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氯化聚乙烯用途及其生產方法

  氯化聚乙烯用途及其生產方法

  對於氯化聚乙烯(CPE)來講,它是由聚乙烯(PE)經氯化製得的一種高分子材料。根據其含氯量、殘餘結晶度及其它技術特征,CPE產品可分為樹脂型和橡膠型。性能與所用原料聚乙烯的分子質量、產品中氯含量及分子結構有關。CPE分子結構中不含不飽和雙鍵並接入含氯基團,且氯原子也是沿著聚乙烯鏈無規分布在分子結構中,所以產品具有穩定的化學結構,優良的耐熱、耐老化性、阻燃性、耐寒性、耐油性、耐候性、自由著色性、耐化學藥品性、耐臭氧性和電絕緣性及良好的相容性和加工性等。它在塑料、建材、電氣、醫藥、農業、橡膠、油漆、顏料、輪船、造紙、紡織、包裝及塗料等行業都具有廣泛的應用,其開發利用前景非常廣闊。

  2 CPE的主要用途

  CPE作為一種新型的高分子材料,在塑料、建材、電氣、醫學、農業、橡膠、油漆、顏料、輪船、造紙,紡織、包裝、塗料以及鋼材等諸多領域有著廣泛的應用。

  1)在塑料中的應用。由於CPE和各種高分子材料具有良好的相容性,可作為聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)等塑料的改性劑。CPE作為硬質PVC的改性劑,可以改善PVC的抗衝擊性、耐候性和加工性,製造擠出片材、管材、建材、板材、注射管材和電器零部件等。CPE作為軟質或半硬質PVC改性劑,也可改善其耐濕性、電氣性、手感性和加工性,被用於製作電線、家電外殼、防腐襯裏、電器零部件、電纜護套、軟管、墊圈、電工膠布、防水卷材、薄膜和粘膠帶等。經CPE改性的PVC,脆性溫度可低到-40℃,且耐候性、耐熱性和化學穩定性也遠遠超過用其它產品改性的PVC,因此在建材、水利、通訊等行業廣泛應用。

  2)在塗料中的應用。從分子量為幾千、含氯量為60%到分子量為數萬乃至幾十萬,含氯量為30%-50%的CPE都可用於塗料。它廣泛用於船底塗料、化工廠鋼架、橋梁、貯槽等金屬構件的防鏽塗料。也可製成溶液塗料、乳液塗料和粉末塗料,用於橡膠、塑料、纖維和金屬材料的塗層和地板塗料等。

  3)在橡膠中應用。CPE與乙丙橡膠(EPR)、天然橡膠(NR)、異戊橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)和聚氨酯(Pu)等有良好的相容性,摻混後可提高各類橡膠的加工性能及改善物理機械性能。改性的橡膠可製成電線、軟管、密封材料、墊圈、機器配件及阻燃運輸帶等。CPE作為基料製得的硫化橡膠在耐磨損、介電性能、耐熱、耐老化、耐油性等方麵比氯丁橡膠好,類似於乙丙橡膠、天然膠、異戊膠和丁腈橡膠,成本低於氯丁橡膠、丁腈橡膠。主要用於電線電纜工業、汽車工業、耐高溫耐油膠管、軟管、傳動帶及運輸帶等。CPE還可與普通橡膠共混加工,使加工出的橡膠製品具有強度高、耐磨耗、耐熱、耐化學藥品、難燃自熄、耐低溫等優良性能。

  4)在防水卷材中的應用。CPE可用作防水卷材,性能與氯磺化聚乙烯(CSM)、乙丙橡膠(EPDM)防水卷材性能相似,-30℃至-20℃仍能保持良好的彈性。

  5)在各種接枝共聚物中的應用。CPE可以通過接枝共聚的方法製備VC―CPE和ACS。而ACS是一種性能優良的新型工程塑料,阻燃性、耐候性能均優於ABS樹脂,被用於汽車、輪船、建築材料和家用電器等上。

  6)其它應用。CPE加到燃料油中可降低凝固點,充當齒輪油的添加劑可提高油的耐壓能力,添加到切削油、鑽孔油中可提高工具的使用壽命;CPE可用於製造橡塑共混仿革鞋底、微孔鞋底、仿牛皮鞋底、建築用防水膠片、耐酸耐油膠管膠輥、阻燃高壓帽和難燃耐磨輸送膠帶等。

  3 CPE生產方法

  CPE的生產方法主要有水相懸浮氯化法、溶劑法、固相氯化法和鹽酸相懸浮氯化法幾種。工業生產方法主要采用水相懸浮氯化法。

  1)水相懸浮氯化法。該法由德國赫斯特公司首先開發成功,在5%-20%PE水懸浮液,6-8%氯化銨(或硫酸)水懸浮液或0.5%-2.0%氯化鈣懸浮液中氯化,反應到所要求的氯含量後,停止通氯。經離心或過濾分離得到CPE產品。氯化過程中加入溶脹劑、防粘劑、分散劑、引發劑、消泡劑和防靜電劑。為了防止顆粒附聚、氯化不均勻,也可采用二步法進行氯化。一步在低於HDPE軟化點(110℃)的溫度下氯化,氯含量達到10%-20%時,在140℃進行第二步氯化。若要製得氯含量大於6O%的CPE可采用三步法。水相懸浮法CPE產品的氯分散均勻性決定於原料PE的粉碎程度,采用高分散聚乙烯,在1MPa壓力下進行氯化,可製得氯化程度高且均勻穩定的CPE產品。該法是目前國內外生產CPE的主要方法。優點:具有操作平穩、氯氣利用率高,產品含量穩定,後處理容易,對設備要求較低,生產成本低,產品質量好,適用於大規模生產。缺點:由於用水作為氯化介質,副產的大量稀鹽酸回收利用困難,隻能用堿或石灰等中和後排放(浪費資源,增加生產費用);該工藝廢水排放量大,設備腐蝕嚴重,產品易變色。

  2)溶劑氯化法。該法是工業生產CPE方法,由英國ICI化學公司研發成功。它是在一定壓力和溫度下,將聚乙烯樹脂(PE)溶解在鹵代烷烴、氯苯等有機溶劑中,加入引發劑,升溫通氯進行反應得到產品。優點:工藝條件溫和,操作工藝成熟,所得CPE產品的氯含量可達60%-90%,產品中氯分布較均勻。可用於生產高氯含量及高結晶度的CPE產品。缺點:使用的溶劑對人體有毒,對大氣臭氧層易造成破壞,環境汙染嚴重、溶劑回收和產品後處理工藝繁雜,設備費用高、產品中殘留的溶劑難於除淨,影響產品的質量和用途;生產效率低,不宜大規模生產(已淘汰)。

  3)固相氯化法。用氯氣或氯和氮的混合氣作氯化劑對固體高密度聚乙烯進行氯化,用季銨鹽類作防靜電劑。先在大於l10℃進行氯化,後在l10-140℃繼續氯化到要求的氯含量。該工藝是在幹燥的反應體係中進行的,因此設備腐蝕性小,後處理工藝相對簡單,並且此氯化工藝既適用於氯化高密度聚乙烯,同時也適用於氯化低密度聚乙烯。低密度的須將低密度的聚乙烯經過處理,使它變成溶脹狀態後才能氯化。所以,該法已成為當前國內外聚乙烯氯化改性的研究方向。它又可分攪拌床和流化床兩種生產工藝:①攪拌床固相氯化工藝。它是將高密度聚乙烯粉末以固相投入攪拌式反應釜中,在攪拌狀態下通入氯氣,能獲得含氯量不等的產品。②沸騰床固相氯化工藝。該工藝是在沸騰床反應器中使聚乙烯粉固體顆粒懸浮於氯氣氣流之中,在一定溫度和引發劑存在的條件下,發生氯化反應生成CPE。該氯化工藝可根據用戶的需求,生產不同氯化程度、不同粘度指標的CPE產品。

  4)鹽酸相懸浮氯化法。該法是水相懸浮氯化法的一種改進工藝,由德國赫斯特公司開發成功。聚乙烯在配料槽中用20%左右的鹽酸配製成鹽酸相懸浮液,進入氯化釜。在冷卻/加熱係統精確控製下,按預定的程序通入液氯進行氯化反應。反應完成後,用平麵轉盤真空過濾機連續脫酸,洗滌出料,脫出的25%鹽酸一部分循環,另部分可作為商品出售。脫酸後的濕料連續進入哈氏合金螺杆篩網離心機,經幹燥等工序處理後得成品。優點:該法省去了水洗和破洗兩道工序,節能效果顯著,所得產品白度高,顆粒均勻,含氯量均勻,不含鹽;因采用通氯方式,避免了氯氣對搪瓷反應釜的氣蝕現象,使得反應釜壽命提高;能回收25%的副產品鹽酸,廢水排放量也少。缺點:對後處理設備的要求高,投資較大。

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時間:2018-10-31 編輯:admin 來源:未知 點擊:

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