一种降低卤代聚合物残留酸度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卤代聚合物。
[0002] 尤其是，本
【发明内容】
涉及一种降低卤代聚合物残留杂质的方法。
【背景技术】
[0003] 聚氯乙烯、聚（偏二氯乙烯）等卤代乙烯基聚合物用于建筑业。使卤代乙烯基聚合 物进行聚合后卤化反应，以提高其力学性能、介电特性、耐酸性、耐油性、耐汽油性等。氯化 聚氯乙烯(CPVC)、氯化聚（偏二氯乙烯）（CPVDC)、氯乙烯-氯三氟乙烯共聚物(CE-CTFE)、氯 化聚丙烯及氯化聚乙烯为一些众所周知的卤代聚合物的实例。具有较高力学性能、介电特 性、耐酸性、耐油性、耐汽油性的氯化乙烯基聚合物广泛用作建筑材料。
[0004]氯化聚氯乙烯(CPVC)比聚氯乙烯(PVC)具有更好的韧性、更高的抗弯性及抗压性 能。它比PVC在更高温度下更能经受腐蚀性水，一般为40°C-50°C(104°F-122°F)或更高。此 外，它还表现出更好的非易燃性，因为它很难点燃，并且直接置于火焰上时易于熄灭。它非 常适于温度需要高达200° F(90°C)的自支承结构中。因此，CPVC适于替代腐蚀性条件下管道 制备中所用的各种金属。
[0005] 由CPVC制成的产品表现出卓越的性能，但在稳定性和有效寿命方面有严重的局限 性。这些限制在很大程度上是因为聚合树脂的残留酸度。已观察到如果将CPVC树脂的酸度 保持在2000ppm或更低，可以增强CPVC产品的预期稳定性及寿命。氯化聚合树脂的酸度是由 于残留的氯和盐酸造成的。
[0006] 已报道了除去聚合物中残留氯和盐酸的各种物理和化学处理方法。物理处理方法 包括离心分离、回转干燥、微波处理、真空干燥、真空蒸馏、超声波处理、热水处理、通过加热 氮气以及这些方法的组合。化学处理方法一般包括用弱酸的碱金属盐、碱金属盐溶液、强 碱、氢氧化铵、过氧化氢、次氯酸钠、沸石、多原子氧化物和杂多酸等碱中和。一些方法包括 聚合树脂离心等物理处理方法，然后是用氢氧化钠和碳酸钠等碱处理离心聚合树脂等化学 处理方法。
[0007] EP599795提出了采用氢氧化钙捕集聚氯乙烯分解时产生的盐酸。
[0008] US4730035提出了在硬脂酸钙溶液存在的前提下使干燥气体通过湿CPVC树脂而使 CPVC树脂中的盐酸量降低至266ppm的方法。
[0009] US5359011提出了用柠檬酸钠和硼酸钠等碱有效中和盐酸，使盐酸电导率测试中 CPVC聚合物有60-80秒的稳定性。
[0010] US0063247提出了用过氧化物和次氯酸盐进行化学处理去除盐酸的方法。
[0011] US7345114提出了用次氯酸钠氯化法中和酸性溶液。然而，中和后，该聚合物呈现 出浅黄色。
[0012] US4386189提出了首先使氯化聚合树脂进行物理处理，然后进行化学处理去除其 中的残留氯和盐酸。物理处理包括使吹扫氮气通过树脂以排除聚合树脂中的氯。化学处理 包括通过使聚合树脂接触适当的碱而中和酸性溶液。
[0013] 然而，所提到的方法中观察到将氯化聚合物进行物理处理后，大量的氯和盐酸仍 然受困于聚合树脂孔中。这些受困的残留氯和盐酸在化学处理过程中以盐酸形式被释放， 这反过来又需要大量的中和剂。因此，发现这些方法中，化学处理更耗时，需要众多试剂且 效果欠佳。此外，高浓度的中和介质增加了此方法的成本及污水流中的有害成分，也增加了 聚合树脂的结构变质的风险。此外，长时间对聚合树脂进行单一处理增加了聚合树脂脱氯 化氢的可能性。例如，已发现用氢氧化钠或碳酸钠溶液等碱性介质对CPVC聚合物进行化学 处理对短期内盐酸中和非常有效，但长此以往会增加聚合树脂脱氯化氢或发生不利变色的 风险。同理，结构缺陷也可以使聚合树脂长期进行物理处理，如用热水处理，这样会使树脂 颜色变深。一些化学处理方法还需要昂贵的化学物质，以有效中和残留的酸度，这样就增加 了该方法的成本。
[0014] 因此，需要一个可以有效降低卤代聚合物中的残留氯和盐酸的简单、经济、环保的 方法，所述方法在一个相对较短的时间内不会影响聚合物的结构和稳定性，且与传统后氯 化工艺相比，采用的化学处理条件较温和。
[0015] 定义
[0016]物理处理可以被定义为任何机械过程，它可以降低氯化聚合物的酸度，而不与氯 或盐酸发生任何直接反应。
[0017] 化学处理可以被定义为可以通过中和氯或盐酸而降低氯化聚合物的酸度的任何 过程。
[0018] 脱氯化氢的方法可以被定义为从氯化化合物去除氢、氯或氯化氢的方法。
[0019] 回转真空干燥是一种用于在减压降温条件下去除溶液或混合物中的液体、气体或 任何挥发性物质的机械过程。
[0020] 黄度指数指一个根据分光光度数据计算出的数值，描述了聚合物颜色从透明或白 色向黄色的变化。本试验最常用于评估真实或模拟户外曝晒所造成的物质颜色变化。黄度 指数低于3.5时表明氯化聚合物为白色，且不含可见变色区域。
[0021 ]研究目的：
[0022]本发明的一些目的如下所述：
[0023] 本发明的第一个目的是改进现有技术的一个或多个问题，或提供有益的替代方 案。
[0024] 本发明的第二个目的是提供一种用于降低氯化聚合物中的残留氯和盐酸的高效、 简单、环保的方法。
[0025]本发明的第三个目的是将氯化聚合物的酸度降至2000ppm或更低，从而提高其稳 定性，尤其是热稳定性及动态力学性能。
[0026]本发明的第四个目的是将氯化聚合物的酸度降降至2000ppm或更低，同时使其黄 度指数维持在3.5或更低的方法。
[0027] 本发明的第五个目的是在温和的反应条件下去除氯化聚合物中残留的氯和盐酸， 以保持聚合物的结构。
[0028] 以下描述中，本发明的其他目的和优势将得以进一步明确，但这些描述并不意图 限制本发明的范围。
【发明内容】
[0029] 本发明提供了一种用于将卤代聚合物的残留酸度降低至2000ppm或更低，同时使 其黄度指数维持在3.5或更低的方法。所述方法包括：
[0030] ?对卤代聚合物进行回转真空干燥;及
[0031 ] ?用碱金属氢氧化物等碱金属盐溶液中和经回转真空干燥的卤代聚合物，所述碱 金属选自钙(Ca)、镁(Mg)、铍(Be)、锶(Sr)及钡(Ba)。
【具体实施方式】
[0032]由聚氯乙烯(PVC)氯化制成的氯化聚氯乙烯聚合物(CPVC)中包含受困于聚合物孔 及表面上的残留氯和盐酸，并呈现出12000ppm以上的酸性。这样的CPVC树脂不稳定，且不可 加工成化合物。
[0033]本发明提供了一种用于将卤代聚合物的酸度降低至2000ppm或更低，同时使其黄 度指数维持在3.5或更低的方法。所述方法涉及对卤代聚合物进行物理和/或化学处理。 [0034]本发明的各种实施方式中，所述物理处理包括但不限于离心、回转干燥、微波处 理、真空干燥、回转真空干燥、真空蒸馏、超声波处理、热水处理及氮气处理。
[0035]本发明的各种实施方式中，所述化学处理包括但不限于用弱酸的碱金属盐、碱金 属盐