[發明專利]一種超高分子量氯化聚乙烯及其制備方法、裝置和應用

在審

• 申請號: 201710671704.5
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107266614A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 白杰
• 申請（專利權）人: 杭州新元化工技術開發有限公司
• 主分類號: C08F10/02
• 分類號: C08F10/02;C08F8/22;C08L23/28;C08L91/00;C08K13/02;C08K3/04;C08K3/26;C08K5/14;B01J10/00;B01J19/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 劉奇

技術領域

本發明涉及聚合物的技術領域，特別涉及一種超高分子量氯化聚乙烯及其制備方法、裝置和應用。

背景技術

氯化聚乙烯(CPE)是聚乙烯與氯發生取代反應而制得的彈性體，具有優良的耐候性、耐老化性、耐油性、耐化學藥品性和阻燃性，主要用作合成樹脂的抗沖擊改性劑和特種合成橡膠。目前市售的CPE分子量均為80000～200000，常規分子量的CPE用途廣泛，但由于是飽和性結構，難以實現高密度交聯，因此制品的機械強度較低。

傳統的氯化聚乙烯的制備方法為水相法，制備過程中將聚乙烯懸浮于水中，加入氯氣在一定的條件下進行反應而制得，由于反應過程中產生的氯化氫溶于水，反應結束后會形成5％左右的稀鹽酸，因為副產鹽酸濃度太低，無回收利用價值，需要中和處理后排放，容易造成環境污染，且造成整個制備過程氯利用率較低。

目前并沒有超高分子量氯化聚乙烯的相關報道。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種超高分子量氯化聚乙烯及其制備方法、裝置和應用，本發明提供的制備方法步驟簡單、成本低、氯利用率高、得到的副產物鹽酸濃度高，可循環利用；且將制備的超高分子量聚氯乙烯應用于合成橡膠中，可以提高橡膠的拉伸強度。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種超高分子量氯化聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：

將粘均分子量為1000000～6000000的聚乙烯和氯化反應液混合，得到反應體系；

向所述反應體系中通入氯氣，進行氯化反應，得到超高分子量氯化聚乙烯；

所述氯化反應過程中，將產生的水蒸氣和氯化氫排出進行冷凝，得到副產物鹽酸。

優選的，所述氯化反應液為質量濃度為22～26％的鹽酸溶液；

所述氯化反應液中還包括分散劑、引發劑、表面活性劑和懸浮穩定劑；

以鹽酸溶液的質量為基準，所述氯化反應液中分散劑的質量含量為0.03～0.085％；引發劑的質量含量為0.001～0.005％；表面活性劑的質量含量為0.01～0.05％；懸浮穩定劑的質量含量為0.02～0.05％。

優選的，所述分散劑為疏水性白炭黑和/或聚甲基丙烯酸鈉；

所述引發劑為兩種或兩種以上過氧化物的混合物；所述過氧化物在90℃和135℃下的半衰期為0.5～2小時；

所述表面活性劑為非離子表面活性劑；

所述懸浮穩定劑為聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯醇。

優選的，所述聚乙烯和氯化反應液的質量比為1:3～8。

優選的，所述氯化反應優選依次包括第一氯化和第二氯化；

所述第一氯化的溫度為70～120℃；所述第一氯化的壓力為0～0.2MPa；

所述第二氯化的溫度為120～138℃；所述第二氯化的壓力為0.2～0.6MPa；

所述氯化反應的總時間為2.5～4h。

本發明提供了一種制備超高分子量氯化聚乙烯的裝置，包括反應器(1)，所述反應器(1)上設置有氯氣進口和氣體出口；

進口與所述反應器(1)氣體出口相連的冷卻器(2)；所述冷卻器(2)上端設置有氣相出口；所述冷卻器(2)下端設置有液相出口。

優選的，所述反應器(1)為搪玻璃反應器；

所述冷卻器(2)為降膜石墨冷卻器或搪玻璃冷卻器。

本發明提供了一種利用上述方案所述的裝置制備超高分子量氯化聚乙烯的方法，其特征在于，包括以下步驟：

將粘均分子量為1000000～6000000的聚乙烯和氯化反應液加入反應器(1)中，由氯氣進口向反應器(1)中通入氯氣進行氯化反應；

氯化反應產生的水蒸氣和氯化氫進入冷卻器(2)中進行冷凝，冷凝得到的鹽酸自冷卻器(2)的液相出口排出。

本發明提供了上述方案所述制備方法制備的超高分子量氯化聚乙烯，其特征在于，所述超高分子量氯化聚乙烯由粘均分子量為1000000～6000000的聚乙烯制備得到；所述超高分子量氯化聚乙烯的氯含量為25～40wt％。

本發明提供了上述方案所述超高分子量氯化聚乙烯在合成橡膠中的應用。