改性高氯化聚乙烯材料的合成与应用.docx

改性高氯化聚乙烯材料的合成与应用孙礼申(浙江奉化市裕隆化工新材料有限公司,浙江奉化315500)摘要叙述了高氯化聚乙烯(HCPE)的研究进展,介绍了HCPE常见的合成方法、常用的改性添加剂和改性方法,阐述了各添加剂在改性HCPE时的作用,分析了HCPE的应用领域及其在应用中存在的问题和解决方法。关键词高氯化聚乙烯;添加剂;改性中图分类号TQ325.1+2文献标识码A文章编号1006-6829(2007)03-0037-03常见的性能优良的防腐蚀涂料有酚醛防腐涂料、环氧防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、呋喃树脂防腐涂料、氯化橡胶类防腐涂料、氯磺化防腐涂料、过氯乙烯防腐涂料和高氯化聚乙烯等。其中高氯化聚乙烯(HCPE)是由聚乙烯(PE)经深度氯化,氯的质量分数在62%～70%的改性产品。HCPE基本上是线形饱和结构,以C—C单键为主链,键能较高不易断裂,且整个分子无活性基团,化学稳定性好[1,2]。分子链中无规则分布的氯原子是强极性基团,增强了材料的极性,有助于提高涂层附着力、强度、耐热性及抗溶剂性能,可广泛用于室内外设备的防腐、防水涂料。一种方法,对设备腐蚀较小,但是固相法制备的HCPE色泽差、质量不稳定,工程放大困难。如赵斌等以降解预处理后的高密度聚乙烯粉末体,在隔离剂存在下,在聚乙烯的熔点附近的温度下进行气固相氯化反应,制得HCPE。此反应为放热反应,易局部过热而发生物料粘结,甚至炭化,隔离剂的存在也会影响产品的性能[7,8]。1.2改性添加剂HCPE分子链段中存在极性基团,分子间的作用力较大,系脆性树脂,漆膜柔韧性差,受外力时易脆裂剥落,为更好的满足使用要求,需要对HCPE防腐蚀涂料进行改性。常用的添加剂有:溶剂、改性树脂、增塑剂、稳定剂、防锈剂、填料等。1.2.1溶剂溶剂对树脂的溶解性至关重要,对涂层的外观和性能也有很大的影响。HCPE不溶于脂肪烃和醇类溶剂,能溶于芳香烃、卤化烃、脂类及酮类溶剂。常用的溶剂有二甲苯、醋酸丁酯和高沸点芳烃溶剂等。在南方,雨水多、空气湿度较大,可加入具亲水性的丙二醇醚等溶剂,在溶剂挥发干燥过程中带走部分水汽,以提高漆膜对被涂物件的附着力。为了获得满意的溶解力及挥发成膜效果,往往采用混合溶剂。1.2.2增塑剂由于HCPE的硬质脆性,需要用其他的树脂拼用或加入增塑剂[9]。常用的改性树脂有热塑性丙烯酸树脂、醇酸、环氧酯树脂和醛酮树脂等[10]。柔软玻璃化温度较低的聚丙烯酸树脂对HCPE产生内增塑作用,提高改性聚合物的机械性能,并改1合成与改性1.1合成方法HCPE的制备方法有溶液法、固态法[3,4]、水相法[5]。上世纪60～70年代,英、意、日、美等国采用溶液法生产HCPE系列产品,用此方法氯化,氯原子在分子链上呈均匀分布状态,产品溶解性好,溶液透明度高,漆膜表面光亮、平整,但生产工艺复杂、成本高,产品价格昂贵,尤其是溶液法生产工艺受到“蒙特利尔”国际公约的限制。国外一些大公司相继开发了水相法生产工艺,国内的安徽省化工研究院等也开发了水相法生产工艺,并已较好地应用于工业生产中[6]。但水相法的缺点是体系中存在HCl,对设备腐蚀严重,同时产生低含量的盐酸,提高了三废处理成本。固相法制备HCPE也是解决溶液法存在缺点的收稿日期:2007-03-28;修回日期:2007-04-13孙礼申改性高氯化聚乙烯材料的合成与应用综述·38·善涂层外观[11];聚甲基丙烯酸甲酯提高了涂膜丰满度和保光度。改性树脂还能较好改善漆膜的耐溶剂性,提高漆膜、干膜厚度及附着力,增加光稳定性等。氯化石蜡是HCPE中应用较多的增塑剂,加入后漆膜硬度降低脆性变小、不易粉化、耐冲击强度增大、附着力提高[12]。丁筠等人研究了氯磺化聚乙烯弹性体(CSM)改性HCPE防腐涂料的微观结构及改性涂料的漆膜性能,结果表明CSM加入量在一定范围内可形成分散相包藏结构[13]。与传统的氯化石蜡改性相比,CSM改性HCPE防腐涂料效果明显,并且由于包藏结构的存在,使改性涂料的漆膜具有良好的柔韧性,同时防止漆膜的附着力下降。1.2.3抗锈剂加入三聚磷酸铝后,能提高HCPE的带锈防腐的性能[12]。除锈反应是利用三聚磷酸铝在涂料的涂1.2.6其他辅加钛合金和环氧树脂能使涂料的漆膜外观、粘度、细度、干燥时间、附着力、柔韧性、固形物含量、漆膜厚度、耐有机溶剂、耐酸碱盐,涂料寿命和耐温耐寒等性能提高。汪少芸等以增塑剂、除锈剂和钛合金等改性的HCPE具有耐强酸、强碱、盐水和盐雾等,抗老化性能达到国家标准的5倍[12]。在HCPE中添加环氧沥青在混凝土设备和钢结构上使用,可提高HCPE的抗老化性、机械强度、抗渗性和耐候防水性能[15]。添加散剂和防沉剂,如有机膨润土、气相二氧化硅和氢化蓖麻油等,可防止和改善HCPE防腐漆内各种颜、填料的沉淀结块[10]。1.3改性方法