氯化聚丙烯生產(chǎn)工藝研究論文
摘要：在當今社會飛速前進的背景下，隨著我國人民群眾生產(chǎn)、生活水平的不斷提升，人們對化工產(chǎn)品的需求越來越大，要求越來越高，伴隨著我國化工產(chǎn)業(yè)研究的不斷擴展、創(chuàng)新，各種新型的化工材料出現(xiàn)在人們的視野中，并且由于新材料自身附帶的與社會發(fā)展應(yīng)用更加貼合的實用性功能，逐漸受到社會各界人士的關(guān)注。近年來，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，隨著我國研究人員在氯化聚丙烯生產(chǎn)及產(chǎn)品開發(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專業(yè)、細致。本文通過對現(xiàn)階段下我國氯化聚丙烯的生產(chǎn)工藝、研究開發(fā)等進行概述、分析，并針對其發(fā)展現(xiàn)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；改性開發(fā)
“氯化聚丙烯”英文名稱PropyleneResin，簡稱CPP，化工產(chǎn)品CAS編號為68442-33-1，是一種樹脂類化工產(chǎn)品，其由聚丙烯（PP）改性而來。對于物理性質(zhì)來說，其物理性質(zhì)相比其他類似物質(zhì)較為穩(wěn)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，同時具有較高的透性且無毒無味、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在100-120攝氏度，150攝氏度以下仍舊可以保持較為穩(wěn)定的化學性質(zhì)，但是在180-190攝氏度時其化學結(jié)構(gòu)便會開始崩塌，逐漸分解。針對化學性質(zhì)來說，氯化聚丙烯不易融于醇類和脂肪烴熔劑，但是可以較好的融于芳烴以及酯類熔劑，所以在市面上很多領(lǐng)域?qū)τ诼然郾┒加兄鴺O為廣泛的應(yīng)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(yīng)生成的，其反應(yīng)原理是通過聚丙烯（CnH2n）與氯化物（XCl2）進行化學反應(yīng)，進而由反應(yīng)生成氯化聚丙烯（CnH2n-xClx）以及氯化氫溶液（XHCl），其反應(yīng)方程式如下：CnH2n+XCl2——CnH2n-xClx+XHCl根據(jù)上述原理，通過氯化反應(yīng)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)展過程中，溶液法曾經(jīng)是人們生產(chǎn)中最為常見也是應(yīng)用最為頻繁的制造氯化聚乙烯的方法之一。傳統(tǒng)的溶劑法中，人普遍使用將聚丙烯樹脂（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(yīng)用反應(yīng)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(yīng)釜中促進反應(yīng)發(fā)展，之后將反應(yīng)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，使氯氣均勻進入反應(yīng)裝置從而進行氯化反應(yīng)。與此同時，操作人員可以通過控制反應(yīng)副產(chǎn)物氯化氫（HCl）的量來控制反應(yīng)的進程，等到反應(yīng)所產(chǎn)生的氯化氫（HCl）達到標準數(shù)值時，將剩余的氯氣及氯化氫等物質(zhì)排除干凈。反應(yīng)終了后，脫除反應(yīng)溶劑中的四氯化碳等廢物，再將反應(yīng)溶液經(jīng)由烘干、粉碎、重塑等過程得到人們所需要的物質(zhì)——氯化聚丙烯。其具體反應(yīng)流程如下圖1：上述方法由于其操作較為簡單，反應(yīng)易于調(diào)控，氯化程度保持在較為穩(wěn)定的百分之五十到百分之六十之間，曾是我國最為常見的氯化聚乙烯制造方法，但是其生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的資源浪費及環(huán)境污染問題也不容小視，所以在一九九五年，隨著《蒙特利爾議定書》的簽署，這種方法已逐漸被時代所拋棄。
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(nèi)，在輔助紫外線光或單質(zhì)氟元素的誘發(fā)狀態(tài)下將固定床內(nèi)通入氯氣從而使反應(yīng)床內(nèi)產(chǎn)生氯化反應(yīng)，進而得到所需的氯化聚乙烯產(chǎn)品的.過程、方法。這種方法的操作工藝十分的簡單，但是由于反應(yīng)屬于的是非均相反應(yīng)，十分容易造成操作過程中的氯化不充分，造成大量的未進行充分氯化反應(yīng)的部分，極易導(dǎo)致一定的浪費，同時這種方法的反應(yīng)熱散發(fā)較為困難，任何的不小心都容易造成反應(yīng)的焦土化、使得反應(yīng)產(chǎn)品變色，所以這種方法在人們?nèi)粘Ｉa(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)進行一定程度上的膨脹或粉碎后，將已經(jīng)轉(zhuǎn)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(yīng)釜中，使之完全混合直至聚丙烯顆粒陳懸浮狀融于整個反應(yīng)釜中，予以加熱后，將反應(yīng)釜中通入氯氣，進行氯化反應(yīng)，帶氯化反應(yīng)進行結(jié)束后，移除反應(yīng)用氯氣及其反應(yīng)剩余物質(zhì)，最后將反應(yīng)生成物進行水洗脫酸、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(yīng)所生成的產(chǎn)品氯含量普遍在52%到63%左右，同時由于這種方法的操作并不十分困難，對客觀環(huán)境的要求程度不高，低成本優(yōu)勢較為客觀，制造出的產(chǎn)成品含氯量優(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(nèi)的化工企業(yè)、化學實驗者所接受。
2氯化聚丙烯其相關(guān)改性產(chǎn)品的開發(fā)
2.1氯化聚丙烯合成改性產(chǎn)品研發(fā)的進展
至今為止，國外對于CPP的合成改性研究傾向于對于進行“氯化接枝或共聚型聚丙烯（CCPP）”的研究，針對其的改進方法有兩種:一種是由聚丙烯氯化后再進行改性反應(yīng)，比如，針對CPP進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(yīng)等，另一種是將聚丙烯改性后再針對人們需要進行氯化，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(xù)多年，國內(nèi)各大研究機構(gòu)針對水相懸浮的效率研究已獲得明顯提升，近年來有報道稱，我國已開始使用馬來酸酐來操作對氯化聚丙烯的改性工作，但對與其相關(guān)領(lǐng)域仍舊需要未來科研人員的持續(xù)、深入研究。
2.2氯化聚丙烯改性產(chǎn)品的開發(fā)
由于氯化聚丙烯在被人們作為涂料、油墨等物質(zhì)時需要加入苯溶劑或二甲苯溶劑等有機溶劑進行溶解后才可使用，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酸酐與丙烯酸的接枝改性。
2.2.1氯化聚丙烯和馬來酸酐基團間的接枝反應(yīng)
該接枝反應(yīng)作為目前最為常見的接枝反應(yīng)其應(yīng)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，由于接枝過程中極性馬來酸酐基團的加入使其的附著力的得到了十分顯著的提升。例如在美國一家公司開發(fā)的CP系列底漆中就是用了含氯量為百分之二十的CPP，后用馬來酸酐改性的方法進行改性的同時加入了屬于活性基團的酸酐基團，將制作后的成品進一步的改性，逐漸擴大該CPP其改性產(chǎn)品的應(yīng)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PP附著力的促進劑使用，因為CPP與現(xiàn)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，通過化學接枝方法的改性，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，簡化工作程序。據(jù)我國現(xiàn)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。其實驗表明，在其接枝工藝過程中最為合適的反應(yīng)條件為91攝氏度左右，反應(yīng)時間應(yīng)控制在2小時內(nèi)，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有的優(yōu)良的覆蓋性，同時還能與聚烯烴、聚酯等材料近乎完美的結(jié)合在一起，在省略了材料，簡化了涂裝的步驟的同時又不會影響使用后產(chǎn)品的質(zhì)量、以及外觀的光澤度等指標。
3結(jié)語
綜上所述，在我國化工研究領(lǐng)域，氯化聚丙烯具有生產(chǎn)程序簡單、易操作、生產(chǎn)產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、可使用的范圍較廣泛的優(yōu)點，所以在我國未來的生產(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，同時具有傳統(tǒng)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(xiàn)如今存在的方法大多在滿足的人們要求的同時存在一定的問題，對此建議我國的CPP生產(chǎn)廠家積極引進國外較為先進的技術(shù)、加大對CPP改性研究的重視程度，以促進我國氯化聚丙烯的相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展將更快、更好、更強。
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