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氯化聚乙烯生产技术的研究进展
段继海;姜永刚;张自生
【摘要】氯化聚乙烯是一种新型的高分子弹性体材料,是将聚乙烯进行氯化而得的
一种改性产品.该文主要介绍了制备氯化聚乙烯三种不同的生产技术,即溶液法、悬
浮法、气固相法,并对这三种生产方式的优缺点进行了比较,结果表明:溶液法污染严
重,已基本被淘汰;悬浮法最成熟,应用最广泛;气固相法因其环保高效,最具发展潜力.
最后对氯化聚乙烯的主要应用进行了介绍.
【期刊名称】《合成材料老化与应用》
【年(卷),期】2018(047)003
【总页数】6页(P119-124)
【关键词】氯化聚乙烯;溶液法;悬浮法;气固相法;产品应用
【作者】段继海;姜永刚;张自生
【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,山
东青岛266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛266042
【正文语种】中文
【中图分类】TQ333.92
氯化聚乙烯(CPE)是通过取代反应将聚乙烯(PE)分子链中的氢离子取代为氯离子,
是聚乙烯的重要改性产品。氯化聚乙烯按照氯含量的不同[1],可以细分为塑性氯
化聚乙烯(氯含量为15%)、弹性氯化聚乙烯(16%~25%)、弹性体氯化聚乙烯
(25%~50%)、硬质氯化聚乙烯(50%~60%)和高弹性氯化聚乙烯(60%)。氯化
聚乙烯的氯含量一般在30%~45%,它的性能类似于橡胶,具有弹性;当其氯含
量低于30%时,它的性能接近于聚乙烯;当其氯含量高于40%时,它的性能与聚
氯乙烯类似[2]。
氯化聚乙烯的分子链结构可以看做是乙烯、氯乙烯、1,2-二氯乙烯的三元无规排
列的共聚物。氯化聚乙烯含有许多优良的特性,如耐热性、耐候性、耐化学腐蚀性、
阻燃性、导电性好以及机械强度高等,可广泛的应用在塑料、建材、化工、冶金、
电器、纺织、造船、涂料等方面,前景广阔[3]。
1氯化反应机理
聚乙烯的氯化反应机理主要由链引发、链传递、链终止三部分构成,其中链引发主
要有引发剂引发、紫外光引发、等离子体引发等引发方式。机理[4]如下:
链引发:
链传递:
链终止:
2氯化聚乙烯的生产技术
氯化聚乙烯的生产技术主要有溶液法、悬浮法、气固相法三种方式。溶液法是最早
开发的制备氯化聚乙烯的生产技术,现在已基本淘汰。悬浮法是最成熟的生产技术,
是目前主要的生产方式。气固相法国内外进行了大量的研究,但未大规模工业化,
是最有前景的生产方式。下面将分别介绍氯化聚乙烯的各种生产技术。
2.1溶液法
溶液法是将聚乙烯树脂溶于有机溶剂,如四氯化碳或三氯乙烷等,加入适量的引发
剂,如过氧化苯甲酸等,然后向反应釜内通入氯气,进行氯化反应。此反应温度较
低,约100℃~115℃,反应后的氯化溶液经水析、离心、干燥后除去溶剂即得到
氯化聚乙烯产品。生产工艺如图1所示。
文献[5]介绍了一种溶液法制备氯化聚乙烯的方法,在粉末状的聚乙烯原料中加入
了少量的氯化聚乙烯,目的是防止聚合物颗粒的相互粘结,将其溶解于加入其它溶
剂(如:四氯乙烷、三氯乙烷等)的四氯化碳溶剂中,加热通入氯气后,在装有大功
率搅拌器的反应器里进行反应。
1-溶解釜;2-反应釜;3-吸收塔;4-水析塔;5-离心机;6-干燥器图1溶液法的
工艺流程Fig.1Theproductionprocessofsolutionmethod
德国赫斯特公司的一项专利[6]提到将高压法聚乙烯粉末用惰性的有机稀溶液(例如
四氟化碳)溶解,然后通入氯气,该法比较简单可行。该法将低密度聚乙烯溶解于
溶液中,可以通过调节氯气的压力来决定在反应过程中是否存在乳状液;该公司另
外的一项专利[7]介绍了生产密度大于0.93的氯化聚乙烯产品的方式。该方式指出
聚乙烯在溶剂中进行氯化反应时,可以选用还原重金属化合物的有机金属化合物作
为催化剂,这样制得的氯化聚乙烯产品密度至少为0.93,如果用高密度聚乙烯作
为生产的原料,那么氯化聚乙烯产品的密度可控制在0.93到0.95。
谭魁龙等[8]提出了用环保经济的液体石蜡代替四氯化碳等有机溶剂的新方法。该
方法是将高密度聚乙烯在135℃的条件下,通过搅拌完全溶解于液体石蜡中并形
成均匀的溶液,继续保温1使高密度聚乙烯充分地舒展在液体石蜡中,反应后可
以生成二者彼此相互溶解的氯化石蜡和氯化聚乙烯。整个反应一直处于均相状态,
从而可制备氯分布均匀的氯化聚乙烯。
2.2悬浮法
悬浮法分水相悬浮法和酸相悬浮法,是将聚乙烯粉末悬浮在介质(如水或
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