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气固相法制备氯化聚氯乙烯的研究

作　者: 方瑞
导　师: 张未星
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 氯化聚氯乙烯气固相法优化工艺氯含量分子量动力学
分类号: TQ325.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯经氯化得到的一种新型树脂,是一种重要的聚氯乙烯改性产品。氯化聚氯乙烯除了拥有一些聚氯乙烯的优良性能以外,还具有很多优良性能如耐腐蚀、耐热寒、阻燃以及较高的机械强度等。其在塑料、建材、医学、电气、农业、涂料、造纸、船舶、包装等方面有着较为广泛的应用。国内外大都采用水相悬浮法工艺生产氯化聚氯乙烯。通过高温、加压、加氧化剂等手段提高产品氯含量,但同时也会导致分子链断裂,使产品分子量严重减小,导致产品的一些机械性能下降,制约了氯化聚氯乙烯的使用。采用气固相法可以使氯化反应在较低的温度进行,同时可以保证产品的氯含量,更重要的是,气固相法反应条件较为温和,且不添加氧化剂帮助氯化,因此反应中产品分子链的断裂得到了有效的控制,产品分子量指标可以保持在较高的水平,满足实际应用中对其机械性能的要求。另外,气固相法工艺不需要处理大量废水,经济环保,属于绿色反应工艺。本文的研究内容即为采用气固相法制备氯化聚氯乙烯,考察了反应时间、反应温度、通氯量及搅拌速率等对产品氯含量及产物分子量的影响,并给出了优化后的反应工艺。结果表明：升高温度、延长反应时间均有利于产品的氯含量增加；温度升高会使数均分子量略有所下降,重均分子量有所增加；延长反应时间可以使数均和重均分子量都有所增加；产品的氯含量会随着通氯量的增加而增加,并且在某一值下达到饱和；搅拌速率对产品的影响相对较小。在氯化反应中,增加了预氯化过程,可以提高聚氯乙烯的耐热性能,使其可在较高温度下进行氯化,氯化效果优于一步氯化。优化后的工艺条件为：预氯化时间1h,预氯化温度55℃,氯化温度100℃,氯化时间6h,氯气流量500mL/min,搅拌速率80r/min.本文还对较为优化的工艺条件下所制得的产品的各项指标进行了测定,如氯含量,表观密度,挥发组分和分子量等。测试结果表明,该方法所得产品的一些性能指标已经满足某些国内企业的水相法的产品指标,部分性能大大超过了相关指标,并十分接近国外的相关工艺指标。实验中采用了自旋式反应设备应用于气固相法制备氯化聚氯乙烯,代替传统的机械搅拌,可以使产品氯化均匀,性能良好。本文还进一步考察了常压低温下聚氯乙烯颗粒内部的氯化反应动力学,推导得出该条件下的气固相反应动力学方程。并计算出不同温度下的表观反应速率常数。最后通过阿伦尼乌斯方程计算出反应的表观活化能和指前因子,反应表观活化能为Ea=22.118kJ/mol,指前因子A=0.001355 (mol-m-3)-1·s-1,

气固相法制备氯化聚氯乙烯的研究

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