯化传质过程，获得树脂良好的氯化均匀性，使产生一碳二氯不稳定结构尽可能的少。
3、本发明的制备方法采用深度氯化工艺，使制得产品的含氯量为70～75％，明显高于目前市场上产品，达到国际先进水平。
4、本发明的制备方法制得的产品溶解性大，化学稳定性高，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀。提高了数值的热变形温度的机械性能，维卡软化温度由72～82℃，提高到90～125℃，最高使用温度可达128℃，长期使用温度为95℃。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例一种氯化聚氯乙烯的制备方法，按以下步骤进行：
一、向反应釜中加入10kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.08MPa，分别加入30g偶氮二异丁氰(引发剂)和40g聚氧乙烯山梨醇单酸酯(分散剂)；
二、调整温度为60℃，通入氯气；通氯速度为15L/min，通氯时间为7min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为92℃，通氯速度为35L/min，通氯时间为35min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为100℃，通氯速度为50L/min，通氯时间为120min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为140℃，分别加入8g偶氮二异丁氰(引发剂)和7g聚氧乙烯山梨醇单酸酯(分散剂)，调整通氯速度为4L/min，通氯时间为60min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌60min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得氯化聚氯乙烯；
实施例2
本实施例一种氯化聚氯乙烯的制备方法，按以下步骤进行：
一、向反应釜中加入20kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.09MPa，分别加入50g过氧化苯甲酰(引发剂)和35g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物；
二、调整温度为40℃，通入氯气；通氯速度为30L/min，通氯时间为5min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为96℃，通氯速度为25L/min，通氯时间为50min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为110℃，通氯速度为40L/min，通氯时间为60min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为110℃，分别加入5g过氧化苯甲酰(引发剂)和6g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(分散剂)，调整通氯速度为30L/min，通氯时间为40min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌80min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得氯化聚氯乙烯；
实施例3
本实施例一种氯化聚氯乙烯的制备方法，按以下步骤进行：
一、向反应釜中加入30kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.07MPa，分别加入30g偶氮二异丁氰(引发剂)和20g聚氧乙烯山梨醇单酸酯；
二、调整温度为90℃，通入氯气；通氯速度为25L/min，通氯时间为10min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为90℃，通氯速度为2L/min，通氯时间为45min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为104℃，通氯速度为60L/min，通氯时间为90min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为130℃，分别加入10g偶氮二异丁氰(引发剂)和9g聚氧乙烯山梨醇单酸酯(分散剂)，调整通氯速度为10L/min，通氯时间为30min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌40min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得氯化聚氯乙烯；
实施例4
本实施例一种氯化聚氯乙烯的制备方法，按以下步骤进行：
一、向反应釜中加入35kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.09MPa，分别加入40g偶氮二异丁氰(引发剂)和40g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物；
二、调整温度为80℃，通入氯气；通氯速度为20L/min，通氯时间为8min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为94℃，通氯速度为40L/min，通氯时间为30min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为106℃，通氯速度为30L/min，通氯时间为150min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为120℃，分别加入5g偶氮二异丁氰(引发剂)和7g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(分散剂)，调整通氯速度为40L/min，通氯时间为50min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌70min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得氯化聚氯乙烯；
实施例5
本实施例一种氯化聚氯乙烯的制备方法，按以下步骤进行：
一、向反应釜中加入40kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.07MPa，分别加入20g过氧化苯甲酰(引发剂)和35g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(分散剂)；
二、调整温度为50℃，通入氯气；通氯速度为18L/min，通氯时间为6min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为100℃，通氯速度为30L/min，通氯时间为40min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为108℃，通氯速度为45L/min，通氯时间为140min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为125℃，分别加入8g过氧化苯甲酰(引发剂)和5g环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(分散剂)，调整通氯速度为20L/min，通氯时间为45min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌50min；
七、泄压、抽真空、通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得氯化聚氯乙烯；
对实施例1-5中制得的氯化聚氯乙烯的性质进行测定。
采用GB/T15595-2008，热稳定性试验方法-白度法，对树脂稳定性进行测定。用扫描电镜观察产品的氯化均匀性，即一碳二氯不稳定结构的数量。使用热变形维卡温度测定仪测定产品维卡软化点。按GB/T7139中B法及附录C测定产品含氯量。
表1 实施例1-5制得氯化聚氯乙烯和普通氯化聚氯乙烯的性质比较
由表1可知，制得产品的溶解性好，稳定性高，氯化均匀性好，维卡软化温度高，且含氯量高。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
一、向反应釜中加入10～40kg的聚氯乙烯树脂，搅拌使其悬浮于超纯水中，抽真空至0.07～0.09MPa，分别加入引发剂和分散剂；
二、调整温度为40～90℃，通入氯气；通氯速度为15～30L/min，通氯时间为5～10min，调节反应釜的搅拌器转速为30r/min；
三、调整温度为90～100℃，通氯速度为20～40L/min，通氯时间为30～50min，调节搅拌器转速为45r/min；
四、调整温度为100～110℃，通氯速度为30～60L/min，通氯时间为60～150min，调节搅拌器转速为60r/min；
五、调整温度为110～140℃，分别加入引发剂和分散剂，调整通氯速度为4～40L/min，通氯时间为30～60min，调节搅拌器转速为40r/min；
六、停止通入氯气，继续搅拌40～80min；
七、泄压，抽真空，通氮脱气；
八、放料过滤，再经过洗涤、过滤、干燥，即制得含氯量为70～75％的氯化聚氯乙烯；
其中，所述的步骤一中所述加入的引发剂和分散剂的质量均为步骤一中加入聚氯乙烯树脂质量的0.2～0.5％；
所述的步骤五中所述加入的引发剂和分散剂的质量均为步骤一中加入聚氯乙烯树脂质量的0.05～0.1％。
2.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述的加入聚氯乙烯树脂的量为35～40kg。
3.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述的调整温度为60～80℃。
4.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述通氯速度为20～25L/min。
5.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述通氯速度为25～35L/min。
6.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，所述通氯时间为120～140min。
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