CN115197351A - 一种氯乙烯树脂材料及其制备方法 - Google Patents

一种氯乙烯树脂材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氯乙烯树脂材料及其制备方法，属于化工树脂技术领域。所述氯乙烯树脂材料，由如下重量份数的组分组成：氯乙烯28‑30份、引发剂0.023‑0.029份、防粘釜剂0.0015‑0.003份以及助剂0.0011‑0.0022份。本发明还公开了上述氯乙烯树脂材料的制备方法。有益效果：通过不同引发剂的复合匹配实现聚合均衡放热，并且通过加入防粘釜剂，防止引发剂分解过快，引起聚合速度过快，导致“暴聚”问题及粘釜问题。

Description

一种氯乙烯树脂材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工树脂技术领域，具体涉及一种氯乙烯树脂材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)树脂由于具有优良的机械性能、耐化学腐蚀性、阻燃和电器绝缘性能等而得到广泛应用，其全球使用量在各种合成材料中高居第二。本体聚合与悬浮聚合及乳液聚合不同，不加入水和分散剂，传热较为困难。
氯乙烯本体聚合现有工艺技术引发剂采用过氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)与过氧化十二烷酰(LPO)的复合引发体系，反应放热不均衡，前强后弱，聚合生产过程中容易产生结块问题。
聚合过程中引发剂分解剧烈，反应速度快难以控制，容易产生“暴聚”问题，带来粘釜及生成较多块料，给生产带来安全隐患并影响生产平稳性。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种氯乙烯树脂材料的制备方法，通过不同引发剂的复合匹配实现聚合均衡放热，并且通过加入防粘釜剂，防止引发剂分解过快，引起聚合速度过快，导致“暴聚”问题及粘釜问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种氯乙烯树脂材料的制备方法，由如下重量份数的组分组成：氯乙烯28-30份、引发剂0.023-0.029份、防粘釜剂0.0015-0.003份以及助剂0.0011-0.0022份。
本发明的氯乙烯树脂材料的制备方法的原理说明：
引发剂复合实现均衡放热，防止热负荷超过聚合釜的传热能力；加入防粘釜剂，防止引发剂分解过快，引起聚合速度过快，导致“暴聚”问题，减少块料及粗颗粒料产生，并减轻聚合釜粘釜。
本发明的氯乙烯树脂材料的制备方法的有益效果是：
通过不同引发剂的复合匹配实现聚合均衡放热，并且通过加入防粘釜剂，防止引发剂分解过快，引起聚合速度过快，导致“暴聚”问题及粘釜问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，氯乙烯30份、引发剂0.026份、防粘釜剂0.0025份以及助剂0.00215份。
采用上述进一步的有益效果是：上述组分配伍为最佳组合，得到的树脂料的效果最佳，使几种有效组分充分混匀发挥出最好的功效。
进一步，所述引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新戊酸酯、过氧化特戊酸特戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯和过氧化十二烷酰中的任意一种或多种。
采用上述进一步的有益效果是：降低本体聚合反应激烈程度，减少“鱼眼”的产生。
进一步，所述防粘釜剂为硝酸、硫酸和亚硝酸钠中的任意一种或多种。
采用上述进一步的有益效果是：所述防粘釜剂为硝酸、硫酸、亚硝酸钠中的任意一种或多种。
进一步，所述助剂为2，6－二叔丁基对甲酚、巴豆酸和乙酸乙基脂共聚物的混合物，三者的质量其比例为：10-20:0.5-1：0.5-1。
采用上述进一步的有益效果是：能提高产品的稳定性。
本发明的目的之二，是提供上述氯乙烯树脂材料的制备方法的制备方法。本发明的氯乙烯树脂材料的制备方法简单，操作容易，适合规模化推广应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
S1：将16.5-17.5重量份氯乙烯和0.007-0.009重量份引发剂加入至抽真空的预聚合釜中，再加入0.001-0.002重量份的防粘釜剂，在75-80℃、90pmr以及1.18-1.20MPa压力条件下，聚合反应9-12min得到预反应物；
S2：将S1的预反应物中加入助剂0.0011-0.0022重量份抽真空至-0.086MPa除氧后转入聚合釜中，再加入与步骤S1相同的引发剂0.016-0.020重量份，补充加入氯乙烯至28-30重量份，加热后反应得到半成品；
S3：将步骤S2中的半成品中加入与步骤S1相同的防粘釜剂0.0005-0.001份，得到氯乙烯树脂材料成品。
本发明的氯乙烯树脂材料的制备方法的有益效果是：本发明的氯乙烯树脂材料的制备方法的制备方法简单，操作容易，适合规模化推广应用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在步骤S1和步骤S2中，所述引发剂均为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新戊酸酯、过氧化特戊酸特戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯和过氧化十二烷酰中的任意一种或多种。
采用上述进一步的有益效果是：实现均衡放热，防止热负荷超过聚合釜的传热能力。
进一步，在步骤S2中，所述助剂均为2，6－二叔丁基对甲酚0.001-0.002重量份，巴豆酸0.00005-0.0001和乙酸乙基脂共聚物0.00005-0.0001重量份2，6－二叔丁基对甲酚、巴豆酸和乙酸乙基脂共聚物的混合物，三者的质量比例为：10-20:0.5-1：0.5-1；所述加热反应温度为80℃-85℃，时间为135min-180min，压力为0.96-1.09MPa。
采用上述进一步的有益效果是：助剂能帮助反应快速稳定进行；在这个温度范围、加热时间和压力范围更有利于反应的进行。
进一步，在步骤S2之后以及步骤S3之前，还包括将后反应结束后未转化的单体经过脱气进行回收的步骤。
采用上述进一步的有益效果是：对未转化的单体进行回收，提高产品的纯度。
进一步，在步骤S3中，加入防粘釜剂后再通入蒸汽，将温度提高至76-78℃，同时加入3-8重量份甘油和氨水并抽真空至≤-0.084MPa，将残留单体脱除至5ppm以下，最后得到氯乙烯树脂材料成品。
采用上述进一步的有益效果是：便于残留单体快速脱除，进一步过滤杂质。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种氯乙烯树脂材料的制备方法，由如下重量份数的组分组成：氯乙烯28-30份、引发剂0.023-0.029份、防粘釜剂0.0025份以及助剂0.0011-0.0022份。
上述氯乙烯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将17份氯乙烯和0.008份过氧化新癸酸叔丁酯加入至抽真空的预聚合釜，再加入20％硝酸0.0015份，在搅拌速度90pmr下预聚合釜夹套通入80℃热水进行升温。当压力达到1.18MPa时预聚合釜夹套及冷凝器切换冷水，并通过调节阀控制压力恒定在1.20MPa，聚合反应10min得到预反应物；
S2：将S1的预反应物中加入抗氧化剂2,6－二叔丁基对甲酚0.002份，增稠剂巴豆酸、乙酸乙基脂共聚物0.00015份抽真空至-0.086MPa除氧后转入聚合釜中，再加入复合引发剂0.018份，复合引发剂由50％过氧化新癸酸叔丁酯0.016份，75％过氧化特戊酸特戊酯0.002份复合而成，然后加入20％硝酸1.0份，补充加入氯乙烯至28-30份，在聚合釜夹套及冷凝器夹套通入85℃热水进行加热，当聚合釜内压力升至0.96MPa时，停止通入热水，并切换为冷水，通过聚合釜夹套冷水调节阀及冷凝器冷水调节阀控制聚合釜压力在0.96MPa下进行反应，聚合反应时间控制在180mkn，得到半成品；
S3：将步骤S2的反应结束后，未转化的单体经过脱气进行回收；脱气分为三段：第一段釜内压力≥0.2MPa时，脱气至单体冷凝器回收；第二段，釜内压力在0.2-0.06MPa时脱气至氯乙烯回收气柜；第三段，釜内压力≤0.06MPa时，启动汽提真空泵负压回收至氯乙烯气柜；往聚合釜内粉料通入蒸汽脱除残留单体，同时用计量泵加入甘油4.8L、氨水(20％)3.2L并抽真空至-0.084MPa，将残留单体脱除至100ppm以下，通过负压气力输送系统将聚合釜内的物料抽吸至产品受槽，在产品受槽内再经过空气流化60分钟，进一步脱除残留单体至30ppm后进行筛分后的产品送均化料仓，在均化料仓底部通入流化空气，继续流化24小时，取样分析单体残留量≤5ppm时，即得到氯乙烯树脂材料。
实施例2
本实施例提供一种氯乙烯树脂材料的制备方法，将S1及S2加50％过氧化新癸酸叔丁酯引发剂替换为50％过氧化二碳酸双(2-乙基)己酯，其余过程与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种氯乙烯树脂材料的制备方法，将S1及S2中的20％硝酸替换为20％亚硝酸钠，其余过程与实施例1相同。
对比例
将S2中的复合引发剂50％过氧化新癸酸叔丁酯全部替换为过氧化二碳酸二乙基己酯，并略去防粘釜剂，汽其余过程与实施例1相同。
试验结束后，测定“鱼眼”、老化白度、残留氯乙烯、表观密度、杂粒子数、黏数、100g树脂增塑剂吸收量、流动性、挥发物质量分数、250μm筛余物和63μm筛余物试验结果如表1所示(PVC质量指标按照国标HG/T4076-2008进行检测)。
表1质量指标的试验结果
Figure BDA0003732910320000071
从表1得知，实施例1-3与对比例相比，“鱼眼”个数明显下降，这说明添加实施例1-3制备得到的氯乙烯树脂材料的制备方法可以明显提高产品的纯度，热稳定性强。
试验结束后，测定粒径≥8mm颗粒占比、冷凝器调节阀最大开度、预聚合釜粘釜物和聚合釜粘釜物试验结果如表2所示。
表2生产运行指标的试验结果
Figure BDA0003732910320000081
从表2得知，实施例1-3与对比例相比，产品粗颗粒料有大幅减少，生产中冷却水通入量减少，放热平稳；(预)聚合釜粘釜物大幅减少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种氯乙烯树脂材料，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：氯乙烯28-30份、引发剂0.023-0.029份、防粘釜剂0.0015-0.003份以及助剂0.0011-0.0022份。
2.根据权利要求1所述的氯乙烯树脂材料，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：氯乙烯30份、引发剂0.026份、防粘釜剂0.0025份以及助剂0.00215份。
3.根据权利要求1所述的氯乙烯树脂材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新戊酸酯、过氧化特戊酸特戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯和过氧化十二烷酰中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的氯乙烯树脂材料，其特征在于，所述防粘釜剂为硝酸、硫酸和亚硝酸钠中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的氯乙烯树脂材料，其特征在于，所述助剂为2，6－二叔丁基对甲酚、巴豆酸和乙酸乙基脂共聚物的混合物，三者的质量其比例为：10-20:0.5-1：0.5-1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的氯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将16.5-17.5重量份氯乙烯和0.007-0.009重量份引发剂加入至抽真空的预聚合釜中，再加入0.001-0.002重量份的防粘釜剂，在75-80℃、90pmr以及1.18-1.20MPa压力条件下，聚合反应9-12min得到预反应物；
S2：将S1的预反应物中加入助剂0.0011-0.0022重量份抽真空至-0.086MPa除氧后转入聚合釜中，再加入与步骤S1相同的引发剂0.016-0.020重量份，补充加入氯乙烯至28-30重量份，加热后反应得到半成品；
S3：将步骤S2中的半成品中加入与步骤S1相同的防粘釜剂0.0005-0.001份，得到氯乙烯树脂材料成品。
7.根据权利要求6所述的氯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2中，所述引发剂均为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新戊酸酯、过氧化特戊酸特戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯和过氧化十二烷酰中的任意一种或多种。
8.根据权利要求6所述的氯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述助剂均为2，6－二叔丁基对甲酚0.001-0.002重量份，巴豆酸0.00005-0.0001和乙酸乙基脂共聚物0.00005-0.0001重量份2，6－二叔丁基对甲酚、巴豆酸和乙酸乙基脂共聚物的混合物，三者的质量比例为：10-20:0.5-1：0.5-1；所述加热反应温度为80℃-85℃，时间为135min-180min，压力为0.96-1.09MPa。
9.根据权利要求6所述的氯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2之后以及步骤S3之前，还包括将反应结束后未转化的单体经过脱气进行回收的步骤。
10.根据权利要求9所述的氯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，加入防粘釜剂后再通入蒸汽，将温度提高至76-78℃，同时加入3-8重量份甘油和氨水并抽真空至≤-0.084MPa，将残留单体脱除至5ppm以下，最后得到氯乙烯树脂材料成品。
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