[发明专利]一种氯化聚乙烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氯化聚乙烯（CPE）制备领域，具体涉及一种基于盐酸悬浮氯化的氯化聚乙烯的制备方法。 

背景技术

氯化聚乙烯是聚乙烯与氯发生取代反应而制得的弹性体，具有优良的耐候性、耐老化性、耐油性、耐化学药品性和阻燃性，主要用作合成树脂的抗冲击改性剂和特种合成橡胶。 

氯化聚乙烯的主要生产方法是将聚乙烯悬浮于水中，加入氯在一定的条件下进行反应而制得。由于反应过程中产生的氯化氢溶于水，反应结束后形成5%左右的稀盐酸。因此氯的有效利用率＜50%。 

每生产1吨氯化聚乙烯约产生7吨5%盐酸，由于HCl含量低，几乎无利用价值，因此一般的处理方法是经过中和处理后排放，从而造成资源浪费和环境污染。 

公开号为CN101463104A的中国发明，公开了一种生产高氯化聚乙烯的方法，又如公开号为CN101704911A的中国发明，公开了一种生产高氯化聚乙烯的方法，虽然两种方法采用的是盐酸悬浮相方法，但是，其一，这两个发明是针对高氯化聚乙烯（HCPE），与本发明的CPE是两种性能和用途不都同的产品，无可比性；其二，其制备方法与本发明存在实质性不同。目前尚未发现采用盐酸悬浮相制备氯化聚乙烯产品的报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有氯化聚乙烯（简称CPE）生产中的副产稀盐酸量大，处理成本高，氯利用率低，对环境有负面影响的问题，提出一种工艺合理、反应介质可以重复使用，副产的气态HCl是重要的化工原料便于利用的方法，该方法氯利用率可达98%以上，无酸性废水排放，适合于大规模生产。 

为实现本发明的发明目的，发明人提供如下技术方案： 

一种氯化聚乙烯的制备方法，是一种基于盐酸悬浮氯化和副产气态氯化氢的氯化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：

（1）选取粒径为60～400μm、平均分子量为60000～200000的粉状聚乙烯为原料，将其投入已加有反应介质的氯化反应装置中，其中：聚乙烯与反应介质的固液比为1：5～10；反应介质为浓度为18～25%盐酸，盐酸中含有以盐酸重量计的0.04～0.1%分散剂、0.001～0.005%的引发剂和0.01～0.1表面活性剂；氯化反应装置由反应釜串联石墨冷却器和气液分离器组成，

（2）向反应釜夹套通入热源使物料升温至70℃以上，在搅拌条件下通入氯气，当反应温度超过120℃和压力超过0.4MPa时，开启连接反应釜与石墨冷却器的阀门，控制反应釜压力保持在0.4～0.6MPa之间，使HCl和水蒸气形成的混合气进入石墨冷却器，冷凝形成的盐酸和气态氯化氢在气液分离器实现分离后分别排出，

（3）控制反应温度在125-140℃之间，根据制备不同氯含量产品需求通入规定量的氯气后，停止通氯气，关闭连接反应釜与石墨冷却器的阀门，向反应釜夹套通入冷却水，使物料温度降至80℃以下，将物料排出反应釜，经固液分离得到的固体物料再经洗涤和干燥后得到氯化聚乙烯产品。

发明人研究发现，选用适宜规格的聚乙烯原料，采用盐酸悬浮相氯化的方法制备氯化聚乙烯，通过在盐酸中添加合适的氯化反应助剂（包括分散剂、引发剂和表面活性剂），并合理控制反应温度和反应压力，同时在反应釜串联连接石墨冷却器和气液分离器，即能高效率的制得符合技术要求的氯化聚乙烯产品，提高了氯的利用率，同时副产的氯化氢气体也可以作为工业原料予以使用。 

作为优选，根据本发明所述的一种氯化聚乙烯的制备方法，其中，所述的制备方法还包括将步骤（2）中气液分离器液相出口收集的盐酸与步骤（3）中洗涤的回收水混和配成浓度为20～23%的盐酸，补加0.02～0.04%分散剂、0.001～0.005%引发剂和0.01～0.02%表面活性剂后，返回氯化反应装置作为反应介质循环使用。降低生产成本，并避免资源浪费和环境污染。 

作为优选，根据本发明所述的一种氯化聚乙烯的制备方法，其中，所述的分散剂为聚甲基丙烯酸钠，引发剂为半衰期为70-110℃过氧化物（如过氧化苯甲酰），表面活性剂为聚醚（如聚醚PF-10）或其他阳离子表面活性剂（如聚氧乙烯基非离子表面活性剂、非离子型有机氟表面活性剂等）。这些种类的氯化反应助剂可以大大提高反应速度，并提高了氯利用率。 

作为优选，根据本发明所述的一种氯化聚乙烯的制备方法，其中，所述的步骤（1）中选用粒径为70～200μm、平均分子量为80000～150000的高密度聚乙烯，反应介质为浓度为20-23%的盐酸，固液比为1：5～7。