气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂论文

气固相法合成氯化聚氯乙烯树脂

摘要：在流化床反应器中，研究了紫外光引发的氯化聚氯乙烯（cpvc）树脂的合成过程，考察了反应时间、反应温度、原料气中φ(cl2)和紫外光强度对产品w(cl)的影响。较佳的反应条件为：反应时间1.5 h, 反应温度110 ℃，原料气中φ(cl2)为30%，紫外光波长为300 nm，紫外光强度为211 μw/cm2。合成的cpvc产品中w(cl)可达68.48%，cpvc的力学性能比聚氯乙烯有较大提高。

关键词：氯化聚氯乙烯聚氯乙烯气固相光催化

abstract: the author studied the synthesis process of chlorinated polyvinyl chloride (cpvc) initiated by uv light in a fluidized bed and explored the influences on chlorine mass content of reaction time, reaction temperature, volume fraction of chlorine gas in feedstock and uv light intensity. the optimal reaction conditions includs: the reaction time 1.5 h, reaction temperature 110 ℃, volume fraction of chlorine gas in feedstock 30%, uv light wavelength 300 nm and uv light intensity 211 μw/cm2. the chlorine mass content of the composite cpvc could reach 68.48% and the mechanical properties of the cpvc improved more noticeable in comparison with polyvinyl chloride.

keywords: chlorinated polyvinyl chloride；pvc；gas solid phase；photocatalysis

中图分类号：tq 325.3文献标识码: b文章编号:

氯化聚氯乙烯(cpvc)是将聚氯乙烯(pvc)进一步氯化改性的产物。在氯化过程中，一般可将w(cl)从pvc的56.7%提高到cpvc的61 %～68 %[1-2]。（pvc的w(cl)是多少？）与pvc相比，cpvc具有更优良的物理机械性能、耐腐蚀及阻燃自熄等性能[3-4] 。目前我国用于管材、型材等硬制品的cpvc需大量进口[5]。同时，我国氯碱行业的副产品cl2除用于生产pvc外还有剩余，而生产cpvc

是消纳富余cl2的有效途径。

目前，cpvc树脂的生产工艺按氯化介质不同分为溶剂法、水相悬浮法和气固相法[6-7] 。溶剂法由于使用有机溶剂、能耗较高，目前几乎被淘汰[8]。水相悬浮法具有操作简单、产品性能较好等优点，是目前国内外cpvc生产所采用的主要方法。但该法流程较长，产生“三废”较多，成本相对较高[9-11]。杨金平等[12]用气固相搅拌式氯化法生产cpvc，该法流程简单、污染物排放小，但传热效果较差，不适宜大规模生产。

本研究采用紫外光引发，在流化床反应器中将pvc分子链中—ch2—中的h和—chcl—链节中的h用cl取代？反应式(2)中—chcl —中h不继续被取代？（应给出产品分子结构式，已将方程式修改）实现cpvc的制备，重点考察操作条件对cpvc中w(cl)的影响。将流化床反应器用于pvc氯化过程，可充分利用床层内混合均匀的特点，快速移走反应热，防止物料结块、变色。

1 实验部分

1.1主要试剂与仪器

pvc树脂，sg-5，河北金牛化工股份有限公司生产；cl2，石家庄市电化厂生产；硝酸银、硫氰酸铵、硫酸铁铵，均为分析纯，市售。

气固相流化床，自制；紫外灯，南京华强电子有限公司生产；电位滴定仪，上海精密科学仪器有限公司生产。

1.2cpvc的制备

准确称取5.0 g的pvc粉末，装入流化床反应器中。反应器采用金属镀膜加热。料温达到50～70 ℃时，通入n2防止pvc被氧化。温度升至80 ℃后，开始加大n2流量使物料流化，并保持稳定。待达到氯化温度时，打开紫外灯，并开始通cl2，通过调节n2与cl2流量改变原料气中的φ(cl2)，尾气用碱液吸收。反应完成后，取出产品，用蒸馏水浸泡0.5 h，抽滤，重复操作至中性，然后于60 ℃真空干燥至恒重。称量cpvc的质量，并分析产品中

w(cl)。

为了充分活化cl2并防止紫外光能量过高时造成pvc分解，选择了能量相对适中的波长为300 nm的紫外光作为引发光源。

1.3w(cl)的测定

cpvc产品中的w(cl)按gb/t 7139—2002测定。

2结果与讨论

2.1反应机理

实验采用气固相光催化法氯化pvc，此反应为自由基反应，分为

链引发、链传递、链终止三个步骤，反应机理见式（1）~式（5）。

链引发反应：

（1）

链传递反应：

（2）

（3）

（4）

链终止反应：

（5）

常见的引发方式主要有单纯热引发、紫外光引发及低温等离子体引发。单纯热引发方式即单纯依靠加热引发氯化pvc制备cpvc，所得产品的w(cl)较低，反应过程中物料极易发黏变黄从而影响氯化反应的进行；低温等离子体引发氯化pvc虽然能够得到氯化均匀且具有较高w(cl)的cpvc产品，但是该引发方式制备cpvc较难实现工业化；采用紫外光引发方式能够得到氯化均匀且具有较高w(cl)的cpvc产品，若能解决工程问题，有望实现工业化，以期解决目前cpvc生产工艺中存在的环境污染、产品后处理繁琐等弊端。（请补充cpvc的核磁谱图或红外谱图，应有与pvc的谱图对比，以表明生成了cpvc）

2.2 产品的红外光谱分析

为了验证实验所得产品确为cpvc，首先对氯化后产物进行了红外光谱分析，结果如图1所示。从图1中可以看出，pvc经氯化后，