CN1281640C - 氯化聚乙烯并联水相悬浮制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种氯化聚乙烯并联水相悬浮制备方法，它是根据原料—用不同工艺生产的高密度聚乙烯粉末A、B，对应选取不同的引发剂和乳化剂，采取相应的参数及并联式水相悬浮法，将生产分成A、B两个并列的工艺流程，各自经过乳化、氯化处理及水洗脱酸、脱碱、干燥后形成A、B两种物料氯化聚乙烯，再将两种物料按一定比例混合与添加剂料，经加热均化处理后，获得内部组织结构均匀，含氯量为33～37%，纵、横向拉伸强度均大于10MPa，断裂伸长率均达到500以上的成品氯化聚乙烯。为防水卷材和塑料型材抗冲改性专用氯化聚乙烯。
Description
技术领域
本发明属于一种氯化聚乙烯的制备方法。具体说是采用并联水相悬浮工艺生产具有均匀内部组织结构和拉伸强度的氯化聚乙烯的方法。
背景技术
近年来，随着化学建材工业的发展和产品用途的不断扩大，对中高档防水卷材的需求量大幅增加。但是，自从1982年增强氯化聚乙烯橡胶防水卷材这一新品种问世以来，由于没有专门用于生产氯化聚乙烯防水卷材的氯化聚乙烯物料，造成防水卷材纵向、横向拉伸强度与断裂伸长率出现较大差异，一般纵向拉伸强度大于9MPa，而横向仅5MPa。不仅影响了内在质量和应用范围，也使有关部门在制订氯化聚乙烯防水卷材检测指标时，只能以纵、横向拉伸强度的平均值为标准值。
氯化聚乙烯防水卷材和塑料型材的性能取决于氯化聚乙烯的性质。氯化聚乙烯的性能则完全由其内部分子结构和聚集状态所决定。而影响氯化聚乙烯结构的因素主要有原料、氯化方法和含氯量三个方面。因此，根据其用途不同，解决的方法亦各有侧重。申请号02135472.3的申请文件公开了一种《橡胶型氯化聚乙烯的水相悬浮制备方法》，由于主要为生产合成橡胶专用，并未解决纵、横向拉伸强度与断裂伸长率均匀一致的问题。申请号03137941.9的申请文件公开了一种水相浮法制备高流动性氯化聚乙烯树脂的方法，一是未公开分散剂、表面活性剂与引发剂的种类，难以实施；二是成品氯化聚乙烯的氯含量过于宽泛，不适于生产氯化聚乙烯防水卷材和塑料型材。
发明内容
本发明的目的是旨在提供一种原材料配伍合理，参数选取科学，工艺及处理方法简单，且能生产出纵、横向性能均匀一致的防水卷材和塑料型材抗冲改性专用氯化聚乙烯的方法。
根据溶剂法生产的高密度聚乙烯具有纵向比横向拉伸强度好，而淤浆法生产的高密度聚乙烯则横向比纵向拉伸强度高的特点，以及水相悬浮氯化工艺可保持原料聚乙烯原有特性的优点，本发明将原料高密度聚乙烯粉末按生产工艺不同分成A、B两种，对应选取不同的助剂，将生产相应分成A、B两个并行的工艺流程，即采用并联式水相悬浮法，各自经过一定的乳化、氯化处理及水洗脱酸、脱碱和干燥后，得到A、B两种物料氯化聚乙烯。将A、B物料按一定比例混合，经加热均化处理，即可制得所需专用氯化聚乙烯成品。
其具体技术方案，依次包括以下步骤：
1、向并列的两个氯化反应釜A、B中按重量各加入3000份水，升温到65℃，分别加入5～7份分散剂聚甲基丙烯酸钠后，向氯化反应釜A中加入乳化剂A1～2份，向氯化反应釜B中加入乳化剂B1～2份。
2、按重量在搅拌条件下：向氯化反应釜A中加入450～550份高密度聚乙烯粉末A和1.5～2.5份引发剂A；向氯化反应釜B中加入450～550份高密度聚乙烯粉末B和1.5～2.5份引发剂B。
3、密闭氯化反应釜A、B升温至75℃，分三次按重量各通入570～600份氯气，通氯气时：反应釜A控制温度为136～138℃、压力0.6～0.7MPa、时间6～8小时；氯化反应釜B控制温度为133～135℃、压力0.3～0.6MPa、时间5～6小时。
4、氯化反应釜A、B降温至70℃以下，将各自生成物分别进行水洗脱酸，中和釜加碱中和，水洗釜水洗脱碱，离心机脱水和干燥床干燥，得到两种物料氯化聚乙烯A和B。
5、加热均化处理：将物料氯化聚乙烯A、B按6∶4或5∶5的比例入均化釜混合，按重量加入0.7～1.3％的硬脂酸钙添加剂，升温至125～140℃，均化处理1.5～3小时，制得含氯量在33～37％的专用氯化聚乙烯产品。其最佳添加量和工艺参数为：硬脂酸钙1％，均化温度130～135℃，均化时间2小时。
上述技术方案中，所说的乳化剂A是过氧乙烯基蓖麻油，引发剂A是过氧化二苯甲酰，高密度聚乙烯粉末A是溶剂法生产的高密度聚乙烯，熔融指数MI(190℃、5kg)＝0.4～0.6g/min。乳化剂B是偶氮二异丁腈，引发剂B是过氧化酰胺，高密度聚乙烯粉末B是淤浆法生产的高密度聚乙烯，熔融指数MI(190℃、5kg)＝0.3～0.4g/min。
按上述条件和工艺生产的氯化聚乙烯，经取样分析检测，其内部组织结构均匀，各项性能指标稳定，实现了本发明的目的要求。
主要指标为：
氯含量33～37％ 残余结晶度≤2.0％
热分解温度＞170℃ 挥发份≤0.2％
横向拉伸强度≥10MPa 纵向拉伸强度≥10MPa
横向断裂伸长率＞500 纵向断裂伸长率＞500
附图说明
附图是本发明氯化聚乙烯并联水相悬浮制备方法的工艺流程框图。
流程A是原材料为高密度聚乙烯粉末A和助剂A，生产物料氯化聚乙烯A的工艺流程。
流程B是物料氯化聚乙烯B的生产工艺流程。
具体实施方式
实施例1：防水卷材专用氯化聚乙烯生产工艺
1、乳化、氯化
流程A：
准备好原材料、各种助剂、添加剂。
原料：高密度聚乙烯粉末A
助剂：分散剂-聚甲基丙烯酸钠
引发剂A-过氧化二苯甲酰
乳化剂A-过氧乙烯基蓖麻油
添加剂：硬脂酸钙
向5000升反应釜中加入3000kg水，开启搅拌加热至65℃后恒温，再加入分散剂6kg，乳化剂A1.5kg，高密度聚乙烯粉末A500kg，乳化45分钟后加入引发剂A2kg，关闭人孔。反应前抽空空气加热升温至75℃。分三段通入570kg氯气，整个反应时间为7小时，压力0.7MPa，自动控温137℃。反应后降温至70℃以下，将料排入水洗釜。
流程B：
准备好原材料、助剂、添加剂
原料：高密度聚乙烯粉末B
助剂：分散剂-聚甲基丙烯酸纳
引发剂B-偶氮二异丁腈
乳化剂B-过氧化酰胺
添加剂：硬脂酸钙
向5000升反应釜中加入3000kg水，开启搅拌加热至65℃后恒温，加入乳化剂B1.5kg，高密度聚乙烯粉末B500kg，分散剂6kg，乳化45分钟后加入引发剂B2kg，关闭人孔。反应前抽空空气并加热升温至75℃，分三段通入570kg氯气，反应5小时，压力0.4MPa，温度134℃，自动控温。反应后降温至70℃以下时，将料排入水洗釜。
2、水洗
在水洗釜中用水清洗脱酸至PH试纸显中性；
将脱酸料压入中和釜，边升温边加碱，升温至80℃后保温。加碱量控制PH值在6～8之间，保温5小时，取样干燥后用试纸测试显中性，中和完成；
降温至60℃以下时，将中和釜料压入水洗釜脱碱，用水清洗物料达到中性，料温接近冷水温度；
将物料放入离心机，分离水分。
3、干燥
干燥床升温至90℃保温，将分离后的湿料加入干燥床内干燥60分钟，物料挥发份经检测为0.3％以下，干燥完成，降温至50℃以下。
4、加热均化处理
将按流程A和流程B生产出来的物料氯化聚乙烯A、B按6∶4的比例在均化釜中混合，加入1％硬脂酸钙添加剂，升温至135℃，均化2小时后经检测挥发份合格后过滤、称重、包装。
5.取样分析
成品主要指标：
氯含量36.2％ 残余结晶度1.8％
横向拉伸强度10.8MPa 纵向拉伸强度10.9MPa
横向断裂伸长率520 纵向断裂伸长率560
挥发份0.2％
实施例2：塑料型材抗冲改性专用氯化聚乙烯生产工艺
1、乳化、氯化
流程A：
准备好原材料、各种助剂、添加剂
原料：高密度聚乙烯粉末A
助剂：分散剂-聚甲基丙烯酸钠
引发剂A-过氧化二苯甲酰
乳化剂A-过氧乙烯基蓖麻油
添加剂：硬脂酸钙
向5000升反应釜中加入3300kg水，开启搅拌加热至65℃后恒温，加入分散剂6.5kg，乳化剂A1.4kg，高密度聚乙烯粉末A500kg，乳化45分钟后加入引发剂A2.2kg，关闭人孔。反应前抽空空气，加热升温至75℃。分三段通入570kg氯气，反应6小时，压力0.5MPa，温度134℃。反应后降温至70℃以下，将料排入水洗釜。
流程B：
准备好原材料、助剂、添加剂
原料：高密度聚乙稀粉末B
助剂：分散剂-聚甲基丙稀酸钠
引发剂B-偶氮二异丁腈
乳化剂B-过氧化酰胺
添加剂：硬脂酸钙
向5000升反应釜中加入3300kg水，开启搅拌后，加热至65℃恒温，加入乳化剂B1.4kg，高密度聚乙烯粉末B500kg，分散剂6.5kg，乳化45分钟后加入引发剂B2.2kg。关闭人孔，抽空空气并加热升温至75℃。分三段通入570kg氯气，反应4小时，压力0.4MPa，温度130℃，自动控温。反应后降温至70℃以下时，将料排入水洗釜。
2、水洗
在水洗釜中用水清洗脱酸至PH试纸显中性。
将脱酸料压入中和釜，边升温边加碱，加碱量控制PH值在6-8之间，升温至80℃后保温5小时，取样干燥后用试纸测试显中性，中和完成。
降温至60℃以下，将料压入水洗釜脱碱，用水清洗物料达到中性，物料温度接近冷水温度。
将物料放入离心机，分离水分。
3、干燥
干燥床升温至85℃保温，将分离后的湿料加入干燥床内干燥60分钟，物料挥发份经检测为0.3％以下，干燥过程完成，将温度降至50℃以下。
4、加热均化处理
将按流程A和流程B生产出来的物料氯化聚乙烯，按5∶5的比例在均化釜中混合，加入1％硬脂酸钙添加剂，升温至135℃，均化2小时后经检测挥发份含量合格后过滤、称重、包装。
5、取样分析
成品主要指标：
氯含量35.6％ 残余结晶度1.8％
热分解温度172℃ 挥发份0.15％
横向拉伸强度11MPa 纵向拉伸强度10.8MPa
横向断裂伸长率510 纵向断裂伸长率560
Claims (2)
1、一种氯化聚乙烯并联水相悬浮制备方法，其特征是依次包括如下步骤：
a、向并列的两个氯化反应釜A、B中按重量各加入3000份水，升温到65℃，分别加入5～7份分散剂聚甲基丙烯酸钠后，向氯化反应釜A中加入乳化剂A1～2份，向氯化反应釜B中加入乳化剂B1～2份；
b、按重量在搅拌条件下：向氯化反应釜A中加入450～550份高密度聚乙烯粉末A和1.5～2.5份引发剂A；向氯化反应釜B中加入450～550份高密度聚乙烯粉末B和1.5～2.5份引发剂B；
c、密闭氯化反应釜A、B升温至75℃，分三次按重量各通入570～600份氯气，通氯气时：氯化反应釜A控制温度为136～138℃、压力0.6～0.7MPa、时间6～8小时；氯化反应釜B控制温度为133～135℃、压力0.3～0.6MPa、时间5～6小时；
d、氯化反应釜A、B降温至70℃以下，将各自生成物分别进行水洗脱酸、中和釜加碱中和、水洗釜水洗脱碱、离心机脱水和干燥床干燥，得到两种物料氯化聚乙烯A和B；
e、加热均化处理：将物料氯化聚乙烯A、B按6∶4或5∶5的比例入均化釜混合，按重量加入0.7～1.3％的硬脂酸钙添加剂，升温至125～140℃，均化处理1.5～3小时，制得含氯量在33～37％的专用氯化聚乙烯产品；
上述步骤中，所述的乳化剂A是过氧乙烯基篦麻油，引发剂A是过氧化二苯甲酰，高密度聚乙烯粉末A是溶剂法生产的高密度聚乙烯，190℃、5Kg下的熔融指数MI＝0.4～0.6g/min；乳化剂B是偶氮二异丁腈，引发剂B是过氧化酰胺，高密度聚乙烯粉末B是淤浆法生产的高密度聚乙烯，190℃、5Kg下的熔融指数MI＝0.3～0.4g/min。
2、根据权利要求1所述的氯化聚乙烯并联水相悬浮制备方法，其特征是所述的硬脂酸钙添加剂量按重量为1％，均化温度在130～135℃，均化时间是2小时。
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