氯化聚丙烯生產工藝研究論文

摘要：在當今社會飛速前進的背景下，隨着我國人民羣眾生產、生活水平的不斷提升，人們對化工產品的需求越來越大，要求越來越高，伴隨着我國化工產業研究的不斷擴展、創新，各種新型的化工材料出現在人們的視野中，並且由於新材料自身附帶的與社會發展應用更加貼合的實用性功能，逐漸受到社會各界人士的關注。近年來，氯化聚丙烯（PropyleneResin，CPP）作為一種較為優秀的新型化工產品十分受到人們的喜愛，隨着我國研究人員在氯化聚丙烯生產及產品開發領域的相關研究不斷的深入，對氯化聚丙烯的品種分支也越來專業、細緻。本文通過對現階段下我國氯化聚丙烯的生產工藝、研究開發等進行概述、分析，並針對其發展現狀等提出優化策略，以求為我國氯化聚丙烯的發展做出一份貢獻。

關鍵詞：氯化聚丙烯；生產工藝；改性開發

“氯化聚丙烯”英文名稱PropyleneResin，簡稱CPP，化工產品CAS編號為68442-33-1，是一種樹脂類化工產品，其由聚丙烯（PP）改性而來。對於物理性質來説，其物理性質相比其他類似物質較為穩定，常態下，氯化聚丙烯其物質成品為白色或者淡黃色，對水、酸、鹼等物質可耐性強，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定的化學性質，但是在180-190攝氏度時其化學結構便會開始崩塌，逐漸分解。針對化學性質來説，氯化聚丙烯不易融於醇類和脂肪烴熔劑，但是可以較好的融於芳烴以及酯類熔劑，所以在市面上很多領域對於氯化聚丙烯都有着極為廣泛的應用。

1氯化聚丙烯的生產工藝概述

有相關研究表明，氯化聚乙烯是經由聚丙烯產生的氯化反應生成的，其反應原理是通過聚丙烯（CnH2n）與氯化物（XCl2）進行化學反應，進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工藝分為以下三種方法：溶劑氯化製造方法、固相氯化製造方法、水相懸浮氯化製造方法。

1.1溶劑氯化製造方法

在我國生產製造氯化聚乙烯的發展過程中，溶液法曾經是人們生產中最為常見也是應用最為頻繁的製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，振盪均勻，並予以加熱，使其在平均温度大於100攝氏度的恆温加熱下溶解，溶解後再將一定量的“引發劑”BPO加入反應釜中促進反應發展，之後將反應釜置於恆温（最高温度在99攝氏度與129攝氏度之間）、恆壓下連通氯氣，使氯氣均勻進入反應裝置從而進行氯化反應。與此同時，操作人員可以通過控制反應副產物氯化氫（HCl）的量來控制反應的進程，等到反應所產生的氯化氫（HCl）達到標準數值時，將剩餘的氯氣及氯化氫等物質排除乾淨。反應終了後，脱除反應溶劑中的四氯化碳等廢物，再將反應溶液經由烘乾、粉碎、重塑等過程得到人們所需要的物質——氯化聚丙烯。其具體反應流程如下圖1：上述方法由於其操作較為簡單，反應易於調控，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，曾是我國最為常見的氯化聚乙烯製造方法，但是其生產製造環節所產生的資源浪費及環境污染問題也不容小視，所以在一九九五年，隨着《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固相氯化製造方法

固相法氯化製造方法一般是將原材料聚丙烯乾粉放置在附帶“粉末收集器”的固定牀內，在輔助紫外線光或單質氟元素的誘發狀態下將固定牀內通入氯氣從而使反應牀內產生氯化反應，進而得到所需的氯化聚乙烯產品的過程、方法。這種方法的操作工藝十分的簡單，但是由於反應屬於的是非均相反應，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的部分，極易導致一定的浪費，同時這種方法的反應熱散發較為困難，任何的不小心都容易造成反應的焦土化、使得反應產品變色，所以這種方法在人們日常生產中極少使用。

1.3水相懸浮氯化製造方法

有關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進行一定程度上的膨脹或粉碎後，將已經轉變為聚丙烯顆粒的顆粒粉末融入已經加入乳化、分散、引發等物質的反應釜中，使之完全混合直至聚丙烯顆粒陳懸浮狀融於整個反應釜中，予以加熱後，將反應釜中通入氯氣，進行氯化反應，帶氯化反應進行結束後，移除反應用氯氣及其反應剩餘物質，最後將反應生成物進行水洗脱酸、中和脱水、乾燥等步驟後製得人們需要的氯化聚丙烯產品（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品氯含量普遍在52%到63%左右，同時由於這種方法的操作並不十分困難，對客觀環境的要求程度不高，低成本優勢較為客觀，製造出的產成品含氯量優勢較為明顯，所以這種水相懸浮的氯化方法已逐漸被世界範圍內的化工企業、化學實驗者所接受。

2氯化聚丙烯其相關改性產品的開發

2.1氯化聚丙烯合成改性產品研發的進展

至今為止，國外對於CPP的合成改性研究傾向於對於進行“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後再進行改性反應，比如，針對CPP進行的二元氨改性或製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後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。在我國，對於聚丙烯合成改性產品的研究已經持續多年，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，但對與其相關領域仍舊需要未來科研人員的持續、深入研究。

2.2氯化聚丙烯改性產品的開發

由於氯化聚丙烯在被人們作為塗料、油墨等物質時需要加入苯溶劑或二甲苯溶劑等有機溶劑進行溶解後才可使用，但是有機苯具有易揮發的性質，使用中揮發的苯等物質會對人體、環境均造成一定量的傷害。所以研究者們致力於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

該接枝反應作為目前最為常見的接枝反應其應用的原理是將CPP分子的分子鏈上鍊接酸酐基團（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，由於接枝過程中極性馬來酸酐基團的加入使其的附着力的得到了十分顯著的提升。例如在美國一家公司開發的CP系列底漆中就是用了含氯量為百分之二十的CPP，後用馬來酸酐改性的方法進行改性的同時加入了屬於活性基團的酸酐基團，將製作後的成品進一步的改性，逐漸擴大該CPP其改性產品的應用範圍。

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附着力的促進劑使用，因為CPP與現階段人們較常使用的丙烯酸塗料兼容性較差，所以CPP在我國一般只能作為底料，然後再輔以其他塗料覆蓋，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，用以提高其產成品與丙烯酸塗料的兼容性，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塗料具有較為優異的'粘合性。其實驗表明，在其接枝工藝過程中最為合適的反應條件為91攝氏度左右，反應時間應控制在2小時內，CPP、MMA、St、BPO各物質間的重量比為100:1:1.2:0.3。最近幾年各國均大力開展了有關氯化聚丙烯的合成改性研究，並將研究後的成品，用作樹脂塗料、膠粘劑、油墨等材料，改性後的氯化聚丙烯不但具備了之前所沒有的優良的覆蓋性，同時還能與聚烯烴、聚酯等材料近乎完美的結合在一起，在省略了材料，簡化了塗裝的步驟的同時又不會影響使用後產品的質量、以及外觀的光澤度等指標。

3結語

綜上所述，在我國化工研究領域，氯化聚丙烯具有生產程序簡單、易操作、生產產品性質穩定、可使用的範圍較廣泛的優點，所以在我國未來的生產生活中經改性後的氯化聚丙烯在改善了其對環境、人體的影響的的前提下，同時具有傳統氯化聚丙烯的優異性能的CPP改性產品將被廣泛的使用。對氯化聚丙烯的研究仍處於摸索階段，現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生產廠家積極引進國外較為先進的技術、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領域發展將更快、更好、更強。

參考文獻

[1]陳爾凡,李曉洋,馬馳,等.馬來酸酐接枝氯化聚乙烯/聚丙烯熱塑性彈性體的製備及表徵[J].化工新型材料,2014(04).

[2]宋斌.氯化聚丙烯的合成發展[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製備與性能研究[J].應用化工,2015(7).

[4]郭世學,孫軍勇,高美華,等.丙烯酸酯類接枝改性氯化聚丙烯的力學性能研究[J].化學工程師,2016(8).