CN107337747A - 一种生产聚氯乙烯的催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生产聚氯乙烯的催化剂及其制备方法；所述催化剂为包括由氯化汞、羟丙基‑β‑环糊精、X型沸石、卤化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中氯化汞、羟丙基‑β‑环糊精、X型沸石和卤化钾改性凹土的质量比为5‑15:2‑12:20‑25:100，卤化钾改性凹土中卤化钾和凹土的质量比为8‑12:100；与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）增加混合物的粘度和对骨架的附着力，防止板式催化剂在高温煅烧过程中发生裂解掉落不成形；增加凹土对气体原料乙炔、氯化氢和固体氯化汞的化学吸附作用；（2）能根据环境浓度自动调整和控制氯化汞释放速度，提高热稳定性；（3）增加凹土的比表面积、提高吸附率；（4）该制备方法操作方便，环保无污染，具有广泛的应用前景。

Description

一种生产聚氯乙烯的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂及其制备方法技术领域，具体涉及一种生产聚氯乙烯的催化剂及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯，英文简称PVC(Polyvinyl chloride)，是氯乙烯单体根据自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77-90℃，对光和热的稳定性差，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的PVC分子量一般在5万-11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加，无固定熔点，80-85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160-180℃开始转变为粘流态，有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5-10kJ/m2，有优异的介电性能。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
目前我国聚氯乙烯主要通过先由电石法得到乙炔，乙炔和氯化氢在载有氯化汞的活性炭作为催化剂的作用下生成氯乙烯，然后利用氯乙烯聚合得到聚氯乙烯。现有技术中氯化汞催化剂存在许多缺陷，如高温下使用容易升华流失，不但导致活性大大减弱，使用寿命短，而且形成的废气、废液污染环境和伤害人体健康；活性炭载体机械强度低、容易粉化和剥离，与氯化汞结合不牢固，更容易在室温下升华。
因此，如何解决该技术问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种生产聚氯乙烯的催化剂及其制备方法，解决了上述的技术问题。
本发明的目的之一，提供了如下的技术方案：一种生产聚氯乙烯的催化剂，包括由氯化汞、、羟丙基-β-环糊精、X型沸石、卤化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中氯化汞、羟丙基-β-环糊精、X型沸石和卤化钾改性凹土的质量比为5-15:2-12:20-25:100，卤化钾改性凹土中卤化钾和凹土的质量比为8-12:100。
上述中在板式催化剂里增加了卤化钾改性凹土，其中凹土本身价廉易得，一方面可以作为载体，用于承载活性物质氯化汞、X型沸石和羟丙基-β-环糊精，另一方面作为粘合剂，无需再添加其它种类的添加剂，增加混合物的粘度和对骨架的附着力，防止板式催化剂在高温煅烧过程中发生裂解掉落不成形；通过在凹土中添加卤化钾对其进行改性，增加了凹土对气体原料乙炔、氯化氢和固体氯化汞的化学吸附作用；作为本发明的进一步改进，所述卤化钾选自KI、KBr和KCl中的一种或多种，吸附效果好。
作为本发明的进一步改进，所述骨架为不锈钢骨架结构，厚度为1.0-3.0mm，丝径为0.2-0.6mm，目数为80-160，整体机械强度高，耐化学腐蚀，使用寿命长，更加有利于活性成分和辅料的附着。
本发明的目的之二，提供了一种生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
（1）将质量比为8-12:100的卤化钾和凹土混合，加入去离子水，搅拌得到混悬液，然后在60-85℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在120-135℃下干燥至恒重后，研磨，得到颗粒度为300-500目的卤化钾改性凹土粉末；
（2）将煅烧高岭土、氢氧化钠和去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至70-85℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在500-700℃下煅烧1.5-3h，用球磨机粉碎至颗粒度为200-600目的X型沸石粉末；
（3）将氯化汞粉末、羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的卤化钾KX改性凹土粉末和X型沸石粉末按照质量比为5-15:2-12:20-25:100的比例混合均匀，加入去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在骨架上，在200-250℃高温下煅烧得到板式催化剂。
作为本发明的进一步改进，上述制备方法中所述卤化钾选自KI、KBr和KCl中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，上述制备方法中所述骨架为不锈钢骨架结构，厚度为1.0-3.0mm，丝径为0.2-0.6mm，目数为80-160。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）通过在板式催化剂中增加了卤化钾改性凹土，其中凹土本身价廉易得，一方面可以作为载体，用于承载活性物质氯化汞、X型沸石和羟丙基-β-环糊精，另一方面作为粘合剂，无需再添加其它种类的添加剂，增加混合物的粘度和对骨架的附着力，防止板式催化剂在高温煅烧过程中发生裂解掉落不成形；通过在凹土中添加卤化钾对其进行改性，增加了凹土对气体原料乙炔、氯化氢和固体氯化汞的化学吸附作用；（2）通过增加在水中极易溶的羟丙基-β-环糊精，其内部能形成空腔，对活性成分氯化汞进行包裹形成包合物，起到根据环境浓度自动调整和控制氯化汞释放速度的作用，防止氯化汞高温状态下升华失去活性或进入废气和废液中造成污染，提高热稳定性，延长氯化汞使用寿命；（3）通过增加X型沸石，增加凹土的比表面积，增加催化剂的孔隙，提高对原料乙炔、氯化氢和固体氯化汞的吸附率，同时因其自身孔隙结构，还是理想的水分干燥剂，避免水分的存在显著地抑制了催化效率；（4）该制备方法操作方便，原料易得，环保无污染，所制备的催化剂活性高，整体机械强度高，耐化学腐蚀，使用寿命长，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围；此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：一种生产聚氯乙烯的催化剂，包括由5g氯化汞、2g羟丙基-β-环糊精、25gX型沸石、100g氯化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中氯化钾改性凹土中包含7.4g氯化钾和92.6g凹土。
一种生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
（1）将7.4g氯化钾和92.6g凹土混合，加入200ml去离子水，搅拌得到混悬液，然后在60℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在120℃下干燥至恒重后，研磨，得到100g颗粒度为300目的氯化钾改性凹土粉末；
（2）将28g煅烧高岭土、5g氢氧化钠和80ml去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至70℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在700℃下煅烧1.5h，用球磨机粉碎得到25g颗粒度为200目的X型沸石粉末；
（3）将5g氯化汞粉末、2g羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的100g氯化钾改性凹土粉末和25g X型沸石粉末混合均匀，加入130ml去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在厚度为1.0mm，丝径为0.2mm，目数为160不锈钢骨架上，在200℃高温下煅烧得到板式催化剂。
实施例2：一种生产聚氯乙烯的催化剂，包括由15g氯化汞、12g羟丙基-β-环糊精、20g X型沸石、100g溴化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中溴化钾改性凹土中包含10.7g溴化钾和89.3g凹土。
一种生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
（1）将10.7g溴化钾和89.3g凹土混合，加入200ml去离子水，搅拌得到混悬液，然后在85℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在135℃下干燥至恒重后，研磨，得到100g颗粒度为500目的溴化钾改性凹土粉末；
（2）将28g煅烧高岭土、5g氢氧化钠和80ml去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至85℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在500℃下煅烧3h，用球磨机粉碎得到25g颗粒度为600目的X型沸石粉末；
（3）将15g氯化汞粉末、12g羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的100g溴化钾改性凹土粉末和20g X型沸石粉末混合均匀，加入130ml去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在厚度为3.0mm，丝径为0.6mm，目数为80不锈钢骨架上，在250℃高温下煅烧得到板式催化剂。
实施例3：一种生产聚氯乙烯的催化剂，包括由10g氯化汞、7g羟丙基-β-环糊精、22g X型沸石、100g碘化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中碘化钾改性凹土中包含9.1g碘化钾和91.9g凹土。
一种生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
（1）将9.1g碘化钾和91.9g凹土混合，加入200ml去离子水，搅拌得到混悬液，然后在70℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在128℃下干燥至恒重后，研磨，得到100g颗粒度为400目的碘化钾改性凹土粉末；
（2）将28g煅烧高岭土、5g氢氧化钠和80ml去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至78℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在600℃下煅烧2h，用球磨机粉碎得到25g颗粒度为400目的X型沸石粉末；
（3）将10g氯化汞粉末、7g羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的100g碘化钾改性凹土粉末和22g X型沸石粉末混合均匀，加入130ml去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在厚度为2.0mm，丝径为0.4mm，目数为120不锈钢骨架上，在230℃高温下煅烧得到板式催化剂。
实施例4：一种生产聚氯乙烯的催化剂，包括由5g氯化汞、2g羟丙基-β-环糊精、25gX型沸石、100g氯化钾和溴化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中氯化钾和溴化钾改性凹土中包含4.4g氯化钾、3g溴化钾和92.6g凹土。
一种生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
（1）将7.4g氯化钾和溴化钾和92.6g凹土混合，加入200ml去离子水，搅拌得到混悬液，然后在60℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在120℃下干燥至恒重后，研磨，得到100g颗粒度为300目的氯化钾和溴化钾改性凹土粉末；
（2）将28g煅烧高岭土、5g氢氧化钠和80ml去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至70℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在700℃下煅烧1.5h，用球磨机粉碎得到25g颗粒度为200目的X型沸石粉末；
（3）将5g氯化汞粉末、2g羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的100g氯化钾和溴化钾改性凹土粉末和25g X型沸石粉末混合均匀，加入130ml去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在厚度为1.0mm，丝径为0.2mm，目数为160不锈钢骨架上，在200℃高温下煅烧得到板式催化剂。

Claims (6)

1.一种生产聚氯乙烯的催化剂，其特征在于：包括由氯化汞、羟丙基-β-环糊精、X型沸石、卤化钾改性凹土和骨架形成板式催化剂，其中氯化汞、羟丙基-β-环糊精、X型沸石和卤化钾改性凹土的质量比为5-15:2-12:20-25:100，卤化钾改性凹土中卤化钾和凹土的质量比为8-12:100。
2.根据权利要求1所述的一种生产聚氯乙烯的催化剂，其特征在于：所述卤化钾选自KI、KBr和KCl中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种生产聚氯乙烯的催化剂，其特征在于：所述骨架为不锈钢骨架结构，厚度为1.0-3.0mm，丝径为0.2-0.6mm，目数为80-160。
4.一种权利要求1所述的生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于包括如下具体步骤：
（1）将质量比为8-12:100的卤化钾和凹土混合，加入去离子水，搅拌得到混悬液，然后在60-85℃加热蒸发除去大部分水分得到糊状物，置烘箱中在120-135℃下干燥至恒重后，研磨，得到颗粒度为300-500目的卤化钾改性凹土粉末；
（2）将煅烧高岭土、氢氧化钠和去离子水混合后，搅拌均匀，置水浴锅中加热至70-85℃，晶化，过滤，洗涤，干燥，然后在500-700℃下煅烧1.5-3h，用球磨机粉碎至颗粒度为200-600目的X型沸石粉末；
（3）将氯化汞粉末、羟丙基-β-环糊精粉末与上述步骤得到的卤化钾KX改性凹土粉末和X型沸石粉末按照质量比为5-15:2-12:20-25:100的比例混合均匀，加入去离子水，制备膏状物，然后用超声仪和真空泵脱气泡，最后均匀涂覆在骨架上，在200-250℃高温下煅烧得到板式催化剂。
5.一种权利要求4所述的生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于：所述卤化钾选自KI、KBr和KCl中的一种或多种。
6.一种权利要求4所述的生产聚氯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于：所述骨架为不锈钢骨架结构，厚度为1.0-3.0mm，丝径为0.2-0.6mm，目数为80-160。
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