固相法制备氯化聚乙烯的工艺研究

摘要

近年来，悬浮法已经无法满足越来越高的环保要求，固相法生产工艺的研究越来越受重视。反应放热导致的产品的粘结和残余结晶度高是制约固相法工艺发展的关键所在，因此解决产品的粘结问题和降低产品的残余结晶度是该工艺研究的重点。本文对固相法制备氯化聚乙烯的工艺进行了研究，采用低温氯化和添加经过筛分的石英砂防粘结剂的方法，解决了制备氯化聚乙烯的反应放热粘结，氯化不均匀的问题，降低了产品的残余结晶度，对固相法的生产工艺进行了探究，找出了最佳的工艺条件。 本文筛选出了氯化专用的聚乙烯原料，并对其进行了DSC、密度、粒径、蜡含量、熔体流动速率、BET、红外光谱和扫描电镜的表征。该原料为高密度聚乙烯，具有较好的结晶性能，颗粒粒径大小合适，颗粒分布均匀，蜡含量低，熔体流动速率和熔流比适宜，支化度低，颗粒表面疏松多孔，有较多的丝状结构连接，比表面积大，内部微孔结构丰富。 本文设计了管式炉程序升温实验设备，在氯化反应过程中采用低温氯化和添加经过筛分的石英砂防粘结剂的方法，解决了产品在高温氯化时粘结，氯化不均匀的问题，降低了产品的残余结晶度，将后续氯化反应温度提高到130℃，氯含量达到了40%。 本文通过管式炉实验设备进行了固相法氯化反应的实验探究，确定了氯化反应温度、氯化反应时间、引发剂用量、氯气用量、防粘剂用量、紫外灯照射时间、引发方式和防粘剂利用次数的最佳工艺条件。 本文对制备的氯化聚乙烯产品进行了热稳定时间、挥发物（包括水）含量、燃烧残余物、DSC、红外光谱、扫描电镜、热失重和核磁共振氢谱的表征。产品的热稳定性能良好，挥发物（包括水）含量低，杂质少，产品纯净，残余结晶度低，分子链柔顺性好，脆性温度低，低温性能好，几乎不含偏氯结构，产品的表面紧密光滑，氯分布主要为线性无规则分布，分布比较均匀。

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符号说明

前言

1文献综述

1.1氯化聚乙烯的概述

1.2氯化聚乙烯的发展现状

1.2.1国外氯化聚乙烯的发展现状[12-14]

1.2.2国内氯化聚乙烯的发展现状[15-18]

1.2.3氯化聚乙烯的发展展望

1.3氯化聚乙烯的生产技术

1.3.1溶液法生产氯化聚乙烯

1.3.2悬浮法生产氯化聚乙烯

1.3.3固相法生产氯化聚乙烯

1.3.4氯化聚乙烯三种生产方式的比较

1.4氯化聚乙烯的应用

1.4.1氯化聚乙烯在橡胶方面的应用

1.4.2氯化聚乙烯在塑料方面的应用

1.4.3氯化聚乙烯在涂料及粘合剂方面的应用

1.4.4氯化聚乙烯在其他方面的应用

1.5课题的研究目的及研究内容

1.5.1课题研究的目的

1.5.2课题研究的内容

2聚乙烯原料的表征及性能分析

2.1实验仪器

2.2聚乙烯差示扫描量热（DSC）的表征

2.2.1聚乙烯DSC的表征方法

差示扫描量热法(DSC)是一种

2.2.2聚乙烯DSC的结果分析

2.3聚乙烯密度的测定

2.4聚乙烯粒径及其分布的表征

2.4.1聚乙烯粒径及其分布的表征方法

2.4.2聚乙烯的粒径及其分布的结果分析

2.5聚乙烯蜡含量的表征分析

2.5.1聚乙烯蜡含量的表征方法

2.5.2聚乙烯蜡含量的结果分析

2.6聚乙烯熔体流动速率（MFR）的表征

2.7聚乙烯比表面积及孔隙结构（BET）的表征

2.7.1聚乙烯比表面积及孔隙结构的表征方法

2.7.2聚乙烯比表面积及孔隙结构的结果分析

2.8聚乙烯红外光谱（FTIR）的表征

2.8.1聚乙烯红外光谱的表征方法

2.8.2聚乙烯红外光谱的结果分析

2.8.3聚乙烯支化度的结果分析

2.9聚乙烯扫描电镜（SEM）的表征

2.9.1聚乙烯SEM的表征方法

2.9.2聚乙烯SEM的结果分析

2.10本章小结

3固相法制备氯化聚乙烯的实验研究

3.1实验流程的设计

3.1.1实验试剂及实验装置

3.1.2氯化反应机理及实验步骤

3.1.3氯化聚乙烯氯含量的测定

3.2氯化反应粘结和结晶现象的研究

3.2.1低温氯化的温度与时间

3.2.2后续反应的温度与时间

3.2.3热处理对氯化产品残余结晶度的影响

3.2.4石英砂对氯化反应粘结现象的影响

3.3实验结果与讨论

3.3.1反应温度的影响

3.3.2反应时间的影响

3.3.3引发剂用量的影响

3.3.4氯气用量的影响

3.3.5防粘剂用量的影响

3.3.6紫外光照射时间的影响

3.3.7引发方式的影响

3.3.8防粘剂利用次数的影响

4氯化聚乙烯产品的表征及分析

4.1实验仪器

4.2氯化聚乙烯产品热稳定时间的表征

4.2.1产品热稳定时间的表征方法

4.2.2产品热稳定时间的结果分析

4.3氯化聚乙烯产品挥发物（包括水）含量的表征

4.3.1产品挥发物（包括水）含量的表征方法

4.3.2产品挥发物（包括水）含量的结果分析

4.4氯化聚乙烯产品燃烧残余物的表征

4.4.1产品燃烧残余物的表征方法

4.4.2产品燃烧残余物的结果分析

4.5氯化聚乙烯产品差示扫描量热（DSC）的表征

4.5.1产品DSC的表征方法

4.5.2不同氯含量产品的熔点与残余结晶度的结果分析

4.5.3产品玻璃化转变温度的结果分析

4.6氯化聚乙烯产品红外光谱（FTIR）的表征

4.6.1产品红外光谱的表征方法

4.6.2产品红外光谱的结果分析

4.7氯化聚乙烯产品扫描电镜（SEM）的表征

4.7.1产品SEM的表征方法

4.7.2产品SEM的结果分析

4.8氯化聚乙烯产品热失重（TG）的表征

4.8.1产品热失重的表征方法

4.8.2产品热失重的结果分析

4.9氯化聚乙烯产品核磁共振(NMR)的表征

4.9.1产品1H-NMR的表征方法

4.9.2产品1H-NMR的结果分析

4.10本章小结

结论

参考文献

致谢

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