一种pvc/hdpe增容用氯化聚乙烯、制备方法及其应用

文档序号:9283838阅读:1163来源:国知局
一种pvc/hdpe增容用氯化聚乙烯、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氯化聚乙稀制备领域,具体涉及一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙稀、制 备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展,单一的聚合物材料往往难以满足使用要求,而将两种或者 两种以上的聚合物共混,可以使不同性能的材料取长补短,改善单一材料的使用和加工性 能,从而制备综合性能优异的共混材料以适应不同的应用要求。
[0003] 要想获得具有良好性能的聚合物共混物,使共混物的各组分之间充分地混合均 匀,形成在宏观上不分离,在微观上又是非均相结构的多相体系。在此种微观多相体系中, 每一组分均已协调的方式对整个体系提供宏观性能,并仍能保持其大部分性能的独立性, 从而获得类似合金的优异协同效应。由于共聚的各聚合物组分的分子结构、极性、相对分子 量等的巨大差异,大多数聚合物是难以互容的非相容性体系,这是造成聚合物共混物严重 相分离的根源。不相容的聚合物共混物,随时间的延长,产生相分离,导致共混物性能不稳 定和劣化。因此,为了充分发挥聚合共混物的性能效果,必须选择一种能改善聚合物相容性 的物质(即增容剂)是十分必要的。
[0004] 不同聚合物相容必须具备以下四个条件之一:①溶解度参数相近;②导入互穿网 络结构;③具有部分相同的结构;④聚合物不同分子间要有相互作用的共价键、离子键、给 予一接受键或者氢键。而本项目中采用CPE作为增容剂主要是以③④作为理论依据。
[0005] PVC是目前使用最广的通用塑料之一,PVC具有价格便宜、电绝缘性好、优异的难 燃性能、综合机械性和耐化学品等优点。但是PVC树脂自身存在易分解、耐热、耐寒、耐老化 性差及强度不够高等缺点,其中维卡软化点仅为80°C左右(10N负荷),从而限制了其应用 范围。随着工业技术的飞速发展和人民生活水平的日益提高,对PVC制品性能提出了更高 的要求,PVC材料的耐热、耐老化性和机械强度越来越受到人们的关注。目前对PVC耐热改 性的方法有添加热稳定剂、交联、共混、共聚、氯化及加入玻璃纤维等,其中共混改性工艺简 单、可实施性强,特别适合于工业生产。
[0006] 高密度聚乙烯(HDPE)是一种结晶度高、非极性的热塑性塑料,维卡软化温度为 125~125°C,使用温度可达100°C,具有良好的耐热性、耐寒性,化学稳定性好,易加工,还 具有较高的刚性和韧性,可制成薄膜、管材、抽丝、周转箱和各种中空制品。
[0007] 由于其优异的性能、适中的价格和应用广泛,因此可以利用HDPE对PVC树脂进行 共混改性。
[0008] 但是,PVC与HDPE二者在性质上表现为极性与非极性,溶解度参数、内聚能密度差 别较大,它们也不存在其它的特殊相互作用力,也就是说它们是不能相容的,所以得到的共 聚物的凝聚态结构和性能都不会达到具有综合共混组分各自优点的PVC/HDPE高分子合金 材料,其简单的共混获得的共混材料性能较差,无使用价值。
[0009] 依据高分子共混改性的基本原理,必须在二者进行共混的过程中加入分别与共混 组分的结构各自相似(或各自相容)的接枝或嵌段共聚物,作为非反应性增容剂,以获得微 相分离、多相凝聚态的高分子合金的特征结构,从而在宏观上显示出综合共混组分各自优 点的良好性能。
[0010] 目前市面上普通的增溶剂难以满足要求,因此,研究开发一种PVC/HDPE增容剂迫 在眉睫。

【发明内容】

[0011] 为解决上述技术问题,本发明提供一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯,对PVC/HDPE 共混体系有良好增容效果。
[0012] 本发明还提供了一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的制备方法,采用两段氯化法 通过控制温度段的通氯量和反应时间,得到对PVC/HDPE共混体系有良好增容效果的氯化 聚乙烯。
[0013] 本发明还提供了一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的应用,作为PVC/HDPE增容剂 的应用。
[0014] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯,包括以下重量份的物质:
[0015]
[0016] 所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰;
[0017] 所述分散剂选自聚甲基丙烯酸钠;
[0018] 所述乳化剂选自氢化蓖麻油;
[0019] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的制备方法,包括以下步骤:
[0020] (1)、将18-26重量份的高密度聚乙烯、500-600重量份的工业纯水、0. 06-0. 09 重量份的引发剂,〇. 15-0. 2重量份的乳化剂和0. 7-1重量份的分散剂混合投入反应釜, 30-50 °C下乳化30-50min后,升温;
[0021](2)、采用两段通氯法通氯;
[0022] (3)、排空后,冷却、出料;
[0023](4)、经过脱酸、中和后,使pH达到7,然后水洗,离心、干燥后得到PVC/HDPE增容用 氯化聚乙烯,含氯量35±2%。
[0024] 进一步的,步骤(2)中两段通氯法具体操作为:
[0025] 通氯一段:在I. 5-2h内,将反应温度从70°C均匀升高至110°C,同时,均匀通入占 总通氯重量65-80%的氯气;
[0026] 通氯二段:在1-1. 5h内,将反应温度从IKTC均匀升高至125°C,同时,均匀通入剩 余的氯气;
[0027] 进一步的,步骤(3)中所述排空具体为:在压力彡0?2MPa,温度在100°C以上时排 空;
[0028] 进一步的,步骤(3)中所述出料温度为60_80°C。
[0029] 进一步的,步骤(4)中,中和时温度控制在90°C以下,中和时间2-3h;
[0030] 进一步的,步骤(4)中,中和试剂为Na2CO3,每Ikg高密度聚乙烯用Na2C0350g。
[0031] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的应用,作为PVC/HDPE共混体系 增溶剂的应用。在PVC/HDPE共混体系中加入增容型氯化聚乙烯后,PVC/HDPE共混后可以 良好相容,且氯化聚乙烯本身具有较好的力学性能,所得共混物的性能大大提高。
[0032] 氯化聚乙烯(CPE)是聚乙烯(PE)经氯化改性的产物,具有优异的性能:
[0033] (1)由于分子链具有饱和结构,因而它具有优良的耐候性,耐臭氧,耐化学药品及 耐老化性能等,在170°C以上分解,-30°C仍具有柔软性,脆化温度在_70°C以下。
[0034] (2)氯化聚乙烯兼具塑料及橡胶的双重特性,既耐低温又具有较高的耐热性。
[0035] (3)其分子结构具有极性链段和非极性链段,因而相容性好,可与PVC、PE、PP、PS 以及多种树脂共混,改善其性能。
[0036] (4)其分子链的柔顺性使其在常温下具有较好的韧性。
[0037] (5)氯化聚乙烯无毒、加工性好,耐磨耗性、耐应力龟裂性优良。
[0038] (6)分子中的极性氯原子,使其具有良好的耐油性、阻燃性及着色性。
[0039] 当CPE氯含量低时,其性能接近于聚乙稀,含氯量高时,性能接近于聚氯乙稀,因 此,控制适当的含氯量,可使之兼具二者的优点。采用不同的氯化工艺,可制得橡胶状到硬 质塑料状的产品。其最大的优点是与PVC、PS、ABS、MBS、PE、PP、NR、EPDM、NBR等树脂均有 良好的相容性,因此,CPE既可以单独作为特种合成橡胶,又可以作为塑料或者橡胶材料的 改性剂,随着高分子材料行业的不断发展,CPE的应用领域也在不断拓展着。
[0040] CPE的结构类似于PVC、HDPE的嵌段共聚物,由于HDPE是高结晶性的高聚物,对其 进行氯化反应时,反应既发生在非结晶区,也发生在结晶区,氯化部分的结构与PVC相似, 而未氯化部分仍为PE。本申请提供的PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯能够实现PVC、HDPE的 改性、共混,得到的共混物既会有PVC的阻燃、耐腐蚀、耐化学品性,又会具有HDPE的易加工 和耐热性能。
聚乙烯具有较好的相容性,后者则和极性高聚物聚氯乙烯有较好的相容性。同时,氯含量为 35 %左右的CPE是一种橡胶弹性体,它的溶解度参数8. 92,内聚能密度79. 5介于PE(7. 98, 63. 8)和PVC(9. 74,,94. 9)之间,当PE和PVC共混时,由于极性相差较大,难以得到性能满 意的共混体,而CPE与PE、PVC的溶解度参数差值均小于1,因此当采用适量的CPE作为PVC/ HDPE共混体系的增容剂时,可以得到预期的效果。
[0042] 目前CPE水相悬浮氯化工艺,大多采用三步通氯法,即自引发温度(80°C左右)至 PE熔点温度分为三段一一低温段、中温段和高温段,通过控制此三温度段的通氯量来获得 不同性能的CPE产品;但是三段氯化法操作较复杂,不同温度段的通氯量及温度分段方式 对CPE产品性能的影响因素较复杂,难以生产预定性能的产品;且三段氯化工艺氯化更加 均匀,CPE残余结晶度较低,PE链段含量低,与PE粘结力相对较小。
[0043] 本申请采用低温一中温两段连续氯化生产工艺(简称两段氯化法),通过控制不 同温度段(低温段温度为70 - 110°C、中温段为110 - 125°C)的通氯量和反应时间得到 PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯。
[0044] 本申请两段氯化法较传统的三段氯化法相比,两段法氯化容易控制,操作方便,生 产效率高,节能效果明显。这是因为氯化反应在较低的温度下进行,氯化反应速度快,氯原 子在PE颗粒的表面氯化且分布密集,随着反应的进行和反应温度的提高,氯化反应进入PE 颗粒内部进行反应,但因反应在距离其结晶熔点较远的温度下反应,PE的结晶没有被完全 打破,因而产品的残留结晶度高,其产品的分子结构具有
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