氯化聚氯乙烯的制备方法、制得的氯化聚氯乙烯及其应用技术

本发明专利技术公开了氯化聚氯乙烯的制备方法、制得的氯化聚氯乙烯及其应用。本发明专利技术的氯化聚氯乙烯的制备方法包括下述步骤：PVC、盐酸和引发剂，与氯气在90～120℃的温度和0.15～0.6Mpa的压力下，用(20～100)KHz、(500～2500)W的超声波源引发反应得到产品。该方法反应温度较低，可有效克服CPVC热稳定性差和变色等问题；反应速度加快，可提高装置的生产效率；不存在有机溶剂对环境的污染。用该方法制备得到的CPVC可应用于挤出管材料或注塑管件料。

【技术实现步骤摘要】
氯化聚氯乙烯的制备方法、制得的氯化聚氯乙烯及其应用
本专利技术公开了氯化聚氯乙烯的制备方法、制得的氯化聚氯乙烯及其应用。
技术介绍
氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)是一种重要的高分子材料，是聚氯乙烯(PVC)进一步氯化的产品。CPVC氯含量最高可以达到73.2％，其分子结构可看成氯乙烯、1，2-二氯乙烯和1，1，2-三氯乙烯的三元无规共聚物。与PVC相比，CPVC具有更优良的物理机械性能、耐热性、耐腐蚀性、电性能及阻燃自熄等性，可广泛应用于化工、建筑等领域替代木材和钢材。在管材方面被广泛的应用于制造各种不同的工业管道，冷热水管道和防火管道，另外还可以制造各种阀门，管件等配套系统。CPVC与传统的合成材料管材相比具有如下诸多优异性能：坚固、安装方便、耐腐蚀、安全、阻燃等。因此，研究开发一种CPVC的制备方法，是有意义的。PVC是一种直链状聚合物，它是按游离基型聚合而成的无定型热塑性树脂，其氯化反应属置换反应。目前，PVC氯化为自由基取代反应。自由基理论认为PVC氯化过程中每三个链节有一个氯原子被取代而脱出一分子氯化氢，氯化反应多数在亚甲基上进行，反应是在活性中心的激发下进行。活性中心可由游离基型引发剂或超声波等激发下形成，若无活性中心存在，即使加热反应也是很缓慢的。反应开始，氯气受引发剂或超声波的作用引发成氯的自由基，进而被-CH2-或-CHCl-基团吸收，序列结构由原来的单纯-CH2-CHCl-链节组成，变成由-CHCl-CHCl-、-CH2-CCl2-和-CH2-CHCl-种链节组成。研究发现在氯含量较低时，氯化反应只能发生在-CH2-基团上；只有当氯气含量达到58％时，才开始有-CCl2-结构出现。美国专利3532612Weben等用气固相流化床法生产CPVC，采用紫外灯及引发剂催化反应，反应温度较低，实现了CPVC的连续化放大生产。该流化床反应器包括一个换热器、一个光照系统、颗粒流化系统、进气系统及产品排出系统，反应器中原料的进入与产品的排出同时进行。美国专利6187868、5981663等采用将聚氯乙烯放在水或盐酸溶液中，加入引发剂、分散剂后，利用低温(30～90℃)和高温(90～130℃)两段氯化反应技术，制得CPVC。国内传统的溶剂法生产氯化聚氯乙烯，由于生产过程中使用了大量的有机溶剂，使得大量的有机溶剂散发在空气中，环保问题突出。上述等专利，均存在产品氯化不够均匀，且所制得的产品热稳定性波动较大。而溶剂方法生产的产品，虽然氯化均匀但应用领域受到限制，同时存在有机溶剂的环保问题。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的产品热稳定性差和有机溶剂挥发的环保问题等缺陷，提供了超声波装置与反应器融为一体并实现全自动操作控制的氯化聚氯乙烯的制备方法、制得的氯化聚氯乙烯及其应用。本专利技术提供了一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其包括下述步骤：PVC、盐酸和引发剂，与氯气在90～120℃的温度和0.15～0.6Mpa的压力下，用(20～100)KHz、(500～2500)W的超声波源引发反应。所述的盐酸为本领域进行此类反应的氯化氢水溶液。所述的氯化氢水溶液的质量浓度优选为0.1％～25％，更优选为5％～20％，例如:10％或15％。所述的氯化氢水溶液的用量为本领域进行此类反应的常规用量，优选其与PVC的重量比为10：1～3：1，更优选为5：1～4：1，例如4：1或5:1。所述的引发剂可为本领域中的常规引发剂，优选为过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化十二酰、2，4-二氯过氧化苯甲酰和它们的复配引发剂中的一种或多种，更优选为过氧化2-乙基己酸叔丁酯。所述的引发剂的用量优选为0.05％～3.00％，更优选为0.05％～1.15％，例如：0.8％，0.9％或1.0％，百分比为所述的引发剂的质量占所述的PVC质量百分比。所述的氯气的用量为本领域进行此类反应所需要的常规用量，只要不影响反应进行，即可，优选为氯气与PVC的重量比为(0.58～0.70)：1。优选的氯化聚氯乙烯的制备方法包括以下步骤：PVC和引发剂悬浮于氯化氢水溶液中经除氧后通氯气，反应体系升温，在(20～100)KHz的频率和(500～2500)W的功率下引发反应，例如频率为20KHz、60KHz或100KHz，功率为500W、1000W、1500W、2000W或2500W。所述的温度优选为105～115℃，例如：110℃，115℃，115℃。所述的压力优选为0.2～0.4Mpa，例如：0.35Mpa或0.4Mpa。所述的超声波源在本专利技术中优选为超声波槽或内置超声波等波源。所述的反应的反应时间为本领域进行此类反应的常规反应时间，本反应特别优选为1～6hr，更优选为1.8～5hr，例如4.5hr或5hr。所述的反应优选进一步包括出料的步骤，所述的出料的步骤优选为降至常压，出料。所述的反应还可进一步包括出料后的后处理，所述的后处理方法为此类反应的常规后处理方法，优选包括：过滤、洗涤、离心和干燥处理工序。本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的CPVC。所述的CPVC可在挤出管材料或注塑管件料中应用。在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实施例。本专利技术所用试剂和原料均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于：反应温度较低，可有效克服CPVC热稳定性差和变色等问题；反应速度的加快，可提高装置的生产效率；不存在有机溶剂对环境的污染。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。实施例1在100L搪瓷反应釜中，加入10kgPVC，和50kg、10％的盐酸，80g过氧化2-乙基己酸叔丁酯并除氧。通入氯气，并给反应体系升温，温度控制在110±5℃，打开超声波源，保持20KHz频率不变，分别在500W、1000W、1500W、2000W和2500W不同功率下引发反应。氯气与PVC的重量比为(0.58-0.70)：1，反应压力0.35Mpa，反应时间为4.5小时。反应结束后打开尾气阀门，快速降至常压，出料，经过滤、洗涤、离心干燥和空气干燥处理工序后得到挤出管材料产品。试验结果见下表：实施例2在100L搪瓷反应釜中，加入10kgPVC，和50kg、15％的盐酸，90g过氧化苯甲酸叔丁酯并除氧。通入氯气，并给反应体系升温，温度控制在115±5℃，打开超声波源，保持60KHz频率不变，分别在500W、1000W、1500W、2000W和2500W不同功率下引发反应。氯气与PVC的重量比为(0.58-0.70)：1，反应压力0.35Mpa，反应时间为4.5小时。反应结束后打开尾气阀门，快速降至常压，出料，经过滤、洗涤、离心干燥和空气干燥处理工序后得到挤出管材料产品。试验结果见下表：实施例3在100L搪瓷反应釜中，加入10kgPVC，和50kg、15％的盐酸，100g过氧化2，4-二氯过氧化苯甲酰并除氧。通入氯气，并给反应体系升温，温度控制在110±5℃，打开超声波源，保持100KHz频率不变，分别在500W、1000W、1500W、2000W和2500W不同功率下引发反应。氯气与PVC的重量比为(0.58-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：PVC、盐酸和引发剂，与氯气在90～120℃的温度和0.15～0.6Mpa的压力下，用(20～100)KHz、(500～2500)W的超声波源引发反应。

【技术特征摘要】
1.一种氯化聚氯乙烯的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：PVC、盐酸和引发剂，与氯气在90～120℃的温度和0.15～0.6Mpa的压力下，用(20～100)KHz、(500～2500)W的超声波源引发反应。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的盐酸为氯化氢水溶液；和/或，所述的引发剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化十二酰和2，4-二氯过氧化苯甲酰中的一种或多种；和/或，所述的引发剂的用量为0.05％～3.00％，百分比为所述的引发剂的质量占所述的PVC质量百分比；和/或，所述的氯气与聚氯乙烯的重量百分比为(0.58～0.70)：1；和/或，所述的温度为105～115℃；和/或，所述的压力为0.2～0.4Mpa；和/或，所述的超声波源为超声波槽或内置超声波；和/或，所述的反应的时间为1～6hr。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的氯化氢水溶液的质量浓度为0.1％～25...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永禄，王吉鹏，宫正，黄胜兵，李永全，陈惠国，徐冉明，毛向荣，蒋瑛，熊飞，
申请(专利权)人：新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司，上海建安化工设计有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65