CN110172111B - 一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法 - Google Patents

一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，包括氯化步骤，将聚乙稀加入氯化釜内，依次加入引发剂、表面活性剂，搅拌、密封盖后升温乳化；将氯化反应按温度区间划分为五段控制反应过程。与现有技术相比，本发明制备的高氯化聚乙烯溶于8%二氯乙烷溶液，澄清，无沉淀，‑18℃下冷冻3天无结冻粘稠现象，具有低温下不易结冻的特性，具备高寒地区及寒冷季节使用的性能；氯含量66‑68%，表观密度0.14‑0.16g/ml；氯化均匀性高、颗粒的均匀度高、外观白亮光泽度好。

Description

一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子量聚合物树脂的制备方法，具体涉及一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
胶水用高氯化聚乙烯树脂是以特种聚乙烯为原料经深度氯化而制得的一种高分子合成材料。它无毒、无味，能溶于多种芳烃、氯代烃、酮、酯类有机溶剂，具有优良的耐候、耐油、耐热老化、耐介质、阻燃等性能，用其制作的胶水适用于多种塑料（如PVC、PS、ABS等）的自粘、互粘，具有操作简单、固化快速、粘结强度高、耐寒热、耐介质性强、密封性好、不渗透的特点，是建筑排水系统、电气导线管、农业灌溉、工业排污等工程使用的PVC管材管件及板材等一种理想的胶黏剂。高氯化聚乙烯胶水性价比高，使用方便，受到了市场的青睐。
现有的氯化反应工艺，常温加热至80℃时，通氯，进行氯化取代反应，至90℃停止加热，氯化反应所产生的大量反应热使釜温不断上升，随着通氯速率的加快，氯化反应加快，当达到聚乙烯熔点临界点时（135～140℃），颗粒逐渐发生软化膨胀，物料粒径变大，并产生破裂褶皱，氯自由基快速进入到颗粒内部进行氯化取代反应。此阶段应需要严格控制通氯速率与温度之间的关系，以使氯自由基更均匀的渗透至PE颗粒内部进行氯化取代反应。
现有技术中使用高氯化聚乙烯树脂溶解制备的高氯化聚乙烯胶水在常温、高温环境下使用方便、粘结效果好，但是在低温条件下易发生结冻粘稠现象，影响了产品在高寒地区及寒冷季节的使用。
申请号为CN200910230171.2的发明专利公开了一种生产高氯化聚乙烯的方法，采用水相悬浮法氯化制造高氯化聚乙烯，为将水、聚乙烯和助剂加入反应釜中，混合制得悬浮体系，然后将所述悬浮体系升温，之后通入氯气经三段反应来生产高氯化聚乙烯，所述三段反应为第一段反应温度为70～100℃，反应时间为50～70min；第二段反应温度为100～135℃，反应时间为85～95min；第三段反应温度为135～139℃，反应时间为40～50min；解决的技术问题是提供一种易于控制、重量稳定、绿色环保的生产高氯化聚乙烯的方法，但是在低温条件下易发生结冻粘稠现象。
综上所述，现有技术中制备的高氯化聚乙烯存在以下问题：高氯化聚乙烯胶水产品在低温条件下易发生结冻粘稠，影响了产品在高寒地区及寒冷季节的使用；高氯化聚乙烯树脂氯化均匀性差、颗粒不均匀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，以实现以下发明目的：解决高氯化聚乙烯胶水产品在低温条件下易发生结冻粘稠的问题；提高高氯化聚乙烯树脂氯化均匀性、颗粒均匀度。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，所述制备方法包括氯化步骤。
所述氯化步骤将氯化反应的温度区间划分为五段。
一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，所述制备方法包括氯化步骤。
所述氯化步骤将氯化反应的温度区间划分为五段；第一段氯化起始温度为78-82℃，中止温度为108-112℃，氯化反应时间为35-45min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.25MPa。
第二段氯化起始温度为108-112℃，中止温度为118-122℃，氯化反应时间为40-50min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.35MPa。
第三段氯化起始温度为118-122℃，中止温度为133-137℃，氯化反应时间为70-80min，通氯量与聚乙烯的重量比为5-7:5，反应压力≤0.4MPa；
第四段氯化起始温度为133-137℃，中止温度为139-143℃，氯化反应时间为50-65min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.45MPa；
第五段氯化起始温度为139-143℃，中止温度为144-148℃，氯化反应时间为55-65min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力<0.5MPa。
第一段氯化通氯速率为4.5-5.5kg/min，第二段氯化通氯速率为4-5kg/min，第三段氯化通氯速率为3.5-4.5kg/min，第四段氯化通氯速率为3-4kg/min，第五段氯化通氯速率为3-4kg/min。
所述氯化反应为：第一段氯化起始温度为80℃，中止温度为110℃，氯化反应时间为35-45min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.25MPa；
第二段氯化起始温度为110℃，中止温度为120℃，氯化反应时间为40-50min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.35MPa；
第三段氯化起始温度为120℃，中止温度为135℃，氯化反应时间为70-80min，通氯量与聚乙烯的重量比为5-7:5，反应压力≤0.4MPa；
第四段氯化起始温度为135℃，中止温度为142℃，氯化反应时间为50-65min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力≤0.45MPa；
第五段氯化起始温度为142℃，中止温度为145℃，氯化反应时间为55-65min，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，反应压力<0.5MPa。
所述氯化步骤包括乳化，将聚乙稀加入氯化釜内，依次加入引发剂、表面活性剂，搅拌、密封盖后升温乳化。
所述制备方法包括原料筛选步骤和助剂的选择步骤，所述原料的筛选为筛选聚乙烯分子量为150000-180000，熔程为131～135℃，80目筛余物<10%、120目筛余物>80% ；所述助剂的选择步骤中助剂包括引发剂、表面活性剂；所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述表面活性剂为聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果如下：
1、经检测高氯化聚乙烯树脂溶于8%二氯乙烷溶液，澄清，无沉淀，-18℃下冷冻3天无结冻粘稠现象，具有低温下不易结冻的特性，具备高寒地区及寒冷季节使用的性能。
2、制备的高氯化聚乙烯氯树脂含量66-68%，表观密度0.14-0.16g/ml。
3、制备的高氯化聚乙烯树脂氯化均匀性高、颗粒的均匀度高、外观白亮光泽度好。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
具体生产工艺流程如下：
（1）原料的筛选
原料为聚乙烯，选择分子量为15000-18000，熔程为131-135℃，粒径均匀，80目筛余物<10%、120目筛余物>80%的聚乙烯。
（2）助剂的选择
助剂包括引发剂、表面活性剂；
表面活性剂为复合式；
引发剂为过氧化二苯甲酰；
复合表面活性剂为聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮。
（3）氯化
将物料加入氯化釜内乳化，物料包括原料和助剂。
将250kg聚乙稀经提升到氯化釜内，依次加入引发剂过氧化二苯甲酰1kg，表面活性剂聚甲基丙烯酸钠6kg和聚乙烯吡咯烷酮2kg，搅拌、密封盖后升温乳化。
将氯化釜温升至80℃，进行赶气；打开排空阀，通入N2，赶气时间为10min，关闭N2阀门及排空阀。
将氯化反应的温度区间划分为五段：第一段氯化：反应起始温度为80℃，中止温度为110℃，平均通氯速率为5kg/min，通氯量与聚乙烯的重量比为4:5，反应压力≤0.25MPa。
第二段氯化：反应起始温度为110℃，中止温度为120℃，平均通氯速率为4.5kg/min，通氯量与聚乙烯的重量比为4:5，反应压力≤0.35MPa。
第三段氯化：反应起始温度为120℃，中止温度为135℃，平均通氯速率为4kg/min，通氯量与聚乙烯的重量比为6:5，反应压力≤0.4MPa。
第四段氯化：反应起始温度为135℃，中止温度为140℃，平均通氯速率为3～4kg/min，通氯量与聚乙烯的重量比为4:5，反应压力≤0.45 MPa。
第五段氯化：反应起始温度为140℃，中止温度为145℃，平均通氯速率为3.5kg/min，通氯量与聚乙烯的重量比为4:5，反应压力<0.5MPa。
通氯结束后，用循环冷却水冷却氯化釜，使氯化釜内温度降至60-70℃，用0.2MPa的压缩空气，将氯化釜上部空间的氯化压入吸收罐中，将氯化好的高氯化聚乙烯树脂浆料压至酸洗釜。
（4）脱酸中和
脱酸步骤：在搅拌条件下，过滤高氯化聚乙烯树脂浆料，过滤出的酸性水经滤头排入酸水池，滤出的高氯化聚乙烯树脂颗粒用水洗的方法脱除表面的盐酸。
水洗方法为间歇性、少量、多次，洗涤到废水PH5-6时停止，水洗温度为50℃，水洗时间为1h。
密封入孔盖，用0.2MPa压缩空气将脱酸后的浆料压入中和釜。
脱酸水经滤头过滤排入酸水池中，通过管道将脱酸水回收到暂存池中暂存。
中和步骤：加入纯碱与高氯化聚乙烯树脂浆料内部的酸中和，中和温度为65℃，中和时间为1h，用pH试纸测试直至中和终点。
中和完毕后，密封人孔盖，用压缩空气将高氯化聚乙烯浆料压入脱碱釜脱碱。
（5）离心脱水
脱酸中和后的高氯化聚乙烯树脂浆料进入离心机后，采用钛合金高效离心机进行分离脱水。脱水后的高氯化聚乙烯树脂颗粒含水60%，将该部分物料送入干燥系统进行干燥。
（6）干燥
将含水60%的高氯化聚乙烯树脂颗粒，经双向螺旋加料器送入干燥床；在悬浮沸腾状态下依次经过干燥室；用蒸汽进行连续干燥，使高氯化聚乙烯树脂颗粒水分得以脱除。
干燥温度为120℃，制得的高氯化聚乙烯树脂颗粒最终含水率≤0.5%、氯含量66-68%，黏度为60-120s，表观密度0.14-0.16g/ml。
本发明在原有高氯化聚乙烯树脂合成技术的基础上实施技术创新，研制性能高、质量稳定的高氯化聚乙烯树脂，制备的高氯化聚乙烯树脂溶于8%二氯乙烷溶液，澄清，无沉淀，-18℃下冷冻3天无结冻粘稠，填补耐低温高氯化聚乙烯树脂在我国胶黏剂领域的应用空白，满足市场对高端产品的需求。
除非特殊说明，本发明所述的比例均为质量比例，所述的百分数，均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种胶水用耐低温高氯化聚乙烯树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括原料的筛选、助剂的选择、氯化步骤；
所述原料的筛选：筛选聚乙烯分子量为150000-180000，熔程为131-135℃，80目筛余物＜10%、120目筛余物＞80% ；
所述助剂的选择：助剂包括引发剂、表面活性剂；所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述表面活性剂为聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮；
所述氯化步骤包括乳化：将聚乙烯加入氯化釜内，依次加入引发剂、表面活性剂，搅拌、密封盖后升温乳化；
所述氯化步骤将氯化反应的温度区间划分为五段；
第一段氯化起始温度为78-82℃，中止温度为108-112℃，氯化反应时间为35-45min，氯化反应压力≤0.25MPa，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，氯化通氯速率为4.5-5.5kg/min；
第二段氯化起始温度为108-112℃，中止温度为118-122℃，氯化反应时间为40-50min，氯化反应压力≤0.35MPa，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，氯化通氯速率为4-5kg/min；
第三段氯化起始温度为118-122℃，中止温度为133-137℃，氯化反应时间为70-80min，氯化反应压力≤0.4Mpa，通氯量与聚乙烯的重量比为5-7:5，氯化通氯速率为3.5-4.5kg/min；
第四段氯化起始温度为133-137℃，中止温度为139-143℃，氯化反应时间为50-65min，氯化反应压力≤0.45Mpa，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，氯化通氯速率为3-4kg/min；
第五段氯化起始温度为139-143℃，中止温度为144-148℃，氯化反应时间为55-65min，氯化反应压力＜0.5MPa，通氯量与聚乙烯的重量比为3-5:5，氯化通氯速率为3-4kg/min；
所述方法制备的高氯化聚乙烯树脂，氯含量66-68%，表观密度0.14-0.16g/ml；溶于8%二氯乙烷溶液，澄清，无沉淀，-18℃下冷冻3天无结冻粘稠现象，具有低温下不易结冻的特性。
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