一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，方法包括配料步骤、氯化步骤、后处理步骤，所述氯化步骤分为中温反应阶段、高温反应阶段；中温反应阶段在第一反应器中进行；高温反应阶段在第二反应器中进行；第一反应器和第二反应器为管式反应器。与现有技术相比，有效的防止树脂颗粒间发生粘结，提高氯化聚氯乙烯树脂的氯化均匀度，提高氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性，可有效控制反应温度，将氯化取代反应放出的热量及时的导出，实现严格的温度控制；同时管式反应器采用碳化硅材质，耐用、不易损，设备占地面积小，可同时配备多台以提高产能，提高生产效率、降低生产成本。

A Method of Preparing Chlorinated Polyvinyl Chloride Resin Based on Tube Reactor

The invention discloses a method for preparing chlorinated polyvinyl chloride resin based on tubular reactor, which includes batching step, chlorination step and post-treatment step. The chlorination step is divided into intermediate temperature reaction stage and high temperature reaction stage; intermediate temperature reaction stage is carried out in the first reactor; high temperature reaction stage is carried out in the second reactor; the first reactor and the second reactor are tubes. Reactor. Compared with the existing technology, it can effectively prevent the bonding between resin particles, improve the chlorination uniformity of chlorinated polyvinyl chloride resin, improve the thermal stability of chlorinated polyvinyl chloride resin, effectively control the reaction temperature, and timely export the heat released from chlorinated substitution reaction to achieve strict temperature control. At the same time, the tubular reactor is made of silicon carbide material, which is durable and not easy to be damaged. The equipment covers a small area and can be equipped with multiple units at the same time to improve productivity, improve production efficiency and reduce production costs.

【技术实现步骤摘要】
一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法
本专利技术涉及氯化聚氯乙烯树脂氯化工艺技术，具体涉及一种氯化聚氯乙烯树脂的管式反应器制备方法，属于高分子新材料、新工艺

技术介绍
氯化聚氯乙烯(CPVC)树脂是聚氯乙烯(PVC)树脂经过氯化改性后的产品，由于氯含量的提高，分子间极性增大，使产品获得了更加优良的耐腐蚀性、耐热性、阻燃性、机械强度等性能。在国外，CPVC树脂在一定范围已经取代了一些传统的通用塑料管路和金属管路，广泛应用于冷热水管路系统、消防喷淋管路系统、耐腐蚀耐高温管路系统、电力管埋地敷设以及一些板材、片材、棒材等。相较于国外57%CPVC制品应用于民用领域，国内民用领域应用很少，随着我国经济的发展和生活水平的提高，以及人们对安全意识的提高，市场需求将会逐步增强，例如，我国建筑用消防喷淋管路系统及冷热水管路系统，若采用CPVC材料，年需求量在200万吨以上，而国内产能不足10万吨，缺口巨大，因此，市场前景十分广阔。现在CPVC的主要制备方法为水相悬浮法，少数采用气固相法，其中气固相法是在气固流化床内通过紫外光或单质氟引发反应。气固相法工艺流程简单，无污染，但该工艺反应过程中散热困难，易造成物料发生粘结，致使产品氯化均匀性差，稳定性差。而水相悬浮法作为世界上一种主流的制备方法，均采用间歇釜式反应器，具有操作灵活、适用条件广泛等优点，但也存在传质传热效果差，温度不易控，不同釜间产品质量易出现波动等问题，同时氯化用釜式反应器的搪瓷易损易破，更换繁琐，费时费力，设备占地面积大等问题。CPVC树脂氯含量越高，其耐热性、耐腐蚀性、阻燃性及刚性越好，但同时脆性增加，加工难度增大。作为工程塑料使用的CPVC树脂氯含量通常为66%-68%，有特殊要求的氯含量则高达69%以上。国产CPVC树脂由于氯化均匀度不高，当氯含量超过69%时，加工中会出现随着温度和扭矩的提高，热稳定时间缩短，热稳定性变差，从而制约了国产CPVC树脂在高端制品领域的应用。当CPVC树脂的氯含量高于69%，分子间极性增大，分子间的作用力增强，加大了塑化的难度。国产高氯含量（68.5%-69.2%）CPVC树脂因原料、助剂、氯化工艺、氯化控制等诸多因素的影响，导致产品的氯化不均匀，在加工过程中出现温度低不易塑化，温度高热稳定性差的问题。因此，提高CPVC树脂的氯化均匀度至关重要，将直接关系到CPVC制品的性能。申请人上海氯碱化工股份有限公司于2013年6月9日申请了一项申请号为CN2013102316339的专利技术专利，提供了一种氯化聚氯乙烯树脂及其制备方法和应用，该方法将氯化步骤进行改进，该专利技术选择低聚合度、高疏松性的聚氯乙烯树脂为原料，优化通氯操作，可以得到易塑化、加工流动性和耐热稳定性好的氯化聚氯乙烯板材树脂。制备得到的氯化聚氯乙烯板材，其维卡软化温度≥95℃，耐热稳定时间≥30min（180℃、40rpm流变测试）。上述方法在提高了氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性，但是氯化的均匀性差，维卡软化温度低、市场应用范围窄。现有技术中存在以下问题：氯化聚氯乙烯树脂氯化均匀性差；氯化聚氯乙烯树脂氯化热稳定性差；生产效率低、生产成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，以实现以下专利技术目的：提高氯化聚氯乙烯树脂氯化均匀性；提高氯化聚氯乙烯树脂氯化热稳定性；提高生产效率、实现连续化生产、降低生产成本。为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，所述方法包括配料步骤、氯化步骤、后处理步骤，所述氯化步骤分为中温反应阶段、高温反应阶段。所述中温反应阶段在第一反应器中进行；所述高温反应阶段在第二反应器中进行；所述第一反应器和第二反应器为管式反应器。中温反应阶段，将物料按8.0-14.4kg/min的速度压入第一反应器，反应起始温度为50-80℃，反应中止温度为80-100℃，温度由进料口至出料口递增。所述高温反应阶段，反应起始温度为100-105℃，反应中止温度为110-120℃，温度由进料口至出料口递增。所述中温反应阶段，通氯速度为2.1-4.3kg/min，通氯量为总氯含量的30-60%，通氯时间与通物料时间比为1:1，反应时间为3-6min。所述高温反应阶段，通氯速度为2.8-5kg/min，通氯量为总氯含量的40-70%，反应时间为3-6min。中温反应阶段通氯时间：高温反应阶段通氯时间：通物料时间为1:1:1。所述配料步骤为将物料加入配料釜中，搅拌均匀；所述物料包括PVC树脂、介质、引发剂；所述PVC树脂与介质的质量比例为1:4-9；所述引发剂包括低温引发剂和中温引发剂，低温引发剂与中温引发剂的用量比为2-5:1，引发剂总用量为PVC树脂重量的0.05%-0.25%；低温引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化叔戊酸叔丁酯中的一种或几种；中温引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。所述物料还包括加入分散剂；所述分散剂的添加量为PVC树脂重量的0-0.15%；所述分散剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠中的一种。所述氯化聚氯乙烯树脂氯含量为68.5-69.2%，老化白度为67-82%，维卡软化温度122.7-124℃，表现密度0.62-0.65g/ml，热稳定时间15-30min。优选方案为：所述中温反应阶段在第一反应器中进行，物料按9.5-10kg/min速度压入第一反应器，反应起始温度为68-72℃，反应中止温度为88-92℃，反应时间为4.5-5.5min，通氯速度为2-3kg/min，通氯量为总氯含量的35-45%；所述高温反应阶段在第二反应器中进行，反应起始温度为98-102℃，反应中止温度为113-117℃，反应时间为4.5-5.5min，通氯速度为3.5-4.5kg/min，通氯量为总氯含量的55-65%。中温反应阶段通氯时间：高温反应阶段通氯时间：通物料时间为1:1:1。所述第一反应器、第二反应器为管式反应器。所述配料步骤为将物料加入配料釜中，搅拌均匀；所述物料包括PVC树脂、介质、引发剂；所述PVC树脂与介质的质量比例为1:4-9；所述引发剂包括低温引发剂和中温引发剂，低温引发剂与中温引发剂的用量比为2-5:1，引发剂总用量为PVC树脂重量的0.05%-0.25%；低温引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化叔戊酸叔丁酯中的一种或几种；中温引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。所述物料还包括加入分散剂；所述分散剂的添加量为PVC树脂重量的0-0.15%；所述分散剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠中的一种。制备的氯化聚氯乙烯树脂，氯含量68.8-69.3%，老化白度78-82%，维卡软化温度123-125℃，表现密度0.64g/ml，热稳定时间26-30min。采用上述技术方案后，本专利技术的有益效果如下：1、提高氯化聚氯乙烯树脂的氯化均匀度，氯含量≥69%，表现密度为0.64g/ml，维卡温度≥123℃；2、提高氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性，老化白度≥75%，动态热稳定时间≥28min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述方法包括配料步骤、氯化步骤、后处理步骤，所述氯化步骤分为中温反应阶段、高温反应阶段。

【技术特征摘要】
1.一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述方法包括配料步骤、氯化步骤、后处理步骤，所述氯化步骤分为中温反应阶段、高温反应阶段。2.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述中温反应阶段在第一反应器中进行；所述高温反应阶段在第二反应器中进行；所述第一反应器和第二反应器为管式反应器。3.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：中温反应阶段，将物料按8.0-14.4kg/min的速度压入第一反应器，反应起始温度为50-80℃，反应中止温度为80-100℃，温度由进料口至出料口递增。4.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述高温反应阶段，反应起始温度为100-105℃，反应中止温度为110-120℃，温度由进料口至出料口递增。5.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述中温反应阶段，通氯速度为2.1-4.3kg/min，通氯量为总氯含量的30-60%，通氯时间与通物料时间比为1:1，反应时间为3-6min。6.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述高温反应阶段，通氯速度为2.8-5kg/min，通氯量为总氯含量的40-70%，反应时间为3-6min。7.根据权利要求1所述的一种基于管式反应器制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，其特征在于：所述配料步骤为将物料加入配料釜中，搅拌均匀；所述物料包括PVC树脂、介质、引发剂；所述PVC树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海波，金胜波，张道同，孙猛，侯兰明，
申请(专利权)人：山东高信化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37