氯化聚丙烯生產(chǎn)工藝研究論文
摘要：在當今社會(huì )飛速前進(jìn)的背景下，隨著(zhù)我國人民群眾生產(chǎn)、生活水平的不斷提升，人們對化工產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，要求越來(lái)越高，伴隨著(zhù)我國化工產(chǎn)業(yè)研究的不斷擴展、創(chuàng )新，各種新型的化工材料出現在人們的視野中，并且由于新材料自身附帶的與社會(huì )發(fā)展應用更加貼合的實(shí)用性功能，逐漸受到社會(huì )各界人士的關(guān)注。近年來(lái)，氯化聚丙烯（PropyleneResin，CPP）作為一種較為優(yōu)秀的新型化工產(chǎn)品十分受到人們的喜愛(ài)，隨著(zhù)我國研究人員在氯化聚丙烯生產(chǎn)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的相關(guān)研究不斷的深入，對氯化聚丙烯的品種分支也越來(lái)專(zhuān)業(yè)、細致。本文通過(guò)對現階段下我國氯化聚丙烯的生產(chǎn)工藝、研究開(kāi)發(fā)等進(jìn)行概述、分析，并針對其發(fā)展現狀等提出優(yōu)化策略，以求為我國氯化聚丙烯的發(fā)展做出一份貢獻。
關(guān)鍵詞：氯化聚丙烯；生產(chǎn)工藝；改性開(kāi)發(fā)
“氯化聚丙烯”英文名稱(chēng)PropyleneResin，簡(jiǎn)稱(chēng)CPP，化工產(chǎn)品CAS編號為68442-33-1，是一種樹(shù)脂類(lèi)化工產(chǎn)品，其由聚丙烯（PP）改性而來(lái)。對于物理性質(zhì)來(lái)說(shuō)，其物理性質(zhì)相比其他類(lèi)似物質(zhì)較為穩定，常態(tài)下，氯化聚丙烯其物質(zhì)成品為白色或者淡黃色，對水、酸、堿等物質(zhì)可耐性強，同時(shí)具有較高的透性且無(wú)毒無(wú)味、不易燃具有較為優(yōu)異的安全性。理論狀況下氯化聚丙烯的物理熔點(diǎn)在100-120攝氏度，150攝氏度以下仍舊可以保持較為穩定的化學(xué)性質(zhì)，但是在180-190攝氏度時(shí)其化學(xué)結構便會(huì )開(kāi)始崩塌，逐漸分解。針對化學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，氯化聚丙烯不易融于醇類(lèi)和脂肪烴熔劑，但是可以較好的融于芳烴以及酯類(lèi)熔劑，所以在市面上很多領(lǐng)域對于氯化聚丙烯都有著(zhù)極為廣泛的應用。
1氯化聚丙烯的生產(chǎn)工藝概述
有相關(guān)研究表明，氯化聚乙烯是經(jīng)由聚丙烯產(chǎn)生的氯化反應生成的，其反應原理是通過(guò)聚丙烯（CnH2n）與氯化物（XCl2）進(jìn)行化學(xué)反應，進(jìn)而由反應生成氯化聚丙烯（CnH2n-xClx）以及氯化氫溶液（XHCl），其反應方程式如下：CnH2n+XCl2——CnH2n-xClx+XHCl根據上述原理，通過(guò)氯化反應的方式、方法的差異性，我們可以將氯化聚乙烯的生產(chǎn)工藝分為以下三種方法：溶劑氯化制造方法、固相氯化制造方法、水相懸浮氯化制造方法。
1.1溶劑氯化制造方法
在我國生產(chǎn)制造氯化聚乙烯的發(fā)展過(guò)程中，溶液法曾經(jīng)是人們生產(chǎn)中最為常見(jiàn)也是應用最為頻繁的制造氯化聚乙烯的方法之一。傳統的溶劑法中，人普遍使用將聚丙烯樹(shù)脂（PP）和四氯化碳（CCl4）或加以氯苯（C6H5Cl）、四氯乙烷（C2H3Cl4）等溶劑，按照一比十一到十六的用量加入反應用反應釜中，振蕩均勻，并予以加熱，使其在平均溫度大于100攝氏度的恒溫加熱下溶解，溶解后再將一定量的“引發(fā)劑”BPO加入反應釜中促進(jìn)反應發(fā)展，之后將反應釜置于恒溫（最高溫度在99攝氏度與129攝氏度之間）、恒壓下連通氯氣，使氯氣均勻進(jìn)入反應裝置從而進(jìn)行氯化反應。與此同時(shí)，操作人員可以通過(guò)控制反應副產(chǎn)物氯化氫（HCl）的量來(lái)控制反應的進(jìn)程，等到反應所產(chǎn)生的氯化氫（HCl）達到標準數值時(shí)，將剩余的氯氣及氯化氫等物質(zhì)排除干凈。反應終了后，脫除反應溶劑中的四氯化碳等廢物，再將反應溶液經(jīng)由烘干、粉碎、重塑等過(guò)程得到人們所需要的物質(zhì)——氯化聚丙烯。其具體反應流程如下圖1：上述方法由于其操作較為簡(jiǎn)單，反應易于調控，氯化程度保持在較為穩定的百分之五十到百分之六十之間，曾是我國最為常見(jiàn)的氯化聚乙烯制造方法，但是其生產(chǎn)制造環(huán)節所產(chǎn)生的資源浪費及環(huán)境污染問(wèn)題也不容小視，所以在一九九五年，隨著(zhù)《蒙特利爾議定書(shū)》的簽署，這種方法已逐漸被時(shí)代所拋棄。
1.2固相氯化制造方法
固相法氯化制造方法一般是將原材料聚丙烯干粉放置在附帶“粉末收集器”的固定床內，在輔助紫外線(xiàn)光或單質(zhì)氟元素的誘發(fā)狀態(tài)下將固定床內通入氯氣從而使反應床內產(chǎn)生氯化反應，進(jìn)而得到所需的氯化聚乙烯產(chǎn)品的.過(guò)程、方法。這種方法的操作工藝十分的簡(jiǎn)單，但是由于反應屬于的是非均相反應，十分容易造成操作過(guò)程中的氯化不充分，造成大量的未進(jìn)行充分氯化反應的部分，極易導致一定的浪費，同時(shí)這種方法的反應熱散發(fā)較為困難，任何的不小心都容易造成反應的焦土化、使得反應產(chǎn)品變色，所以這種方法在人們日常生產(chǎn)中極少使用。
1.3水相懸浮氯化制造方法
有關(guān)氯化聚丙烯的水相懸浮法一般使用將作為原材料的聚丙烯(PP）先使用有機溶劑等物質(zhì)進(jìn)行一定程度上的膨脹或粉碎后，將已經(jīng)轉變?yōu)榫郾╊w粒的顆粒粉末融入已經(jīng)加入乳化、分散、引發(fā)等物質(zhì)的反應釜中，使之完全混合直至聚丙烯顆粒陳懸浮狀融于整個(gè)反應釜中，予以加熱后，將反應釜中通入氯氣，進(jìn)行氯化反應，帶氯化反應進(jìn)行結束后，移除反應用氯氣及其反應剩余物質(zhì)，最后將反應生成物進(jìn)行水洗脫酸、中和脫水、干燥等步驟后制得人們需要的氯化聚丙烯產(chǎn)品（CPP）。該方法流程圖如下圖2：正常情況下，上述反應所生成的產(chǎn)品氯含量普遍在52%到63%左右，同時(shí)由于這種方法的操作并不十分困難，對客觀(guān)環(huán)境的要求程度不高，低成本優(yōu)勢較為客觀(guān)，制造出的產(chǎn)成品含氯量?jì)?yōu)勢較為明顯，所以這種水相懸浮的氯化方法已逐漸被世界范圍內的化工企業(yè)、化學(xué)實(shí)驗者所接受。
2氯化聚丙烯其相關(guān)改性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)
2.1氯化聚丙烯合成改性產(chǎn)品研發(fā)的進(jìn)展
至今為止，國外對于CPP的合成改性研究?jì)A向于對于進(jìn)行“氯化接枝或共聚型聚丙烯（CCPP）”的研究，針對其的改進(jìn)方法有兩種:一種是由聚丙烯氯化后再進(jìn)行改性反應，比如，針對CPP進(jìn)行的二元氨改性或制造含固定生化酶的氯化聚丙烯（CPP）薄膜的反應等，另一種是將聚丙烯改性后再針對人們需要進(jìn)行氯化，比如將聚丙烯（PP）在原位上接枝甲基丙烯酸2-羥乙酯（2-HEMA）等接枝合成技術(shù)。在我國，對于聚丙烯合成改性產(chǎn)品的研究已經(jīng)持續多年，國內各大研究機構針對水相懸浮的效率研究已獲得明顯提升，近年來(lái)有報道稱(chēng)，我國已開(kāi)始使用馬來(lái)酸酐來(lái)操作對氯化聚丙烯的改性工作，但對與其相關(guān)領(lǐng)域仍舊需要未來(lái)科研人員的持續、深入研究。
2.2氯化聚丙烯改性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)
由于氯化聚丙烯在被人們作為涂料、油墨等物質(zhì)時(shí)需要加入苯溶劑或二甲苯溶劑等有機溶劑進(jìn)行溶解后才可使用，但是有機苯具有易揮發(fā)的性質(zhì)，使用中揮發(fā)的苯等物質(zhì)會(huì )對人體、環(huán)境均造成一定量的傷害。所以研究者們致力于對需使用氯化聚丙烯進(jìn)行改性研究，以期其能在保持原有特性的情況下，改善對人身、環(huán)境的危害。目前，最為突出的研究是針對馬來(lái)酸酐與丙烯酸的接枝改性。
2.2.1氯化聚丙烯和馬來(lái)酸酐基團間的接枝反應
該接枝反應作為目前最為常見(jiàn)的接枝反應其應用的原理是將CPP分子的分子鏈上鏈接酸酐基團（MAH），這種做法最基本的改善就是當將氯化聚丙烯作為底漆使用時(shí)，由于接枝過(guò)程中極性馬來(lái)酸酐基團的加入使其的附著(zhù)力的得到了十分顯著(zhù)的提升。例如在美國一家公司開(kāi)發(fā)的CP系列底漆中就是用了含氯量為百分之二十的CPP，后用馬來(lái)酸酐改性的方法進(jìn)行改性的同時(shí)加入了屬于活性基團的酸酐基團，將制作后的成品進(jìn)一步的改性，逐漸擴大該CPP其改性產(chǎn)品的應用范圍。
2.2.2氯化聚丙烯與丙烯酸基團的接枝改性
一般情況下，CPP通常作為促進(jìn)PP附著(zhù)力的促進(jìn)劑使用，因為CPP與現階段人們較常使用的丙烯酸涂料兼容性較差，所以CPP在我國一般只能作為底料，然后再輔以其他涂料覆蓋，通過(guò)化學(xué)接枝方法的改性，在氯化聚丙烯顏料中加入丙烯酸基團，用以提高其產(chǎn)成品與丙烯酸涂料的兼容性，從而提高裝凃工程的工作效率，簡(jiǎn)化工作程序。據我國現階段的研究表明，合成“CPP、MMA、ST”三元接枝膠黏劑富裕聚丙烯涂料具有較為優(yōu)異的粘合性。其實(shí)驗表明，在其接枝工藝過(guò)程中最為合適的反應條件為91攝氏度左右，反應時(shí)間應控制在2小時(shí)內，CPP、MMA、St、BPO各物質(zhì)間的重量比為100:1:1.2:0.3。最近幾年各國均大力開(kāi)展了有關(guān)氯化聚丙烯的合成改性研究，并將研究后的成品，用作樹(shù)脂涂料、膠粘劑、油墨等材料，改性后的氯化聚丙烯不但具備了之前所沒(méi)有的優(yōu)良的覆蓋性，同時(shí)還能與聚烯烴、聚酯等材料近乎完美的結合在一起，在省略了材料，簡(jiǎn)化了涂裝的步驟的同時(shí)又不會(huì )影響使用后產(chǎn)品的質(zhì)量、以及外觀(guān)的光澤度等指標。
3結語(yǔ)
綜上所述，在我國化工研究領(lǐng)域，氯化聚丙烯具有生產(chǎn)程序簡(jiǎn)單、易操作、生產(chǎn)產(chǎn)品性質(zhì)穩定、可使用的范圍較廣泛的優(yōu)點(diǎn)，所以在我國未來(lái)的生產(chǎn)生活中經(jīng)改性后的氯化聚丙烯在改善了其對環(huán)境、人體的影響的的前提下，同時(shí)具有傳統氯化聚丙烯的優(yōu)異性能的CPP改性產(chǎn)品將被廣泛的使用。對氯化聚丙烯的研究仍處于摸索階段，現如今存在的方法大多在滿(mǎn)足的人們要求的同時(shí)存在一定的問(wèn)題，對此建議我國的CPP生產(chǎn)廠(chǎng)家積極引進(jìn)國外較為先進(jìn)的技術(shù)、加大對CPP改性研究的重視程度，以促進(jìn)我國氯化聚丙烯的相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展將更快、更好、更強。
參考文獻
[1]陳爾凡,李曉洋,馬馳,等.馬來(lái)酸酐接枝氯化聚乙烯/聚丙烯熱塑性彈性體的制備及表征[J].化工新型材料,2014(04).
[2]宋斌.氯化聚丙烯的合成發(fā)展[J].廣東化工,2010(10).
[3]王若鵬,許戈文,黃毅萍,等.氯化聚丙烯改性陰離子型水性聚氨酯的制備與性能研究[J].應用化工,2015(7).
[4]郭世學(xué),孫軍勇,高美華,等.丙烯酸酯類(lèi)接枝改性氯化聚丙烯的力學(xué)性能研究[J].化學(xué)工程師,2016(8).
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