氯化聚乙烯范文

氯化聚乙烯范文（精选7篇）

氯化聚乙烯 第1篇

高氯化聚乙烯重防腐涂料是90年代后期异军突起的新品种, 它是继80年代初氯磺化聚乙烯防腐涂料之后的又一次跨越, 该产品的成膜物质主要是高氯化聚乙烯, 它兼有橡胶和塑料特性, 可满足冶金、石油、化工、建筑、海洋等行业对重防腐涂料的需求。

1 高氯化聚乙烯重防腐涂料基本概况

1.1 高氯化聚乙烯树脂及涂料

高氯化聚乙烯简称HCPE, 为白色轻质小颗粒, 是通过氯气对氯化聚乙烯高度氯化制得的无规则聚合物, 氯含量大于60%。由于高氯化聚乙烯分子结构中不含双键, 氯原子又是无规分布, 所以高氯化聚乙烯树脂具有良好的耐候性、耐臭氧性、耐热老化性、耐燃性、耐化学药品性和耐油性。以高氯化聚乙烯为主要成膜物质, 加入不同的改性树脂、增塑剂、添加剂、防锈颜料、溶剂等, 可制造出多种高氯化聚乙烯重防腐涂料, 如高氯化聚乙烯云铁防锈漆、高氯化聚乙烯铁红防锈漆、高氯化聚乙烯浅色底漆、高氯化聚乙烯厚浆型中间漆、高氯化聚乙烯防腐面漆。

1.2 氯化橡胶涂料和高氯化聚乙烯涂料优劣比较

氯化橡胶涂料所指主要成膜物质为氯化橡胶。由于氯化橡胶分子结构相对规整、饱和、极性小、化学稳定性好, 所以用它制备的各种防腐涂料具有涂膜干燥速度快、附着力好、耐化学介质和抗潮湿渗透性优良等特性。近半个世纪以来, 已发展成为当今世界上船舶和水下设施、钢结构设备防腐的重要涂料品种之一。由于传统使用的氯化橡胶在生产过程中需要使用大量的含氯烃溶剂 (四氯化碳或二氯乙烷) , 这类溶剂排放到大气中会破坏臭氧层, 残留在树脂中对长期接触的人体也有致癌作用, 一些发达国家早已限制四氯化碳溶剂法生产氯化橡胶。高氯化聚乙烯涂料因为其优良的耐大气老化和耐化学介质性能, 加上它易溶于芳香烃、酯类、酮类等有机溶剂, 且与大多数涂料所使用的无机颜料和有机颜料都有良好的相溶性, 所以高氯化聚乙烯涂料成为氯化橡胶涂料最佳替代品。

1.3 高氯化聚乙烯涂料性能优点

1.3.1 优异的腐蚀性、防水性、耐油性

因为HCPE树脂主链上没有双键, 所以它的性能稳定, 涂膜对于水蒸气和氧气的渗透率低, 因此具有优异的防水性。加上漆膜封闭性强, 故对于化工大气、酸、碱、盐具有良好的防腐性能。

1.3.2 户外耐候性优异

HCPE树脂为饱和结构的高聚物, 这就决定了HCPE重防腐涂料具有耐臭氧、耐光老化、耐气候老化等性能, 涂膜坚韧耐磨, 稳定性优良。

1.3.3 阻燃性、防霉性良好

HCPE树脂不延燃, 用其制成的涂料在火焰的作用下会形成具有热膨胀作用的多孔性碳化层, 因此具有良好的阻燃性。再则HCPE树脂中“氯”含量较高, 因此有抑制霉菌滋长的性能。

2 HCPE重防腐涂料配方介绍

2.1 HCPE重防腐涂料配方机理

HCPE重防腐涂料所用主要成膜物为HCPE树脂和改性树脂。常用的改性树脂有热塑性丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧酯树脂、醛酮树脂等, 按一定比例混入, 可以较好改善漆膜的柔韧性、耐溶剂性, 提高漆膜光泽、干膜厚度及对底材的附着力, 增加对光的稳定性[2]。高氯化聚乙烯防腐涂料常用的溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、高沸点芳烃溶剂等。高氯化聚乙烯防腐涂料和各种颜填料及防锈颜料的相容性较宽, 但应综合考虑涂层的防腐性、施工性及贮存稳定性。根据使用环境要求合理选择。HCPE底漆是涂料涂装防腐配套体系中最重要的基础涂层, 它要求对底材必须具有良好的润湿性和优异的附着能力, 不得存在针孔、砂眼、起泡等涂装缺陷, 同时还应具备钝化、缓蚀封闭等防腐功能, 与中间涂层或面漆的层间附着力良好。一般选用氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌等具有较好防锈能力的颜填料, 以提高漆膜的复合增效防锈能力;中涂层选用云母氧化铁、云母粉、铝粉、玻璃鳞片等片状颜料, 可减少水蒸气渗透及抵挡部分紫外光对漆膜的破坏;面漆各方面性能要求较高, 不仅要具有良好的附着能力, 还要具有优良的耐候性和抗腐蚀性, 通常选用金红石钛白粉、氧化铁红、铁黄、耐光中铬黄等化学稳定性较好的无机颜料及云母粉、铝粉、磷酸锌等防锈颜料。另外, 还可选用一些惰性填料, 如沉淀硫酸钡等, 以增强漆膜的强度, 提高防锈能力, 降低生产成本[3]。

2.2 HCPE重防腐涂料基本参考配方

表1为混合溶剂的配方, 为了获得满意的溶解率、干性和漆膜效果, 根据不同的改性树脂, 溶剂多使用混合溶剂。

表2为HCPE防腐涂料底漆、中涂漆、面漆参考配方。

3 HCPE重防腐涂料钢结构施工使用条件及建议配套方案

HCPE重防腐涂料钢结构施工使用条件及建议配套方案见表3。

4 HCPE防腐涂料施工及其它注意事项

1) 高氯化聚乙烯重防腐涂料, 起主要防腐作用的是氯离子, 所以夏季生产研磨时, 研磨温度超过60℃时, 要考虑降温或单独配置溶液加入到成品罐中, 因为56摄氏度时, 氯离子析出, 涂料防腐性能大打折扣[4]。

2) 高氯化聚乙烯防腐涂料施工前, 对钢铁被涂表面必须严格进行处理, 按国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》彻底进行清理, 做到无锈蚀、油污、无灰尘。重防腐施工对钢材表面最好进行喷砂处理, 喷砂除锈达到Sa2级。

3) 钢铁表干时间内, 再次陆续涂装后道底漆、中间漆、面漆。上下道涂装间隔时间一般面经过除锈涂上第一道高氯化聚乙烯重防腐涂料底漆后, 应在涂装间不小于8小时。

4) 高氯化聚乙烯重防腐涂料湿膜厚度和干膜厚度仅供参考。因为基材环境温度、表面粗糙度等情况不同, 施工参数会有差异。比如在垂直表面, 特别是气温较高时施工, 涂料使用量会降低, 涂料干膜厚度也会降低。采用喷砂除锈的表面粗糙度大于40微米, 涂料使用量会增加。所以施工时应随时测定涂膜厚度, 并相应增加涂装道数, 以达到涂层规定厚度要求。

5 结语

随着经济的不断发展, 源于金属腐蚀的损失特别巨大, 工业设备的防腐需求愈来愈重要。特别是随着经济的全球化, 伴随而来我国航运业的快速发展, 加之国家对环保的逐渐重视, 都给高氯化聚乙烯重防腐涂料的发展带来难得的机遇期。笔者希望通过对高氯化聚乙烯重防腐涂料基本状况的介绍, 能同时使涂料生产企业以及涂料用户的相关技术人员, 对高氯化聚乙烯重防腐涂料有一个最基本的了解。

参考文献

[1]李泽文, 王海平.我国防腐涂料行业的现状与市场前景分析[J].中国涂料.2012, (1) :11-14.

[2]徐家燕.高氯化聚乙烯在防腐涂料中的应用[J].中国涂料.2006, (10) :35-38.

[3]唐金勇, 闫福安.苯丙乳液水性防锈涂料的配方研究[J].中国涂料.2013, (10) :22-26.

氯化聚乙烯的应用分析及发展建议 第2篇

1 氯化聚乙烯的性能及影响因素

氯化聚乙烯的性能与所用原料聚乙烯的分子量及分子量分布、产品中氯含量、氯化反应过程控制及残余结晶度有关。

1)原料高密度聚乙烯的分子量及分布的影响。原料高密度聚乙烯的分子量大小及分布直接决定了氯化聚乙烯的门尼粘度，由高分子量聚乙烯制得的氯化聚乙烯有较高的粘度和拉伸强度，力学性能好，但加工性能差。由低分子量聚乙烯制得的氯化聚乙烯的粘度和拉伸强度较低，力学性能差，但易于加工。原料粒子的大小也影响其性能，粒度太小时由于分散性差及反应热不能及时转移，会形成块状氯化聚乙烯，粒度过大时会造成氯化过程中氯的分布不均匀。

2)氯化程度的高低也影响其性能。氯化聚乙烯的含氯量决定了它的物理性能，如阻燃性、耐油性、耐老化性等。随着氯含量的增加，其玻璃化温度(Tg)升高。在氯含量低于25%时，具有塑料的性质，产品硬度高、强度高、伸长率低;在氯含量为30%～45%时，具有优异的弹性体性质，产品韧性好、强度高、硬度低。氯含量高于60%时，产品具有优异的耐候性、耐老化性。

3)氯化反应过程控制，即氯化反应过程中温度、压力、通氯量三者的关系决定了CPE产品的结构特点和物理性能，也是生产厂家控制产品质量与性能的核心要素。目前国内厂家大部分采用悬浮氯化工艺，为了防止颗粒附聚、氯化不均匀，可采用二步法控制。现在具有实力的生产厂家，生产过程中多采用微机集散控制系统(DCS)，以便更好的保障产品质量。通过调整参数设置，得到不同性能的多牌号产品。

4)残余结晶度也对氯化聚乙烯性能有着至关重要的影响，这一要素也与氯化反应控制相关。残余结晶度高，产品强度高，韧性差，难加工;残余结晶度低，产品硬度低，韧性好。通过对残余结晶度的控制可以得到不同的改性产品。

2 国内外氯化聚乙烯现状及分析

2.1 国外氯化聚乙烯现状及分析

氯化聚乙烯最初主要用作聚氯乙烯(PVC)的耐候、抗冲改性剂，但由于其抗冲击强度与MBS、ABS和丙烯酸酯类抗冲改性剂ACR相比，效能并不高，且随着发达国家对含氯产品的禁用，国外CPE产能并未增加。随着2009年8月美国陶氏化学关闭了它的CPE工厂，可以说目前世界上90%的CPE产能分布在中国。但国外CPE的用途与作用却在不断地拓宽和升级，CPE作为特种合成橡胶，在国外许多领域得到应用。在北美和韩国市场，CPE成功取代了氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶等产品，在电线电缆、汽车部件、胶粘剂方面的应用呈逐年上升态势。CPE与其他高分子材料共混或接枝共聚开发新型工程塑料合金已成为研究的热点之一。目前国外CPE正在有序的状态下由传统应用领域向高附加值、高技术含量的特殊应用领域方向稳定发展。

2.2 国内氯化聚乙烯发展现状及分析

我国氯化聚乙烯是伴随PVC塑料门窗异型材急剧发展而壮大的，国内目前生产工艺主要以盐酸相悬浮法和水相悬浮法为主。其中，盐酸相悬浮法工艺为潍坊亚星化学90年代引进德国赫斯特公司的独创工艺，是目前世界上CPE生产的先进工艺，聚合物氯化均匀，产品稳定性好，废水排放量少，对环境友好，但设备投资大。国内其他厂家大部分采用国内开发的水相悬浮法技术建厂生产，产品品种单一，废水排放量大，但设备投资小，资金回笼周期短。目前，我国CPE生产厂家共60余家，其中生产能力在10Kt/a以上的有10余家，总生产能力达300Kt/a以上，是世界上最大的CPE生产和消费大国。

在国内消费中，大部分CPE主要用于PVC改性，占80%以上。用于电线、电缆、胶管、胶带及丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS)改性、磁性制品等约占20%。而国外CPE橡胶领域的使用量占到60%以上。国内氯化聚乙烯产品结构不甚合理，部分牌号产能过剩，新牌号、新用途亟待开发。

3 发展建议

3.1 停止新建与扩建，加强技术改造和开发

目前我国氯化聚乙烯的生产能力已经大于需求，塑改型氯化聚乙烯随着市政建设和房地产增速减缓，在该领域的使用量会受到限制，不会进一步增长。另外，由于CPE作为抗冲改性剂，受到MBS、ACR的市场冲击，国外市场岌岌可危。因此应加强宏观调控，限制氯化聚乙烯生产装置盲目新建和扩建。目前应加强对现有装置的改造和完善，优化工艺路线，提高产品质量。

3.2 开发新产品，完善产品结构，注意品种均衡发展

氯化聚乙烯作为新兴的特种橡胶，正在多个领域对天然橡胶和各种合成橡胶造成强烈冲击，但目前通用品种加工性能和力学性能不能同时兼顾，在一些领域的应用受到限制。具有开发实力的公司应加强特种牌号氯化聚乙烯的开发，扩大氯化聚乙烯在电线、电缆、胶管、胶带、磁性制品及ABS树脂改性方面的应用。减少PVC改型氯化聚乙烯的生产，完善产品结构，注意均衡发展。同时，应联合高密度聚乙烯生产厂家，加强氯化用高密度聚乙烯专用料的开发，从而使产品系列化、专业化。

3.3 氯化聚乙烯关联产品的合作开发

化学接枝改性和互传网络聚合物法改性是实现高分子材料功能化和开发新材料的重要途径，氯化聚乙烯作为一种新兴的高分子材料，在接枝改性等领域目前还没有实质性的突破。有关企业应积极与相关高等院校合作，进一步加大对接枝改性的研究开发力度，提高国内自主知识产权技术水平。

参考文献

[1]崔小明.氯化聚乙烯的生产应用及市场分析[J].中国氯碱, 2005.

氯化聚乙烯 第3篇

关键词：氯化聚乙烯,防水卷材,拉伸强度,断裂伸长率

氯化聚乙烯防水卷材在我国建筑防水领域已有20余年的应用历史,并于上世纪末开始应用于铁路混凝土桥梁桥面的防水。近年来因其耐老化和粘结性等问题导致该材料在建筑防水领域的应用逐年萎缩,但目前在铁路混凝土桥梁桥面防水领域依旧有着一定的应用。氯化聚乙烯原料的性能决定了该材料很难达到《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》(科技基[2007]56号)的要求,提高其性能最有效的方法就是采用共混改性。本文就几种典型改性剂共混改性氯化聚乙烯防水卷材进行了系统的研究。

1 实验部分

1.1 主要原料

改性剂1(热塑性聚烯烃)、改性剂2(热塑性弹性体)、改性剂3(热塑性塑料)、氯化聚乙烯、填充材料、增塑剂、热稳定剂及抗氧剂等,均为市售工业品。

1.2 主要仪器设备

双螺杆挤出机:SHJ-20(L/D为30/1),南京亚杰公司;电子拉力试验机:CMT6203,深圳市新三思有限公司;邵氏硬度计:SA-95,无锡市前洲测量仪器厂;压延复合机:自制;电热鼓风干燥箱:DL101-3A,天津市科学仪器厂。

1.3 性能测试标准

产品性能测试方法按GB 129532003《氯化聚乙烯防水卷材》进行。产品性能指标参照执行铁道部《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》(科技基[2007]56号)。

1.4 制备工艺

将配方量的氯化聚乙烯等原料加入高速(热)混料机中,高速搅拌升温至75~90℃,然后降温出料。用双螺杆挤出机挤出,加热段温度为120~160℃,机头温度为150~170℃,挤出后冷却出片,背衬无纺布层时采用压延复合机。

2 结果与讨论

2.1 氯化聚乙烯对卷材性能的影响

图1、图2是不同型号的氯化聚乙烯对卷材拉伸强度和断裂伸长率的影响。从图1和图2可以看出,在不添加任何改性剂的情况下,来自不同产地的氯化聚乙烯原料(含氯量相近)对均质卷材的拉伸强度和断裂伸长率的影响非常大,其差异来源于以下几个方面:一是生产氯化聚乙烯所用聚乙烯的品种差异,包括聚乙烯的分子量、分子量分布、结晶度、密度、颗粒形状、粒径大小等;二是氯化聚乙烯生产中氯化工艺及氯化程度造成的实际含氯量不同引起的性能差异;三是氯化聚乙烯生产中氯化条件不同引起的氯的分布状态及结晶性差异。如图1、图2所示,“YX(36±1)”样的拉伸强度和断裂伸长率均最好,因为该生产商具有世界领先的生产技术和工艺设备,同时该产品是挤出专用型,具有低结晶度、硬度适中、机械性能好、断裂伸长率高及柔软性好的特点,所以该型号的氯化聚乙烯为本研究范围内制备高强度氯化聚乙烯防水卷材的最佳主料。

2.2 增塑剂对卷材性能的影响

在配方体系中加入适量的增塑剂,可以促进氯化聚乙烯的塑化、改善胶料的流动性。酯类增塑剂是氯化聚乙烯最常用的增塑剂,它们的溶解度参数与氯化聚乙烯接近,相容性良好。本研究选用一种性价比较好的酯类增塑剂进行了实验。如图3和图4所示,均质卷材的拉伸强度随增塑剂添加量的增加而增加,当增塑剂添加量为15份时达到峰值,然后迅速下降;均质卷材的断裂伸长率也随增塑剂添加量的增加而增加。综合考虑,本研究范围内选用的酯类增塑剂用量以15份为宜。

2.3 填充材料对卷材性能的影响

在配方体系中加入适量的填充材料,不仅可以显著降低成本,同时还可提高胶料的刚性、硬度及尺寸稳定性。但是,填充材料的细度、颗粒形状及种类等对挤出设备的磨损程度不同,对胶料性能的影响也不同。综合考虑,决定选用2种填充材料复配使用,它们对氯化聚乙烯防水卷材性能的影响见图5和图6。随着复配填充材料添加量的增加,均质卷材的拉伸强度和断裂伸长率均呈下降趋势。原因是随着填充材料添加量的增加,共混物中的界面层增多,而界面层间的粘结力弱于共混物分子间的凝聚力,当受外界作用力时界面层自然就成为薄弱环节,因此拉伸强度和断裂伸长率均随填充材料添加量的增加而降低。综合考虑,本研究范围内选用的复配填充材料的总用量在60份(20/40)左右为宜。

2.4 改性剂对卷材性能的影响

优选改性剂时遵循的首要原则是其与氯化聚乙烯的相容性要好,并兼顾共混胶料的力学性能。最终选用3种典型改性剂进行实验。如图7和图8所示,随着3种改性剂添加量的增加,均质卷材的拉伸强度和断裂伸长率均呈增大趋势。当添加量大于20份时,改性剂1和改性剂3的改性效果相当,并且明显优于改性剂2。图9是改性剂对均质卷材硬度的影响,如图9所示,随着改性剂3添加量的增加,均质卷材的硬度呈显著增加趋势,而其他2种则呈先增后降趋势。图10是改性剂对均质卷材低温弯折性的影响。从图10可以看出,随着3种改性剂添加量的增加,均质卷材的低温弯折性呈增加趋势。改性剂2是多嵌段的热塑性弹性体,其主链含有不饱和双键,耐老化性相对较差。改性剂3为热塑性塑料,分子结构呈线形,分子链易发生热降解而断裂,但其结晶度较高,因此添加量大时能明显提高均质卷材的硬度。改性剂1是原位聚合的热塑性聚烯烃,分子结构中没有不饱和双键,具有优良的耐老化性能;分子量分布窄,具有较好的流动性和分散效果;分子结构中侧辛基长于侧乙基,可形成联结点,减少“银纹”受力发展成裂纹的机会,因此达到一定添加量后,能明显提高均质卷材的拉伸强度和低温弯折性,同时这些联结点形成的网络状结构可发生较大的形变,表现为均质卷材的断裂伸长率明显增大和硬度变化不明显。所以综合考虑,本研究范围内改性剂1为最佳改性剂,且添加量在30份以上为宜。

2.5 无纺布对卷材性能的影响

为保证复合卷材与水泥胶粘剂和水泥混凝土的粘结效果,应选用表面粗糙度大且均匀的无纺布为背衬层,最终选用3种典型的短纤针刺无纺布(100 g/m2)进行复合实验。表1是所选无纺布的性能比较,从表1可知,复合短纤涤纶针刺无纺布为最佳选择。该无纺布是以涤纶短纤为主料并复合有其他纤维,继承了涤纶和复合纤维的优点,使其更容易与“芯层”复合并弱化“边缘效应”,从而表现出与卷材的热熔复合效果好、对卷材断裂延伸率的影响程度小、复合卷材的尺寸稳定性好及价格适中等优点。

3 高强度氯化聚乙烯防水卷材的性能

结合上述分析,采用正交方法优选了配方,以100 g/m2的复合短纤涤纶针刺无纺布为背衬材料,制备了双面背衬无纺布的高强度氯化聚乙烯防水卷材,其性能见表2。经改性剂1改性后的高强度氯化聚乙烯防水卷材硬度适中,明显呈现橡胶特性;通过添加色料该卷材可制成各种颜色;另外,该卷材的边角余料可再生循环利用。

表2数据充分说明采用改性剂1共混改性可以制备出综合性能优异的挤出型高强度氯化聚乙烯防水卷材。

4 结论

1)氯化聚乙烯对高强度氯化聚乙烯防水卷材性能的影响很大,采用挤出法生产时宜选用低结晶度、硬度适中、机械性能好、柔软性好的挤出专用氯化聚乙烯为基料。

2)生产高强度氯化聚乙烯防水卷材宜选用酯类增塑剂,但酯类增塑剂对高强度氯化聚乙烯防水卷材性能的影响很大,本研究范围内其添加量应控制在15份左右。

3)综合考虑成本和对挤出设备的磨损情况,生产高强度氯化聚乙烯防水卷材宜选用复配填充材料,本研究范围内其添加量应控制在60份(20/40)左右。

4)改性剂对高强度氯化聚乙烯防水卷材性能的影响非常显著,宜选用热塑性聚烯烃类改性剂,本研究范围内其添加量应在30份以上为宜。

氯化聚乙烯 第4篇

氯化聚乙烯 (CPE) 是一种具有良好的化学稳定性以及耐热阻燃等性能的高分子合成材料, 在生活和生产中应用十分广泛, 能够用于制取很多具有不同功用的制品。因此, 在氯碱厂实现生产氯化聚乙烯有着得天独厚的优越条件, 所以氯碱厂选择合理科学的氯化聚乙烯生产工艺流程就成为了一个十分重要的研究课题。

二、氯化聚乙烯生产工艺流程概述

1. 水相悬浮法

将原料HDPE加入到无离子水中进行氯化, 然后加入到脱酸釜中进行脱酸, 副产物中5%左右为没有反应的盐酸 (副产物为5%左右的盐酸) , 将盐酸进行水洗, 副产物中2%-3%左右的盐酸进行酸碱中和反应, 然后在加入无离子水进行脱碱, 最后将混合物进行离心和干燥处理。这种方法反应得到的产品质量十分稳定, 并且消耗的原料比较低, 但是这种方法会产生较大量的低浓度的稀盐酸, 会带来一定的处理负担。目前美国和日本很多厂家均是采用这种方法进行生产。

2. 酸相悬浮法

将原料HDPE加入到百分之二十的HCl溶液中进行氯化, 使其处于悬浮状态一段时间, 之后进行脱酸、洗涤、出料工序。其中脱酸工序中, 脱出酸液是百分之二十五的HCl溶液, 此HCl溶液可以作为再循环用, 也可进行商业交易。剩下的湿料流入螺杆筛网式离心机干燥, 用碱液中和干燥过程产生的尾气。以上这种方法具有操作简单、酸液质量优良、颗粒大小均匀、三废排放小等优点。但该方法的初始投资以及后期维护费用相对较高, 对设备精度要求非常严格、需要对设备进行防腐、绝热处理。

3. 溶液法

将原料HDPE通入CCl4溶液中, 同时向容器中通入Cl2, 三者发生氯化反应。该溶液法通入Cl2操作简单, 可以相对充足的使各个方位的HDPE与溶液反应, 反应充分, 各个环节控制方便。但是反应产物难以回收利用, 造价高。目前, 应用领域相对狭窄, 只有发达国家投入生产。

4. 固相法

在高压情况下, 将原料HDPE发生氯化反应。优点在于:节能环保、控制简单、三废处理容易, 经济实惠。缺点在于:工艺水平不完善, 在物料结块和传热方面还存在瑕疵, 生产出的产品合格率低, 工艺过程中的设备属于压力容器, 要求较高。现阶段, 只有石家庄一家公司研制出200t/a固相法高氯化聚乙烯生产装置, 生产出的产品含氯量可达到百分之六十五到百分之七十。

三、氯碱厂氯化聚乙烯生产工艺选择及优化探究

1. 氯碱厂氯化聚乙烯生产工艺选择及优化

通过上面对四种氯化聚乙烯生产方法的详细阐述, 同时结合氯碱厂的相关实践, 总结并提出酸相、水相结合的方案。即:氯化环节应用酸相法, 离心干燥环节则应用水相法, 来生产氯化聚乙烯是一种既经济又环保的方法。

酸相、水相结合的方案工艺流是:程将原料HDPE加入到百分之二十的HCl溶液中, 同时向容器中通入Cl2, 发生氯化反应, 反应结束后进入到脱酸釜中, 进入脱酸环节, 脱酸结束再进入水洗处理环节, 加入碳酸钠完成中和反应环节后进入水洗脱碱、离心环节。最后, 对湿CPE进行气流和沸腾干燥, 完成产品包装工序。此方法中的脱酸环节是脱掉的百分之二十五的HCl, 与酸相悬浮法相同, 此过程的HCl溶液可以作为再循环用, 也可进行商业交易。

据相关部门统计, 国内酸相、水相结合的方法发展缓慢, 很少在市面上出现, 很少有公司产用此种方法生产。但是经过国外的工程实践总结, 该方法吸收了酸相和水相两种方法的优点, 同时又避开各自缺点, 产品性质优良、颗粒大小均匀, 反应产生的废物处于酸相法和水相法之间, 容易处理, 废物处理费用少, 设备维护方便、费用小。同时, 三废的排放均在标准之下, 是一种新兴的节能环保的方法。

2. 氯碱厂供氯工艺流程选择及优化

压力高是氯碱厂生产工艺的突出特点, 使用液氯气化提高生产所需要的压力是我们经常使用的办法。同时, 在生产工艺中, 我们还要准确计量通氯量, 来确定氯化反应是否完成。下面针对现有的几种供氯工艺流程进行分析, 阐述几种方法的适用领域及其优缺点。

(1) 利用钢瓶供氯。该方法的工艺流程为:液氯钢瓶气化器缓冲槽氯化釜。由于反应过程均是在容器中进行, 所以仅适用于非氯碱厂, 而且规模相对小的厂子使用。反应过程中可以使用磅称计量, 费用低, 投资少。但氯气压力忽高忽低, 不容易控制, 运行费用高。

(2) 利用液氯高位槽平衡法供氯。此方法虽然计量难度大, 但具有经济特性, 而且压力稳定。

(3) 利用液氯气化法供氯。适用场合广泛, 氯碱厂槽式气化器都可以采用该方法, 投资非常少。其缺点在于液氯排污和计量难。

(4) 利用计量泵供氯。其工艺流程为:液氯贮槽计量泵氯化釜。现阶段还没有投入使用, 原因在于国产计量泵自控能力过低。但该方法流程中不需将液氯气化, 简单易于操作。

(5) 利用液下泵供氯。其工艺流程为:液氯贮槽液下泵气化器缓冲槽氯化釜。液下泵完成一个设备两种用途的功能, 但计量的过程难以实现。

以上供氯工艺流程是我们最为常见的几种, 在实际工程中, 可以根据具体情况进行选择。现阶段, 采用计量泵和液下泵两种工艺流程供氯较为常见, 其流程简单、运行可靠。

结语

氯碱厂氯化聚乙烯生产工艺技术以及设备的应用对于其产量具有十分重要的影响, 因此需要在今后的工作中要逐步开展创新工艺以及新型设备的研究工作, 进行科学的改进以及创新, 探究新方法, 研究新工艺, 从根本上提高产品的生产效率, 节约成本, 共同为氯碱厂氯化聚乙烯生产工艺的发展做出贡献。

参考文献

[1]李风格, 王槐玉.优化氯碱生产工艺促进循环经济持续发展[J].氯碱工业.2007 (05) .

[2]董丽华, 胡永琪.氯化聚乙烯的生产工艺及其应用前景[J].河北化工.2004 (03) .

[3]刘士龙, 丁晓玲, 刘立成.氯化聚乙烯生产、应用及市场状况[J].中国氯碱.2002 (06) .

氯化聚氯乙烯技术的工业化生产分析 第5篇

一、氯化聚氯乙烯产品的应用优势分析

氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯的氯化改良品种, 在工业应用中其是一种新型工程塑料。在纯水处理、化工原料运输系统、海水淡化系统、管路系统有广泛的应用前景, 是近几年来应用领域发展迅速的新型塑料材料【4】。最新调查显示, 氯化聚氯乙烯目前市场年需求2.5万吨, 并以每年10%左右的速度增长。氯化聚氯乙烯产品的应用优势具体如下:

1、卫生性能佳

氯化聚氯乙烯冷热水管除了符合世界卫生组织及国家卫生部对用于饮用水管材的卫生标准外, 还具有其它塑料冷热水管所不具有的卫生性能, 被推荐用于医疗系统用管材。

2、耐酸碱与细菌不易繁殖

经过测试证实, 氯化聚氯乙烯管内细菌不易孳生, 其细菌增长率为PEX管的1/60、铜管的1/10、钢管的1/4。相对其它塑料管来说, 氯化聚氯乙烯管的热膨胀系数和导热系数都较小, 约为PP-R、PB和PEX等其它塑料管的1/2。氯化聚氯乙烯管具有较强的抗紫外线能力, 可以在户外使用, 而一般的聚烯烃管不能。同时氯化聚氯乙烯不论对酸或碱都有较强的防腐能力【5】。

3、阻燃耐腐蚀

氯化聚氯乙烯的燃点温度为482℃, 这是CPVC在外界有足够的易燃气体时, 可被外界火焰点燃的最低温度。氯化聚氯乙烯C的氧指数为60, 燃烧能力很低, 离火即熄, 不会产生火滴, 不会产生有毒气体。氯化聚氯乙烯不易透氧, 因此系统内的金属件不会因氧化而导致腐蚀【6】。

4、坚固方便

氯化聚氯乙烯产品使用溶剂型胶黏剂即可连接, 安装时无需专用工具和电源, 十分方便。由于氯化聚氯乙烯较PP-R、PB和PEX更坚固, 故需要较少的挂钩和支架【7】。

二、氯化聚氯乙烯产品的工业化生产现状

氯化聚氯乙烯产品最早于1958年由诺誉化工开发研制成功, 当前在全世界得到推广应用, 在我国也有独立生产能力。氯化聚氯乙烯产品的生产方法主要有溶剂法、固相法、水相悬浮法等。水相法生产氯化聚氯乙烯具有工艺流程简单、反应易控、生产成本低、适合于工业化生产等特点。在生产过程中, 符合绿色化工理念、无“三废”排放、环境污染少【8】。在生产企业的选择上, 氯碱企业具有先天有利的条件, 可依托氯化聚氯乙烯的合成优势生产氯化专用氯化聚氯乙烯树脂。在我国, 由于国内氯化聚氯乙烯的研制和生产起步相对较晚, 多年来我国氯化聚氯乙烯的生产都是采用四氯化碳溶剂法工艺。最新我国的上海氯碱化工公司利用自身在氯化聚氯乙烯树脂合成技术和人才方面的优势, 从生产氯化专用氯化聚氯乙烯树脂出发, 进行氯化技术及配方和加工工艺技术的突破, 建成了万吨级产能装置, 不仅满足国内部分市场的需求, 也去了一定的国外市场份额。

三、气固相法制备氯化聚氯乙烯的实验分析

1、主要原料

本实验中的氯化用聚氯乙烯 (齐鲁石化S.1000) 是采用悬浮聚合法制得的, 其他原料还有氢氧化钠、氯化钠、硝酸银、铬酸钾、碳酸氢钠、氯气、氮气、氧气等。

2、前原料的准备

我们首先对聚氯乙烯进行干燥, 把聚氯乙烯放入干燥箱中, 调节温度为40-60℃, 保持3小时, 干燥后再放入带有吸水硅胶的干燥箱中冷却, 待用。

3、氯化反应

对聚氯乙烯加温过高会产生黏结成块乃至变软的情况, 我们为此将氯化反应分为两个部分进行, 开始进行的是预氯化反应, 使得聚氯乙烯的氯含量有所增加, 从而在高温下不会出现黏结成块乃至变软的情况应不会出现变软、结块等现象。不过预氯化的时间不宜过长, 能满足较高温度下氯化聚氯乙烯氯化的顺利进行即可。通过具体分析, 随着氯化聚氯乙烯的氯含量增加, 维卡软化温度也逐渐增加, 那么氯化聚氯乙烯产品的耐高温性能也随之提高。具体见图1。

然后我们得到的氯化聚氯乙烯产品中, 一般残留有未反应的氯气和少量的氯化氢气体, 会对产品质量造成影响, 因此要经过洗涤过程。将产品置于合适的烧杯中, 加入Na OH稀溶液进行洗涤, 然后用蒸馏水进行冲洗, 随意测定洗液的酸碱性。在减少余氯的过程中, 可采用手动搅拌。将氯化聚氯乙烯的中性洗液过滤, 放入干燥箱中进行干燥, 温度为40-60℃, 干燥3小时后就得到氯化聚氯乙烯产品。

总之, 氯化聚氯乙烯是工业中的优秀产品, 在现代社会中的需求比较多, 为此需要进行工业化生产, 希望本文尝试应用的气固相法制备氯化聚氯乙烯能为工业化生产提供参考。

参考文献

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[2]李良波, 孟平蕊, 高华山.CPVC/ABS/EVA三元共混材料的研究[J].化学建材, 2004 (2) :22-24.

水相法氯化聚氯乙烯生产技术研究 第6篇

1 氯化聚氯乙烯的生产方式

氯化聚氯乙烯 (CPVC) 是聚氯乙烯 (PVC) 跟氯气经过氯化反应后生成的无规高分子材料, 生产氯化聚氯乙烯 (CPVC) 的方法主要有三种:溶液法、气 (固) 相法和水相悬浮法。

1.1 溶液法。

溶液法是一种很传统的氯化聚氯乙烯的生产方法, 它是将聚氯乙烯经过氯苯、四氯化碳或四氯乙烷溶化在卤代烃中, 成为均相溶液后再添加一定量的引发剂或者光催化, 再合适的温度下添加氯进行氯化反应。通过这种方式生产的氯化聚氯乙烯是均质氯化聚氯乙烯, 通常被应用于生产高级耐腐蚀涂料、工业滤布等。这种生产方式让氯化聚氯乙烯的稳定性和机械性非常差, 且工艺流程很长, 容易污染环境, 因此一直没有很广泛的运用。

1.2 气 (固) 相法。

气 (固) 相法还是一种不是十分成熟的氯化聚氯乙烯的生产方法, 它是将聚氯乙烯粉料, 在干态状态下放在带有捕集器的固定床或流化床内, 通过紫外光或单质氟进行氯化反应。这种生产方法的特点是工艺流程短, 成产成本低, 便于操作。但是这种生产技术对于流化床的要求非常高, 氯化设备也很复杂, 整个氯化过程控制不当, 就会导致生成的氯化聚氯乙烯质量非常差。

1.2 水相悬浮法:

1.2.1工艺原理。水相悬浮法是最常用的氯化聚氯乙烯生产方式, 它是将粉末状的聚氯乙烯悬浮在水中, 添加助剂后进行氯化反应。其生产过程包括氯化、脱酸水洗、中和水洗、离心、干燥、过筛、计量和包装等, 每一步都缺一不可。1.2.2工艺特点。水相法生产氯化聚氯乙烯的最大特点就是工艺流程简单, 生产成本低, 整个过程容易控制, 安全性高;其次, 通过这种方法生产出的产品耐热性、机械性能都非常好, 应用范围更广泛;污染小, 可进行大规模生产也是水相法的一大特点之一。1.2.3工艺流程示意图, 见图1。

2 水相法氯化聚氯乙烯生产技术

2.1 国内水相法氯化聚氯乙烯生产技术。

由于国内的水相法氯化聚氯乙烯生产技术还不成熟, 人们也一直在研究更好的方法, 提高水相法氯化聚氯乙烯生产技术。吴培英通过正交试验和反复试验对这种方法做了详细研究, 通过尝试改变助剂的种类和用量, 在生产过程中对反应温度、氯化介质浓度、液固相比例等做适当调节, 通过数据记录, 了解最合适的生产方式。李慧君等是将聚氯乙烯树脂作为生产原料, 但是他们对生产方式做了改变。通过热引发水相悬浮法生产氯化聚氯乙烯, 并对氯化的反应温度、压力、引发剂添加量等条件进行了详细记录, 他们研究发现, 将反应温度控制在85~145℃, 压力应该在0.1~0.55 MPa, 引发剂的添加量控制在0.02%~0.25%左右, 生产的氯化聚氯乙烯质量最佳。

2.2 国外水相法氯化聚氯乙烯生产技术。

水相法氯化聚氯乙烯生产技术已经在国外应用非常普遍, 国外的水相法氯化聚氯乙烯生产技术比国内的要先进很多, 但是国外的研究者从未停止对水相法氯化聚氯乙烯生产技术的研究。Tadokoro研究发现, 如果聚氯乙烯树脂原料有平均粒度和孔隙率, 那么在氯化过程中树脂不会存在流动性的问题。Cinadr研究发现, 用有机过氧化物催化剂代替光学催化剂可以生产出性质更优越的氯化聚氯乙烯。

2.3 国内外水相法氯化聚氯乙烯生产技术对比。

国内的水相法氯化聚氯乙烯生产技术与国外相比, 存在很大的差距。国内的氯化聚氯乙烯的含氯质量分数最高只能达到68%, 但是国外的氯化聚氯乙烯的含氯质量分数最高可达到76%, 国内外水相法氯化聚氯乙烯生产技术在氯含量上存在很大的差距。国外的水相法氯化聚氯乙烯生产技术更加注重氯化反应机制的研究, 并有大量的研究成果, 国内的与之比较在这方面显然差距较大。国内外水相法氯化聚氯乙烯生产技术在工艺研究深度、工艺环保等方面都存在很大的差别, 国内的生产技术要想达到先进水平还需要不断加大研究力度。

3 水相法氯化聚氯乙烯生产技术的发展前景

我国的水相法氯化聚氯乙烯生产技术整体来说还比较落后, 但是随着氯化聚氯乙烯的市场需求不断增加, 只有不断提高氯化聚氯乙烯的生产技术, 才能满足市场的需求。因此, 未来应该加大对水相法氯化聚氯乙烯生产技术的投入力度, 研究更加先进的生产技术, 改善生产过程中存在的不足, 做好氯化聚氯乙烯的市场宣传, 让氯化聚氯乙烯的知名度和生产技术不断提高, 成为被大众所接受的产品。

结语

目前, 不管是国内还是国外, 对于氯化聚氯乙烯的需求逐年增加。虽然我国的氯化聚氯乙烯需求在现价段每年还只有几千吨, 但是随着社会的发展, 氯化聚氯乙烯的优越性定会被人们所熟知, 到时候的需求量一定会剧增。因此, 要不断提高氯化聚氯乙烯的生产技术水平, 通过先进的技术, 生产出让消费者满意的产品, 氯化聚氯乙烯的市场才会更加广阔。

摘要：本文简要说明了水相法氯化聚氯乙烯的几种生产方式, 对国内外水相法氯化聚氯乙烯的生产技术问题进行分析对比, 并探讨解决问题的方法, 以供参考。

关键词：水相法,氯化聚氯乙烯,生产技术

参考文献

[1]鲍洁, 宋宏宇, 袁向前.水相法制备氯化聚氯乙烯树脂工艺[J].上海化工.2013 (05) .

氯化聚乙烯 第7篇

目前,世界上主要有三种工艺生产1-己烯,即乙烯齐聚工艺、乙烯三聚工艺及Sasol抽提工艺[2]。乙烯齐聚工艺是传统的1-己烯合成工艺,该工艺首先通过乙烯齐聚生产得到一系列α-烯烃,再经过分离得到目标产物1-己烯,通过该方法制取的目的产物产率不高,一般为12%～19%左右。而在乙烯齐聚技术中,综合催化剂活性、工艺条件、1-己烯收率,以及1-己烯产品纯度,乙烯选择性三聚工艺均具有较大优势,代表了1-己烯生产技术的发展方向。

与其他齐聚工艺的催化剂相比,铬系催化剂具有催化剂活性高、1-己烯选择性好等优点,国外诸多公司如SK Energy[3]、Exxonmoble[4]、Sumitomo[5]、Chevron-Phillips[6]和Shell[7]等都开展了1-己烯催化剂的研究,并取得了显著进展,但是上述都是基于可溶性的有机酸铬为金属活性中心进行的相关研究,对于溶解性较差的CrCl3(THF)3则鲜见报道,研究结果一致表明,乙烯三聚反应是在溶液中的均相反应过程,因此,对于溶解性较差的CrCl3(THF)3在乙烯三聚反应的有效性有待于进一步验证。本工作以CrCl3(THF)3作为金属活性中心,与三乙基铝、2,5-二甲基吡咯和含氯助剂组成四元催化体系,就其在催化乙烯三聚方面的性能做了相关评价实验,考察了反应体系中Cr离子的浓度、配体N/Cr摩尔比以及烷基铝助剂/Cr摩尔比对催化剂性能的影响。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

CrCl3(THF)3(分析纯),北京百灵威科技有限公司;乙烯(聚合级),北京燕山分公司化工一厂提供;吡咯(分析纯),日本三菱公司;三乙基铝(TEA分析纯),Burris-Druck公司;庚烷(分析纯),北京益利化学品公司,经分子筛浸泡处理;四氯乙烷(分析纯),国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

恒温反应浴,河南巩义市予华仪器有限公司生产;乙烯齐聚模拟装置,北京先达力石化科贸有限公司制造;7890A型气相色谱仪,Agilent Technologies公司生产。

1.3 乙烯三聚实验方法

将催化剂体系四组分分别溶于适量无水庚烷中,配制成一定浓度的庚烷溶液,备用。聚合步骤:试验采用容积为500 mL反应釜,电动搅拌,油浴加热。每次试验前,先将反应釜洗涤、加热抽真空和高纯氮置换处理。依次加入四种催化剂组分,并在设定温度及压力下通入乙烯,引发三聚反应。反应结束后,停止通入乙烯,并终止反应。反应产物计量后过滤,液相产物用质量分数为10%的稀盐酸溶液中和,再用气相色谱仪进行分析。

2 结果与讨论

2.1 铬离子浓度变化对反应结果的影响

从表1中结果可以看出:反应体系中一定量的有效浓度催化剂是催化反应得以顺利进行的必要条件,在试验数据范围内随着铬离子浓度的增加,反应液中C6含量存在极值,反应液中C8和C10及以上组分的选择性随着催化剂浓度的增加也有所升高。

由图1中结果可以看出,当反应体系中铬离子浓度在1.8×10-4 ～3.5×10-4 mol/L时,铬离子浓度的改变对1-己烯正构率影响不是很大,1-己烯正构率均在98.5%左右。但从图2中可知,随着铬离子浓度的增加,以Cr计的催化剂活性下降得比较明显。由此认为,反应体系中铬离子浓度并不是越高越好,当铬离子浓度过高时,单位体积内活性中心的数量也随之增加,由于溶解在溶剂中的乙烯单体受到扩散、传质过程的影响,使得金属活性中心不能完全发挥作用,此外还增加了一次催化循环后的产物1-己烯继续参与反应的机会,这样就在一定程度上增加了C8及C10以上重组分的含量。

2.2 含氮化合物用量改变对反应结果的影响

该催化体系由四种组分组成,其中三价过渡金属铬离子是反应的活性中心,含氮化合物如2,5-二甲基吡咯是催化剂的配位体,属于给电子配体。在催化过程中含氮化合物与金属中心配位,能够改变金属中心的化学环境,对金属中心能够实现有效的催化过程具有不可低估的作用。含氮化合物主要考察方法如下:在其他三组分比例相对不变的前提下,考察不同用量的氮化合物对试验结果的影响。

由表2中数据可以看到,随着N/Cr比例的增加,反应液中C4、C6、C8的收率均呈先减小后增加的趋势,而反应液中C10以上重组分的选择性总体呈现增加的趋势。

从图3和图4中结果可知,随着N/Cr比的变化,反应液中C6选择性和C6中1-C6的含量均有不同程度的改变;而对催化剂活性而言,随着含氮化合物用量的增加而增加,在N/Cr比为5.2时达到2.48×105 g产品/(gCr·h)。这是由于,六配位的金属铬中心为八面体构型,含氮配位体占据其中的三个配位键,另外三个则提供给乙烯分子。由此可知,铬中心与含氮配位体可有两种配位方式:一种为三个含氮配位体占据相互垂直的三个配位键称之为立体配位,而另一种三个含氮配体占据三个位于同一平面的配位键称为平面配位,而且这两种配位方式之间可以相互转化。研究表明:当铬的配位方式为立体配位时不需要促进剂氯化物即可得到具有较高活性的催化剂活性及三聚选择性[8,9],因此,适当比例的N/Cr可以有效提高催化剂的活性。

由上述结果可知:含氮化合物用量的增加对1-己烯正构率略有改善,而催化剂活性则可以得到大幅度提高,考虑到催化剂体系的经济性,N/Cr比为3～5之间即可。

2.3 烷基铝用量对实验结果的影响

从表3数据可知,铝的存在对反应过程也起着决定性作用,随着Al/Cr摩尔比的增加,1-己烯的收率呈先增加后减小的趋势,C8和C10以上组分的含量也有增加的趋势。

图5和图6中的结果可知,随着三乙基铝用量的增加,催化剂活性和1-己烯的选择性都存在极值,都在Al/Cr比为42左右达到最大。随着Al/Cr摩尔比的进一步增加,反应体系中重组分及固体聚合物的生成量显著增加,比例越高越明显。这是因为在一定范围内,适当增加三乙基铝的用量,反应提体系中会形成更多的活性中心,使得乙烯单体更容易与催化剂发生反应,因此,催化剂活性也随之逐渐增加;但是进一步增加三乙基铝用量时,超过了体系中三聚反应所需要的量,并由此而引起体系中生成较多的聚合物。因此,考虑到整个催化过程的经济性,Al/Cr比不是越高越好,在实验数据范围内Al/Cr比40左右时1-己烯收率最大,与此同时,固体聚合物的量也相对较低。

3 结 论

(1)采用CrCl3(THF)3与2,5-二甲基吡咯、AlEt3及四氯乙烷组成的四元催化体系,具有较好的乙烯三聚活性,C6选择性可达98.5%以上。

(2)铬离子浓度为1.8×10-4 mol/L时,催化剂活性为2.48×105 g 产品/(gCr·h);随着铬离子浓度的增加,以铬计的催化剂活性明显降低。

(3) 实验结果表明:N/Cr比为3.9时1-己烯正构率达到97.7%,催化剂活性为1.9×105 g 产品/(gCr·h);催化剂活性随着N/Cr比的进一步增加而增加,在N/Cr比为5.2时达到2.48×105 g 产品/(molCr·h),1-己烯正构率变化不大。

(4) Al/Cr比对实验结果的影响为:在Al/Cr 比为42左右乙烯三聚反应效果较好,三聚催化剂活性及产品选择性都较好,但进一步增加Al/Cr比产物中聚合物量会明显增加。

摘要：以CrCl3(THF)3作为金属活性中心,烷基铝为助催化剂,研究评价了反应体系中Cr离子的浓度、N/Cr摩尔比以及Al/Cr摩尔比对催化剂性能的影响。研究结果表明:该催化剂具有较高的乙烯三聚催化活性,催化剂活性可达2.48×105g产品/(gCr.h),1-己烯正构率大于98.5%。

关键词：乙烯,三聚,1-己烯,CrCl3(THF)3

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