氯化聚丙烯生产工艺研究论文
时间：2021-08-31摘要：在当今社会飞速前进的背景下，随着我国人民群众生产、生活水平的不断提升，人们对化工产品的需求越来越大，要求越来越高，伴随着我国化工产业研究的不断扩展、创新，各种新型的化工材料出现在人们的视野中，并且由于新材料自身附带的与社会发展应用更加贴合的实用性功能，逐渐受到社会各界人士的关注。近年来，氯化聚丙烯（PropyleneResin，CPP）作为一种较为优秀的新型化工产品十分受到人们的喜爱，随着我国研究人员在氯化聚丙烯生产及产品开发领域的相关研究不断的深入，对氯化聚丙烯的品种分支也越来专业、细致。本文通过对现阶段下我国氯化聚丙烯的生产工艺、研究开发等进行概述、分析，并针对其发展现状等提出优化策略，以求为我国氯化聚丙烯的发展做出一份贡献。
关键词：氯化聚丙烯；生产工艺；改性开发
“氯化聚丙烯”英文名称PropyleneResin，简称CPP，化工产品CAS编号为68442-33-1，是一种树脂类化工产品，其由聚丙烯（PP）改性而来。对于物理性质来说，其物理性质相比其他类似物质较为稳定，常态下，氯化聚丙烯其物质成品为白色或者淡黄色，对水、酸、碱等物质可耐性强，同时具有较高的透性且无毒无味、不易燃具有较为优异的安全性。理论状况下氯化聚丙烯的物理熔点在100-120摄氏度，150摄氏度以下仍旧可以保持较为稳定的化学性质，但是在180-190摄氏度时其化学结构便会开始崩塌，逐渐分解。针对化学性质来说，氯化聚丙烯不易融于醇类和脂肪烃熔剂，但是可以较好的融于芳烃以及酯类熔剂，所以在市面上很多领域对于氯化聚丙烯都有着极为广泛的应用。
1氯化聚丙烯的生产工艺概述
有相关研究表明，氯化聚乙烯是经由聚丙烯产生的氯化反应生成的，其反应原理是通过聚丙烯（CnH2n）与氯化物（XCl2）进行化学反应，进而由反应生成氯化聚丙烯（CnH2n-xClx）以及氯化氢溶液（XHCl），其反应方程式如下：CnH2n+XCl2——CnH2n-xClx+XHCl根据上述原理，通过氯化反应的方式、方法的差异性，我们可以将氯化聚乙烯的生产工艺分为以下三种方法：溶剂氯化制造方法、固相氯化制造方法、水相悬浮氯化制造方法。
1.1溶剂氯化制造方法
在我国生产制造氯化聚乙烯的发展过程中，溶液法曾经是人们生产中最为常见也是应用最为频繁的制造氯化聚乙烯的方法之一。传统的溶剂法中，人普遍使用将聚丙烯树脂（PP）和四氯化碳（CCl4）或加以氯苯（C6H5Cl）、四氯乙烷（C2H3Cl4）等溶剂，按照一比十一到十六的用量加入反应用反应釜中，振荡均匀，并予以加热，使其在平均温度大于100摄氏度的恒温加热下溶解，溶解后再将一定量的“引发剂”BPO加入反应釜中促进反应发展，之后将反应釜置于恒温（最高温度在99摄氏度与129摄氏度之间）、恒压下连通氯气，使氯气均匀进入反应装置从而进行氯化反应。与此同时，操作人员可以通过控制反应副产物氯化氢（HCl）的量来控制反应的进程，等到反应所产生的氯化氢（HCl）达到标准数值时，将剩余的氯气及氯化氢等物质排除干净。反应终了后，脱除反应溶剂中的四氯化碳等废物，再将反应溶液经由烘干、粉碎、重塑等过程得到人们所需要的物质——氯化聚丙烯。其具体反应流程如下图1：上述方法由于其操作较为简单，反应易于调控，氯化程度保持在较为稳定的百分之五十到百分之六十之间，曾是我国最为常见的氯化聚乙烯制造方法，但是其生产制造环节所产生的资源浪费及环境污染问题也不容小视，所以在一九九五年，随着《蒙特利尔议定书》的签署，这种方法已逐渐被时代所抛弃。
1.2固相氯化制造方法
固相法氯化制造方法一般是将原材料聚丙烯干粉放置在附带“粉末收集器”的固定床内，在辅助紫外线光或单质氟元素的诱发状态下将固定床内通入氯气从而使反应床内产生氯化反应，进而得到所需的氯化聚乙烯产品的过程、方法。这种方法的操作工艺十分的简单，但是由于反应属于的是非均相反应，十分容易造成操作过程中的氯化不充分，造成大量的未进行充分氯化反应的部分，极易导致一定的浪费，同时这种方法的反应热散发较为困难，任何的不小心都容易造成反应的焦土化、使得反应产品变色，所以这种方法在人们日常生产中极少使用。
1.3水相悬浮氯化制造方法
有关氯化聚丙烯的水相悬浮法一般使用将作为原材料的聚丙烯(PP）先使用有机溶剂等物质进行一定程度上的膨胀或粉碎后，将已经转变为聚丙烯颗粒的颗粒粉末融入已经加入乳化、分散、引发等物质的反应釜中，使之完全混合直至聚丙烯颗粒陈悬浮状融于整个反应釜中，予以加热后，将反应釜中通入氯气，进行氯化反应，带氯化反应进行结束后，移除反应用氯气及其反应剩余物质，最后将反应生成物进行水洗脱酸、中和脱水、干燥等步骤后制得人们需要的氯化聚丙烯产品（CPP）。该方法流程图如下图2：正常情况下，上述反应所生成的产品氯含量普遍在52%到63%左右，同时由于这种方法的操作并不十分困难，对客观环境的要求程度不高，低成本优势较为客观，制造出的产成品含氯量优势较为明显，所以这种水相悬浮的氯化方法已逐渐被世界范围内的化工企业、化学实验者所接受。
2氯化聚丙烯其相关改性产品的开发
2.1氯化聚丙烯合成改性产品研发的进展
至今为止，国外对于CPP的合成改性研究倾向于对于进行“氯化接枝或共聚型聚丙烯（CCPP）”的研究，针对其的改进方法有两种:一种是由聚丙烯氯化后再进行改性反应，比如，针对CPP进行的二元氨改性或制造含固定生化酶的氯化聚丙烯（CPP）薄膜的反应等，另一种是将聚丙烯改性后再针对人们需要进行氯化，比如将聚丙烯（PP）在原位上接枝甲基丙烯酸2-羟乙酯（2-HEMA）等接枝合成技术。在我国，对于聚丙烯合成改性产品的研究已经持续多年，国内各大研究机构针对水相悬浮的效率研究已获得明显提升，近年来有报道称，我国已开始使用马来酸酐来操作对氯化聚丙烯的改性工作，但对与其相关领域仍旧需要未来科研人员的持续、深入研究。
2.2氯化聚丙烯改性产品的开发
由于氯化聚丙烯在被人们作为涂料、油墨等物质时需要加入苯溶剂或二甲苯溶剂等有机溶剂进行溶解后才可使用，但是有机苯具有易挥发的性质，使用中挥发的苯等物质会对人体、环境均造成一定量的伤害。所以研究者们致力于对需使用氯化聚丙烯进行改性研究，以期其能在保持原有特性的情况下，改善对人身、环境的危害。目前，最为突出的研究是针对马来酸酐与丙烯酸的接枝改性。
2.2.1氯化聚丙烯和马来酸酐基团间的接枝反应
该接枝反应作为目前最为常见的接枝反应其应用的原理是将CPP分子的分子链上链接酸酐基团（MAH），这种做法最基本的改善就是当将氯化聚丙烯作为底漆使用时，由于接枝过程中极性马来酸酐基团的加入使其的附着力的得到了十分显著的提升。例如在美国一家公司开发的CP系列底漆中就是用了含氯量为百分之二十的CPP，后用马来酸酐改性的方法进行改性的同时加入了属于活性基团的酸酐基团，将制作后的成品进一步的改性，逐渐扩大该CPP其改性产品的应用范围。
2.2.2氯化聚丙烯与丙烯酸基团的接枝改性
一般情况下，CPP通常作为促进PP附着力的促进剂使用，因为CPP与现阶段人们较常使用的'丙烯酸涂料兼容性较差，所以CPP在我国一般只能作为底料，然后再辅以其他涂料覆盖，通过化学接枝方法的改性，在氯化聚丙烯颜料中加入丙烯酸基团，用以提高其产成品与丙烯酸涂料的兼容性，从而提高裝凃工程的工作效率，简化工作程序。据我国现阶段的研究表明，合成“CPP、MMA、ST”三元接枝胶黏剂富裕聚丙烯涂料具有较为优异的粘合性。其实验表明，在其接枝工艺过程中最为合适的反应条件为91摄氏度左右，反应时间应控制在2小时内，CPP、MMA、St、BPO各物质间的重量比为100:1:1.2:0.3。最近几年各国均大力开展了有关氯化聚丙烯的合成改性研究，并将研究后的成品，用作树脂涂料、胶粘剂、油墨等材料，改性后的氯化聚丙烯不但具备了之前所没有的优良的覆盖性，同时还能与聚烯烃、聚酯等材料近乎完美的结合在一起，在省略了材料，简化了涂装的步骤的同时又不会影响使用后产品的质量、以及外观的光泽度等指标。
3结语
综上所述，在我国化工研究领域，氯化聚丙烯具有生产程序简单、易操作、生产产品性质稳定、可使用的范围较广泛的优点，所以在我国未来的生产生活中经改性后的氯化聚丙烯在改善了其对环境、人体的影响的的前提下，同时具有传统氯化聚丙烯的优异性能的CPP改性产品将被广泛的使用。对氯化聚丙烯的研究仍处于摸索阶段，现如今存在的方法大多在满足的人们要求的同时存在一定的问题，对此建议我国的CPP生产厂家积极引进国外较为先进的技术、加大对CPP改性研究的重视程度，以促进我国氯化聚丙烯的相关领域发展将更快、更好、更强。
参考文献
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