CN104311707B - 一种溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法,是将高密度低分子量聚乙烯加入含有水、乳化剂、分散剂以及引发剂的反应釜中,向反应釜中通入氯气,搅拌条件下于60‑130℃分段聚合5‑8小时;反应结束后停止通入氯气并降温,反应液过滤除去酸性水溶液,随后加入氢氧化钠溶液中和物料中残留酸,控制pH值为8,依次经水洗、离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂。本发明优点:反应时间容易控制,操作简单,氯化接枝改性树脂具树脂在涂料中应用中具有优良溶解性、透明度高,无明显不溶颗粒,成膜性和耐腐蚀性与金属基材有良好的粘接性。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种高分子化合物的制备方法,确切地说是一种溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法。
二、背景技术
高氯化聚乙烯(HCPE)是聚乙烯(PE)经深度氯化而成的无规则生成物,氯的质量分数一般大于65%,市售品依据粘度不同分为两种产品:一种粘度>10秒(20%二甲苯溶液,涂-4杯)为粘合剂型树脂,另一种粘度<10秒(20%二甲苯溶液,涂-4杯)为涂料型树脂,本发明为涂料型高氯化聚乙烯树脂。
涂料型高氯化聚乙烯树脂为新一代防腐蚀涂料的主要成膜物质,它具有如下特点:1、与过氯乙烯相比,过氯乙烯树脂溶解性差,固体含量低,另外高氯化聚乙烯树脂漆膜有较好的附着力;2、与氯磺化聚乙烯相比,高氯化聚乙烯树脂的优点在于不采用氧化铅、三盐基铅等含有重金属的固化剂,没有毒性,单组分包装,应用范围更广;3、与氯化橡胶相比,高氯化聚乙烯树脂为基料的防护涂料,克服了氯化橡胶的缺点,即由于氯化橡胶存在不饱和双键而对光化学反应及氯化降解敏感。
市售品涂料型高氯化聚乙烯树脂,二甲苯的溶解性差,有不溶颗粒,溶液透明度<9cm(检测方法:参见HG2002-91),主要原因是其聚乙烯分子链上的氯原子分布不均匀造成,聚乙烯与高氯化聚乙烯分子结构简式如下:
具有低氯化段和未氯化段结构的高氯化聚乙烯树脂,都是二甲苯溶剂的难溶物,造成树脂的溶解性差,溶液透明度差。.
无论是专利还是各类文献,均没有溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的报道。
三、发明内容
本发明旨在提供一种溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法,所要解决的技术问题是遴选适当的乳化、分散及引发体系,控制氯气在参与聚乙烯接技改性时氯原子在聚乙烯分子上分布均匀性,消除或降低分子结构上有未氯化段的高氯化聚乙烯出现,主要方法是选择低分子量聚乙烯树脂,控制反应温度,控制反应速度。
本发明溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法包括以下步骤:
将高密度低分子量聚乙烯加入含有水、乳化剂、分散剂以及引发剂的反应釜中,向反应釜中通入氯气,密闭反应釜,搅拌条件下于60-130℃分段聚合5-8小时;反应结束后停止通入氯气并降温,反应液过滤除去酸性水溶液,随后加入氢氧化钠溶液中和物料中残留酸,控制pH值为8,依次经水洗、离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂。
60-130℃分段聚合的过程中,60-90℃的反应时间为4-5小时,随后升温至120-130℃继续反应。在60-90℃反应时通入的氯气量为通入的氯气总量的50-60%。本发明在60-90℃反应时控制通入氯气的流量为匀速通入,在120-130℃反应时控制通入氯气的流量亦为匀速通入,通过控制在不同温度区间时的氯气的流量(即反应速率)来控制氯气在参与聚乙烯接技改性时氯原子在聚乙烯分子上分布均匀性。
所述高密度低分子量聚乙烯的密度为960-980kg/m3,数均分子量(Mn)为2000-3000。
按质量份数,通入氯气的总量为130-140质量份,高密度低分子量聚乙烯为33-35质量份。
所述乳化剂为非离子类乳化剂,添加量为水总质量的1-10‰;所述非离子类乳化剂包括烷基酚、环氧乙烷的缩合物(OP类乳化剂)。
所述分散剂为聚甲基丙烯酸钠,添加量为水总质量的5-10‰;
所述引发剂为油溶性引发剂,添加量为水总质量的1.0-5.0‰。
所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈中的一种或几种。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1本发明制备的高氯化聚乙烯树脂有更好的溶解性能,20%二甲苯溶液溶解透明度>10cm。
2性能优异:此树脂制成防腐的涂料,产品的附着力达1级。
四、具体实施方式
本发明实施例中使用的聚甲基丙烯酸钠为市售品,pH值7-8,粘度5000-10000CP,固含量40±1%。
实施例1:
本实施例中溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法如下:
将1.0g OP-10、5.0g聚甲基丙烯酸钠(粘度5000CP,固含量40%)溶于1000g水中,投入反应釜,依次向反应釜中加入1.0g过氧化苯甲酰和33.0g高密度低分子量聚乙烯(密度960-980kg/m3,Mn=2000),密闭反应器并开启搅拌,升温至60℃,开始通入氯气,控制反应温度在60-90℃之间,反应时间为4小时,60-90℃反应温度下累计通入氯气78.0g;随后将反应液升温至120-130℃,通入余量的氯气52g,降温,反应结束后停止通入氯气并降温,反应液经配有过滤网罩的脱酸釜中,滤出酸性水溶液,经脱酸后的物料,打入中和釜,加入氢氧化钠中和剂中和物料中残留酸,控制pH值为8,中和后的物料,用水洗涤、物料再经离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂101.5g。
将本实施例制备的高氯化聚乙烯树脂溶解于二甲苯中,配制成20%溶液(80g二甲苯溶20g高氯化聚乙烯),产品的透明度10.5cm。此树脂制成防腐的涂料,产品的附着力达1级。
实施例2:
本实施例中溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法如下:
1、接枝反应
将1.0g OP-10、10.0g5.0g聚甲基丙烯酸钠(粘度10000CP,固含量40%)溶于1000g水中,投入反应釜,依次向反应釜中加入3.0g过氧化月桂酰、2.0g偶氮二异丁腈和35.0g高密度低分子量聚乙烯(密度960-980kg/m3,Mn=3000),密闭反应器并开启搅拌,升温至60℃,开始通入氯气,控制反应温度在60-90℃之间,反应时间为4小时,60-90℃反应温度下累计通入氯气70.0g;随后将反应液升温至120-130℃,通入余量的氯气70g,降温,反应液经配有过滤网罩的脱酸釜中,滤出酸性水溶液,经脱酸后的物料,打入中和釜,加入氢氧化钠中和剂中和物料中残留酸,控制pH值为8,中和后的物料,用水洗涤、物料再经离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂103.5g。
将本实施例制备的高氯化聚乙烯树脂溶解于二甲苯中配制成20%溶液(80g二甲苯溶20g高氯化聚乙烯),产品的透明度11.5cm。此树脂制成防腐的涂料,产品的附着力达1级。
实施例3:
本实施例中溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法如下:
1、接枝反应
将5.0g OP-10、50.0g聚甲基丙烯酸钠(粘度10000CP,固含量39%)溶于1000g水中,投入反应釜,依次向反应釜中加入2.0g过氧化月桂酰、2.0g偶氮二异丁腈和35.0g高密度低分子量聚乙烯(密度960-980kg/m3,Mn=3000),密闭反应器并开启搅拌,升温至60℃,开始通入氯气,控制反应温度在60-90℃之间,反应时间为5小时,60-90℃反应温度下累计通入氯气84.0g;随后将反应液升温至120-130℃,通入余量的氯气56.0g,降温,反应液经配有过滤网罩的脱酸釜中,滤出酸性水溶液,经脱酸后的物料,打入中和釜,加入氢氧化钠中和剂中和物料中残留酸,控制pH值为8,中和后的物料,用水洗涤、物料再经离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂102.5g。
将本实施例制备的高氯化聚乙烯树脂溶解于二甲苯中配制成20%溶液(80g二甲苯溶20g高氯化聚乙烯),产品的透明度12.0cm。此树脂制成防腐的涂料,产品的附着力达1级。
Claims (5)
1.一种溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
将高密度低分子量聚乙烯加入含有水、乳化剂、分散剂以及引发剂的反应釜中,向反应釜中通入氯气,密闭反应釜,搅拌条件下于60-130℃分段聚合5-8小时;反应结束后停止通入氯气并降温,反应液过滤除去酸性水溶液,随后加入氢氧化钠溶液中和物料中残留酸,控制pH值为8,依次经水洗、离心和干燥,制得溶解性能良好的高氯化聚乙烯树脂;
60-130℃分段聚合的过程中,60-90℃的反应时间为4-5小时,随后升温至120-130℃继续反应;在60-90℃反应时通入的氯气量为通入的氯气总量的50-60%;
所述高密度低分子量聚乙烯的密度为960-980kg/m3,数均分子量为2000-3000;
按质量份数,通入氯气的总量为130-140质量份,高密度低分子量聚乙烯为33-35质量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
所述乳化剂为非离子类乳化剂,添加量为水总质量的1-10‰。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
所述分散剂为聚甲基丙烯酸钠,添加量为水总质量的5-10‰。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
所述引发剂为油溶性引发剂,添加量为水总质量的1.0-5.0‰。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法,其特征在于:
所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈中的一种或几种。
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