CN101555301B - 一种氯化聚丙烯或氯化马来酸酐接枝聚丙烯的固相制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了氯化聚丙烯或氯化马来酸酐接枝聚丙烯的固相制备方法。本发明将聚丙烯或马来酸酐接枝聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份混合,加热升温至50-100℃,通入氯气进行氯化反应,停止加热,用空气赶走残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化聚丙烯或氯化马来酸酐接枝聚丙烯。本发明采用较低的反应温度,并引入球磨技术,从而克服了传统改性聚丙烯固相制备方法中存在的反应不均匀、产品容易焦化和粘接、改性效率较低等缺点。本发明技术具有工艺简单、无需使用溶剂、成本低等优点,所制备的改性聚丙烯产品不变色、接枝率较高,可广泛应用于涂料、油墨、粘合剂以及增容剂等领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子化工领域,具体涉及氯化聚丙烯、氯化马来酸酐接枝聚丙烯的固相制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种应用广泛的热塑性通用塑料,由于它的非极性,导致表面张力低,与极性材料的相容性和粘结性差,难以染色等,从而限制了应用。因此,对聚丙烯进行极性化改性具有重要的意义。
目前氯化聚丙烯(CPP)已经实现工业化,在涂料、油墨、黏合剂、增容剂等领域获得了广泛的应用。氯化聚丙烯的合成方法主要包括溶剂法、水相法、固相法三种,其中使用溶剂法制备的CPP氯化较均匀,反应比较容易控制,但生产过程所用溶剂四氯化碳对大气臭氧层有严重的破坏作用,根据《蒙特利尔议定书》的要求,以四氯化碳为溶剂的CPP制备工艺面临即将被淘汰的境地。采用水相悬浮液法制备CPP,工艺简单,操作方便,生产成本低,但以水代替溶剂,属于非均相反应,氯气不能渗透到聚丙烯颗粒内部反应,使得反应产品的氯化程度不够均匀,且反应液对生产设备腐蚀性大,CPP悬浮颗粒之间容易粘结,从而制约了这种方法的广泛应用。固相法是将粉末状的聚丙烯置于带有捕集器的流化床(或带有搅拌的反应釜)中,通入氯气进行氯化得到CPP产品,具有工艺简单,设备腐蚀性小,生产成本低,无三废排放等优点;但固相法同样属于非均相反应,产品氯化不均匀,容易产生交联产物,而且因反应温度较高(120-130℃),反应热不易导出,产品容易出现焦化,变色和粘结等问题,故在工业上很少获得应用。
随着聚丙烯的应用领域日渐广泛,人们对聚丙烯极性改性物的性能也提出了更高的要求。例如,单纯的氯化聚丙烯已经不能满足使用要求,在氯化聚丙烯分子上进一步引入马来酸酐分子的方法引起人们的重视。氯化马来酸酐接枝聚丙烯(CPP-g-MAH)中因同时含有氯和酸酐基团,活性高,易于与聚合物中某些活性基团反应,附着力更好,市场前景良好。
发明内容
针对现有固相法制备氯化聚丙烯和氯化马来酸酐接枝聚丙烯的不足,本发明的目的在于提供制备氯化聚丙烯(CPP)、氯化马来酸酐改性聚丙烯(CPP-g-MAH)的新型固相制备方法。由于反应温度较低(100℃以下),并采用球磨技术,从而克服了传统固相法中存在的反应不均匀,产品容易焦化和粘接,以及接枝率较低的问题。
本发明通过以下技术方案实现上述发明目的:
一种氯化聚丙烯的固相制备方法,包括如下步骤:将聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份混合,加热升温至50-100℃,通入氯气进行氯化反应,停止加热,用空气赶走残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化聚丙烯。
在上述固相制备方法中,优选包括如下步骤:将聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌下,加热升温至50-100℃,通入氯气进行一次氯化反应2-6h;然后将物料放入球磨机中破碎,再将物料转入反应釜中进行二次氯化反应2-8h,停止加热,用空气赶走反应釜内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化聚丙烯。另外,在搅拌的同时最好采用紫外灯照射。
在上述固相制备方法中,优选包括如下步骤:将聚丙烯颗粒100重量份和引发剂0.5-3重量份加入到球磨机中,加热升温至50-80℃,通入氯气进行氯化反应2-6h,停止加热,用空气赶走球磨机内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化聚丙烯。
在上述固相制备方法中,所述引发剂优选为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化2,4-戊二酮、过氧化二碳酸二2-苯氧基酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己烷)、2,5-二(2-乙基己酰过氧)-2,5-二甲基己烷中的一种或几种的混合物。
至于氯化马来酸酐接枝聚丙烯的固相制备方法,也采用与上述相同的方法,具体包括如下步骤:将马来酸酐接枝聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份混合,加热升温至50-100℃,通入氯气进行氯化反应,停止加热,用空气赶走残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化马来酸酐接枝聚丙烯。
在上述固相制备方法中,优选包括如下步骤:将马来酸酐接枝聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌下,加热升温至50-100℃,通入氯气进行一次氯化反应2-6h;然后将物料放入球磨机中破碎,再将物料转入反应釜中进行二次氯化反应2-8h,停止加热,用空气赶走反应釜内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化马来酸酐接枝聚丙烯。在搅拌的同时最好采用紫外灯照射。
在上述固相制备方法中,优选包括如下步骤:将马来酸酐接枝聚丙烯颗粒100重量份、引发剂0.5-3重量份加入到球磨机中,加热升温至50-80℃,通入氯气进行氯化反应2-6h,停止加热,用空气赶走球磨机内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化马来酸酐接枝聚丙烯。
在上述固相制备方法中,所述引发剂优选为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化2,4-戊二酮、过氧化二碳酸二2-苯氧基酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己烷)、2,5-二(2-乙基己酰过氧)-2,5-二甲基己烷中的一种或几种的混合物。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明采用了一次氯化-球磨-二次氯化的制备方法,将第一次氯化反应产物的表层剥离掉,使聚丙烯颗粒的表面更新,露出未氯化的部分,再进行第二次氯化反应,从而提高了氯化产物的氯化度和氯化均匀程度,而且,固相氯化反应温度较低,从而克服了传统固相法中氯化产品容易焦化和粘接的问题,氯化和球磨处理均为固相反应过程,不使用溶剂,氯含量可控,工艺简单,设备腐蚀性小,生产成本低,无三废排放;(2)本发明方法采用球磨机作为反应装置,可以一边氯化、一边球磨,以剥离反应产物的表层,从而进一步提高了聚丙烯的氯化程度和氯化均匀度;(3)本发明利用固相法制备的氯化聚丙烯(CPP)和氯化马来酸酐接枝聚丙烯(CPP-g-MAH),外观上不发黄,在溶解性能、耐热性能、粘接性能等方面,均与传统溶剂法制备的此类产品相当,但工艺简单、无环境污染,预期在涂料、油墨、粘合剂以及增容剂等领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1:
将聚丙烯颗粒100重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气反应6h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h;再将破碎后的粉料、偶氮二异丁腈1重量份加入到反应釜中,在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气进行二次氯化,反应2h后,停止加热,用洁净空气赶走釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为23.47重量%的氯化聚丙烯。
实施例2:
将聚丙烯颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中。在搅拌下加热升温到80℃,通入氯气反应4h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h,再将破碎后的粉料、偶氮二异丁腈1重量份加入到反应釜中,在搅拌下加热升温到80℃,通入氯气进行二次氯化,反应4h后,停止加热,用洁净空气赶走釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为28.48重量%的氯化聚丙烯。
实施例3:
将聚丙烯颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中。在搅拌下加热升温到90℃,通入氯气反应2h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h。再将破碎后的粉料、偶氮二异丁腈1重量份加入到反应釜中,在搅拌下加热升温到90℃,通入氯气进行二次氯化。反应5h后,停止加热,用洁净空气赶走釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为30.33重量%的氯化聚丙烯。
实施例4:
将马来酸酐接枝聚丙烯(马来酸酐的接枝率为1.37重量%)颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中。在搅拌下加热升温到90℃,通入氯气反应2h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h。再将破碎后的粉料移入到反应釜中,在搅拌下加热升温到90℃,通入氯气进行二次氯化。反应2h后,停止加热,用洁净空气赶走釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为28.34重量%的氯化马来酸酐接枝聚丙烯。
实施例5:
将聚丙烯颗粒100重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌和紫外灯照射下加热升温到70℃,通入氯气反应2h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h,再将破碎后的粉料移入到反应釜中,在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气进行二次氯化,反应2h后,停止加热,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为20.44重量%的氯化聚丙烯。
实施例6:
将聚丙烯颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中。在搅拌和紫外灯照射下加热升温到70℃,通入氯气反应2h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h,再将破碎后的粉料移入到反应釜中,在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气进行二次氯化,反应2h后,停止加热,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为21.12重量%的氯化聚丙烯。
实施例7:
将聚丙烯颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中。在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气反应2h后,用洁净空气赶走反应釜内的氯气,将物料转移到球磨机破碎0.5h,再将破碎后的粉料、偶氮二异丁腈1重量份加入到反应釜中,在搅拌下加热升温到70℃,通入氯气进行二次氯化,反应2h后,停止加热,用洁净空气赶走釜内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为22.05重量%的氯化聚丙烯。
实施例8:
将聚丙烯颗粒100重量份、偶氮二异丁腈1重量份加入到带有通气和加热装置的球磨机中,加热升温至70℃,通入氯气进行球磨氯化反应3h,停止加热,用洁净空气赶走球磨机内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为34.45重量%的氯化聚丙烯。
实施例9:
将马来酸酐接枝聚丙烯(马来酸酐的接枝率为1.81重量%)颗粒100重量份、偶氮二异丁腈2重量份加入到带有通气和加热装置的球磨机中,加热升温至80℃,通入氯气进行球磨氯化反应4h,停止加热,用洁净空气赶走球磨机内的氯气,氯化产物经水洗脱酸至中性,干燥后即可获得含氯量为39.85重量%的氯化马来酸酐接枝聚丙烯。
Claims (6)
1.一种氯化聚丙烯的固相制备方法,其特征在于包括如下步骤:将聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌下,加热升温至50-100℃,通入氯气进行一次氯化反应2-6h;然后将物料放入球磨机中破碎,再将物料转入反应釜中,在70℃、80℃或90℃下进行二次氯化反应2-8h,停止加热,用空气赶走反应釜内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化聚丙烯。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化2,4-戊二酮、过氧化二碳酸二2-苯氧基酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己烷)、2,5-二(2-乙基己酰过氧)-2,5-二甲基己烷中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在搅拌的同时采用紫外灯照射。
4.一种氯化马来酸酐接枝聚丙烯的固相制备方法,其特征在于包括如下步骤:将马来酸酐接枝聚丙烯100重量份和引发剂0.5-3重量份加入到带有搅拌装置的反应釜中,在搅拌下,加热升温至50-100℃,通入氯气进行一次氯化反应2-6h;然后将物料放入球磨机中破碎,再将物料转入反应釜中,在90℃下进行二次氯化反应2-8h,停止加热,用空气赶走反应釜内残余氯气,氯化产物经去离子水或蒸馏水洗脱酸,然后干燥,即可制得氯化马来酸酐接枝聚丙烯。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化2,4-戊二酮、过氧化二碳酸二2-苯氧基酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己烷)、2,5-二(2-乙基己酰过氧)-2,5-二甲基己烷中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,在搅拌的同时采用紫外灯照射。
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