一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法技术

本发明专利技术提供一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，属于化工助剂生产技术领域。包括氯化反应、水洗过滤、一次离心、浸出、二次离心、干燥的步骤；具体为：氯化反应是在聚乙烯的熔点以下通入部分氯气进行反应后，再升温至超过聚乙烯的熔点3℃以上通入占总通氯量55wt.％以上的氯气进行氯化反应；所述一次离心是将水洗物料采用耐酸性的离心分离机脱去水分；所述浸出是将一次离心后的物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡4小时以上；所述二次离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述干燥采用耐酸性的沸腾干燥床。通过该方法，可以得到伸长率达到1300％以上的氯化聚乙烯，且生产的能耗更低，制造成本更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工助剂生产
，具体涉及一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法。
技术介绍
氯化聚乙烯(CPE)是一种高分子材料，由于其良好的稳定性、优异的耐热、耐老化、以及阻燃性能，广泛应用于塑料、橡胶、建材、机电、汽车、军工等领域，己成为重要的生产及生活的物质。氯化聚乙烯有两种典型结构，其一是氯原子在大分子链上无规而均匀分布，成为饱和弹性体；其二是氯原子在大分子链上无规则不均匀地嵌段分布，表现出硬塑料的行为。含氯量25％-45％的氯化聚乙烯是一种耐热、耐侯及耐燃的特种橡胶，具有自熄性。含氯量超过45％的氯化聚乙烯是白色均匀颗粒状无定形固体。由于氯化聚乙烯(CPE)具有橡胶弹性，能提高PVC的抗冲击强度，被广泛应用于无增塑PVC制品的抗冲击改性。提高CPE抗冲击强度的最有效的方法是提高CPE的橡胶弹性性能，橡胶弹性性能与橡胶的扯断伸长率有关，一般来说，扯断伸长率越大，橡胶的弹性性能越好，则CPE的抗冲击性能就越好。研究证明，聚乙烯被氯化的越均匀则其扯断伸长率越大，而氯化的均匀度又与反应工艺有密切的关系。公开号为CN 100372874C的中国专利公开了一种具有高扯断伸长率的氯化聚乙烯及制备方法和应用，该方法是在聚乙烯的熔点以下部分氯化后，再升温至聚乙烯的熔点以上进行氯化反应，得到的扯断伸长率大于800％的氯化聚乙烯高弹性体；该专利技术专利也披露：“130℃到135℃的通氯量越高，所得到的CPE的扯断伸长率越高，同时扯断伸长率高的CPE改性后的PVC的抗冲击强度也越高”。然而，该方法只限于对氯化反应阶段进行改进，后续除去粒子中所包裹的酸，仍然是采用传统的脱酸、中和、水洗和干燥的工序，是一种耗能非常高的生产方式。采用该方法所得的CPE扯断伸长率越高，也意味着CPE粒子越软，为了除去粒子孔隙里面的酸，中和所费时间和水洗用水量必定也越多，中和所用时间需要增至18小时，大大增加了生产的能耗和时间成本。如果CPE内部的酸不能除尽，最终干燥时产品会发黄，产品的质量也会受到影响。因此为了控制生产的能耗，保证产品的性能，该专利技术实施例所制备的CPE的伸长率为800％-1200％，而不能得到更高伸长率的CPE。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法；通过该方法，可以得到伸长率达到1300％以上的氯化聚乙烯，且生产的能耗更低，制造成本更低。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，包括依次进行的氯化反应、水洗过滤、浸出、离心、干燥的步骤；具体为：所述氯化反应是以水为悬浮介质在聚乙烯的熔点以下通入部分氯气进行反应后，再升温至超过聚乙烯的熔点3℃以上通入占总通氯量55wt.％以上的氯气进行氯化反应；所述水洗过滤是将氯化反应后的物料降温至95℃以下后转移至水洗釜中，用水洗涤1-2次后滤出水分得水洗物料；所述浸出是将所述水洗物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡4小时以上；所述离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述干燥采用耐酸性的沸腾干燥床。进一步地，在所述水洗过滤之后、浸出之前还有初离心的步骤，所述初离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述浸出是将初离心后的物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡3小时以上。研究表明，氯化反应的反应温度较低时，反应只能在聚乙烯的颗粒表面进行，所以聚乙烯的氯化均匀度较低。氯化反应温度越高，特别是在聚乙烯的熔点以上进行氯化反应时，由于氯气可以进入到熔融的聚乙烯颗粒的内部，这时氯化反应不但在聚乙烯的表面进行也在聚乙烯的内部进行，所以聚乙烯的氯化就越均匀，合成的氯化聚乙烯的扯断伸长率和抗冲击强度就越高。但是如果氯化反应全部在聚乙烯的熔点以上进行的话，在氯化反应的进行过程中会出现结块现象，使生产无法正常进行。本专利技术采用分段通氯的方法，在聚乙烯熔点以下先通入一部分氯气，在熔点以上通入占总通氯量55wt.％以上的氯气,反应时聚乙烯可被氯化更均匀。然而考虑生产的实际，聚乙烯可被氯化更均匀，说明反应越接近聚乙烯颗粒的内核，生成的氯化氢也容易滞留在内核，后续除酸的难度也更大，如果采用传统的工艺，碱煮和水洗的时间都要大大增加，需要耗时达18小时，造成生产成本大大增加。因此，本专利技术对后续的除酸过程进行了工艺上的改进，首先采用水洗过滤除去产品表面的浮酸和其它杂质，这一步骤并不需要像传统水洗需要洗涤4-5次以上，可节约大量的水。
水洗后经一次离心可除去物料所带水份和进一步除去浮酸。当然不进行初离心也可以，但除酸的效果会稍差。然后通过用水浸泡的方式，使氯化聚乙烯粒子内部的酸缓慢释放出来，传统的方法是用碱来中和氯化聚乙烯粒子内部的酸，对于生产高伸长率的产品，碱煮所用时间基本要在10小时以上；而本专利技术采用浸泡的方式，将向内攻除氯化氢的方法改为通过渗透作用使其释放出来。由于本专利技术生产过程中，氯化聚乙烯物料带有一定量的酸，所以初离心、二次离心以及干燥所用设备均采用耐酸性的设备，离心机只要将离心机内与物料接触的表面材料改造成耐酸性材料即可，其内部设有的筛网为耐腐蚀性的，可采用钛板或锆板制成。沸腾干燥床可以采用市面上的耐酸性玻璃钢干燥床，也可以采用本申请人自主研发的耐酸抗静电的干燥床，且耐酸效果更好，使用寿命更长。沸腾干燥床的干燥温度一般在110℃以上，而盐酸是易挥发的物质，在干燥过程中可以被除尽，保证最终产品的质量。因此，上述技术方案通过工艺上的改进和设备的改进，使其满足带酸氯化聚乙烯的生产需求。另外，使用上述生产工艺用水量更少且不需要使用碱原料，生产一釜(按12吨容量计算)氯化聚乙烯比传统工艺可以节约用水20吨以上，还能节省8-10小时的生产时间。公开号为CN100372874C的中国专利采用解决问题的方案在是聚乙烯的熔点即130℃以上的反应温度下通入氯气的量占总的通氯量的45％以上，从而使氯化聚乙烯的扯断伸长率大于800％。然而聚乙烯是一种高分子聚合物，其熔点可分为初熔、中熔和高熔温度，135℃以下还不能保证聚乙烯的内核全部熔融，只有当温度在136℃以上时，才能保证聚乙烯颗粒全部熔融，使氯化得更均匀，所以本专利技术在第三段通氯时，控制温度在137℃。因而，本专利技术的进一步改进还在于所述氯化反应具体的步骤为：(1)将800-900重量份的水、110-138重量份的聚乙烯、0.15-0.25重量份的乳化剂和4-6.5重量份的分散剂放入反应器中；(2)在搅拌条件下加入0.15-0.25重量份的引发剂并升温至70-80℃使聚乙烯分散在水中，然后升温至110℃，升温过程中通入总氯气用量18-23wt.％的氯气进行氯化反应；(3)再从110℃升温至137℃，升温过程中通入总氯气用量20-22wt.％的氯气进行氯化反应；(4)在将温度稳定在137±0.5℃,通入剩余的氯气进行氯化反应；其中，总氯气用量是聚乙烯重量的1.15-1.2倍。通过进一步提升反应的温度、熔点以上氯气的通气量、增加分散剂的用量，本专利技术可以得到平均断裂伸长率在1300％以上的氯化聚乙烯产品。进一步地，所述浸泡时间控制在4-8小时。浸泡的时间根据氯化聚乙烯粒子的情况来确
定，对于高伸长率的氯化聚乙烯产品，其粒子更软，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：包括依次进行的氯化反应、水洗过滤、浸出、离心、干燥的步骤；具体为：所述氯化反应是以水为悬浮介质在聚乙烯的熔点以下通入部分氯气进行反应后，再升温至超过聚乙烯的熔点3℃以上通入占总通氯量55wt.％以上的氯气进行氯化反应；所述水洗过滤是将氯化反应后的物料降温至95℃以下后转移至水洗釜中，用水洗涤1‑2次后滤出水分得水洗物料；所述浸出是将所述水洗物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡4小时以上；所述离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述干燥采用耐酸性的沸腾干燥床。

【技术特征摘要】
1.一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：包括依次进行的氯化反应、水洗过滤、浸出、离心、干燥的步骤；具体为：所述氯化反应是以水为悬浮介质在聚乙烯的熔点以下通入部分氯气进行反应后，再升温至超过聚乙烯的熔点3℃以上通入占总通氯量55wt.％以上的氯气进行氯化反应；所述水洗过滤是将氯化反应后的物料降温至95℃以下后转移至水洗釜中，用水洗涤1-2次后滤出水分得水洗物料；所述浸出是将所述水洗物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡4小时以上；所述离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述干燥采用耐酸性的沸腾干燥床。2.根据权利要求1所述的一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：在所述水洗过滤之后、浸出之前还有初离心的步骤，所述初离心是采用耐酸性的离心分离机脱去浸泡后的物料中的水分；所述浸出是将初离心后的物料用水浸泡在耐酸容器中，浸泡3小时以上。3.根据权利要求1或2所述的一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：所述氯化反应具体的步骤为：(1)将800-900重量份的水、110-138重量份的聚乙烯、0.15-0.25重量份的乳化剂和4-6.5重量份的分散剂放入反应器中；(2)在搅拌条件下加入0.15-0.25重量份的引发剂并升温至70-80℃使聚乙烯分散在水中，然后升温至110℃，升温过程中通入总氯气用量18-23wt.％的氯气进行氯化反应；(3)再从110℃升温至137℃，升温过程中通入总氯气用量20-22wt.％的氯气进行氯化反应；(4)在将温度稳定在137±0.5℃,通入剩余的氯气进行氯化反应；其中，总氯气用量是聚乙烯重量的1.15-1.2倍。4.根据权利要求1所述的一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：所述浸泡时间控制在4-8小时。5.根据权利要求1或2所述的一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：所述聚乙烯的粒径要求小于130μm。6.根据权利要求2所述的一种制备高伸长率氯化聚乙烯的高效生产方法，其特征在于：所述乳化剂为聚氧乙烯醚、十二烷基苯环酸钠或硬质酸钠；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：易东，
申请(专利权)人：广西锦华新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45