[發明專利]一種氯化聚氯乙烯CPVC樹脂的微波輻射熔體法氯化生產方法

有效

• 申請號: 201510160276.0
• 申請日: 2015-04-07
• 公開（公告）號: CN104761666B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 肖金亭;任廣鴻
• 申請（專利權）人: 肖金亭
• 主分類號: C08F14/06
• 分類號: C08F14/06;C08F8/20;C08L27/24
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本發明涉及高分子新材料、新工藝技術領域，尤其涉及氯化聚氯乙烯CPVC樹脂的一種獨特的生產方法，即采用雙螺桿擠出機內饋入微波同時注入液氯快速氯化聚氯乙烯PVC樹脂的熔體法氯化方法。

背景技術

聚氯乙烯(英文Poly Vinyl Chloride簡稱PVC)是由氯乙烯VCM單體聚合而成的一種重要的通用熱塑性樹脂。從1835年法國Regnauk發現氯乙烯到1935年Bitterfeld實現乳液聚合及1940年Goodrich創建懸浮聚合，聚氯乙烯工業化生產才開始飛速發展，目前世界上PVC消費量僅次于聚乙烯PE排第二位，我國曾經相當長時間內，其產量一直居于塑料工業首位，我國現在規模2500萬噸，2013年實際產量達到1300萬噸。作為高分子材料，由于原料70％來源于電石及氯堿鹽化工，是唯一可以不依賴于石油化工的塑料，其產業在世界石油價格風云變幻的今天具有相當大的競爭力及國家戰略意義。

氯化聚氯乙烯(英文Chlorinated Polyvinyl Chloride簡稱CPVC)是聚氯乙烯PVC樹脂進一步氯化改性的產品，聚氯乙烯PVC樹脂經過氯化后，由于分子鏈中直徑較小的氫原子被直徑較大的氯原子取代，空間位阻增大，分子鏈排列的不規則性增加，使得氯化后的產品氯化聚氯乙烯CPVC的極性、溶解性、化學穩定性增加，也提高了材料的耐熱性及耐酸、堿、鹽、氧化劑等的腐蝕性能，氯化聚氯乙烯CPVC樹脂的熱變形溫度和機械性能均有大幅度提高，氯化后的CPVC其氯含量由PVC的56.8％提高到65％～73％，理論含氯量最高可達73.2％。由于氯化聚氯乙烯CPVC樹脂具有卓越的耐高溫、抗腐蝕、阻燃性及高機械性能，而且與其他熱塑性工程塑料比較，價格相對較低，因此氯化聚氯乙烯CPVC大量應用于建筑領域的冷、熱水輸送及工業管道輸水系統、高壓電力電纜套管、異型材門窗等建材，飛機、火車、汽車、船舶等交通工具內的裝飾材料，化工領域使用的塔、槽、罐、管、閥等產品，應用前景十分廣闊。

一般地，國際上常見的氯化聚氯乙烯CPVC有溶劑法、氣-固相法、水相懸浮法氯化生產方法。

溶劑法是最早采用的制備氯化聚氯乙烯CPVC的方法，西德AG·Farben公司首先采用溶劑法生產。該工藝比較成熟，其主要工藝過程是將聚氯乙烯PVC樹脂溶解于氯仿或四氯化碳溶劑中再通入氯氣進行氯化，溶劑法生產的氯化聚氯乙烯CPVC比較均勻，產品具有良好的溶解性能，非常適合用作涂料、黏合劑等。但是，該方法生產的產品熱穩定性和機械性能較差，不能用于制作包括管材在內的硬制品，同時，由于使用氯仿或四氯化碳等有機溶劑，毒性大,回收困難，造成環境污染，該法基本上被淘汰。

氣-固相法由西德勞倫爾公司1958年首先予以報導，是常壓下將干燥后的PVC樹脂放入反應釜或流化床內，直接通入氯氣或液氯進行氯化反應，需要用特殊方法聚合的疏松型的聚氯乙烯PVC樹脂粉末才能實現氯化。專利CN104250324A氣固相法在一個反應器中多次循環交替通氮氣、氯氣氯化，近年來，為了加速氯化反應及提高CPVC樹脂產品含氯量，在氣-固相法的基礎上有采用紫外光照射催化、低溫等離子體輻射催化的氯化法，如專利CN102786610A利用流化床紫外光引發氯化；專利CN103497264A利用低溫等離子體活化聚氯乙烯CPVC樹脂粉末表面然后氯化的間歇性氯化方法，沒有用低溫等離子體活化氯氣，效果不好，工業化可操作性差；專利CN102199230B在多層流化床反應器中利用低溫等離子體同時活化PVC及氯氣，連續性尚好，但是對高濃度、高氣壓的氯氣產生低溫等離子體比較困難；專利CN102161718B及專利CN202016967U利用兩個并列的流化床交替使用變間歇為準連續的方法，同時用低溫等離子體活化PVC及氯氣；專利CN101831021B利用湍流流化床、紫外光引發氯氣氯化；專利CN101649010B用噴動流化床、低溫等離子體氯化等。均是在流化床中需要特殊聚合方法生產的疏松型聚氯乙烯PVC樹脂粉末才能進行氯化反應，我國常規聚合方法生產的疏松型聚氯乙烯PVC樹脂由于氯氣不易滲透進粉末樹脂內部氯化反應不能進行完全，CPVC產品含氯量達不到高標準要求，由于氯化過程屬于放熱反應，采用氣-固相法氯化時反應熱難以及時導出，物料結塊、變色、反應時間較長、造成CPVC產品降解、支化現象嚴重，產品機械性能難以達到要求，反應過程難以控制，粉末粒徑、物料厚度、流化床體積等諸多限制使得該方法難以實現規模化生產。