一种pvc/hdpe增容用氯化聚乙烯、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氯化聚乙稀制备领域，具体涉及一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙稀、制 备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，单一的聚合物材料往往难以满足使用要求，而将两种或者 两种以上的聚合物共混，可以使不同性能的材料取长补短，改善单一材料的使用和加工性 能，从而制备综合性能优异的共混材料以适应不同的应用要求。
[0003] 要想获得具有良好性能的聚合物共混物，使共混物的各组分之间充分地混合均 匀，形成在宏观上不分离，在微观上又是非均相结构的多相体系。在此种微观多相体系中， 每一组分均已协调的方式对整个体系提供宏观性能，并仍能保持其大部分性能的独立性， 从而获得类似合金的优异协同效应。由于共聚的各聚合物组分的分子结构、极性、相对分子 量等的巨大差异，大多数聚合物是难以互容的非相容性体系，这是造成聚合物共混物严重 相分离的根源。不相容的聚合物共混物，随时间的延长，产生相分离，导致共混物性能不稳 定和劣化。因此，为了充分发挥聚合共混物的性能效果，必须选择一种能改善聚合物相容性 的物质（即增容剂）是十分必要的。
[0004] 不同聚合物相容必须具备以下四个条件之一：①溶解度参数相近；②导入互穿网 络结构；③具有部分相同的结构；④聚合物不同分子间要有相互作用的共价键、离子键、给 予一接受键或者氢键。而本项目中采用CPE作为增容剂主要是以③④作为理论依据。
[0005] PVC是目前使用最广的通用塑料之一，PVC具有价格便宜、电绝缘性好、优异的难 燃性能、综合机械性和耐化学品等优点。但是PVC树脂自身存在易分解、耐热、耐寒、耐老化 性差及强度不够高等缺点，其中维卡软化点仅为80°C左右（10N负荷），从而限制了其应用 范围。随着工业技术的飞速发展和人民生活水平的日益提高，对PVC制品性能提出了更高 的要求，PVC材料的耐热、耐老化性和机械强度越来越受到人们的关注。目前对PVC耐热改 性的方法有添加热稳定剂、交联、共混、共聚、氯化及加入玻璃纤维等，其中共混改性工艺简 单、可实施性强，特别适合于工业生产。
[0006] 高密度聚乙烯（HDPE)是一种结晶度高、非极性的热塑性塑料，维卡软化温度为 125~125°C，使用温度可达100°C，具有良好的耐热性、耐寒性，化学稳定性好，易加工，还 具有较高的刚性和韧性，可制成薄膜、管材、抽丝、周转箱和各种中空制品。
[0007] 由于其优异的性能、适中的价格和应用广泛，因此可以利用HDPE对PVC树脂进行 共混改性。
[0008] 但是，PVC与HDPE二者在性质上表现为极性与非极性，溶解度参数、内聚能密度差 别较大，它们也不存在其它的特殊相互作用力，也就是说它们是不能相容的，所以得到的共 聚物的凝聚态结构和性能都不会达到具有综合共混组分各自优点的PVC/HDPE高分子合金 材料，其简单的共混获得的共混材料性能较差，无使用价值。
[0009] 依据高分子共混改性的基本原理，必须在二者进行共混的过程中加入分别与共混 组分的结构各自相似（或各自相容）的接枝或嵌段共聚物，作为非反应性增容剂，以获得微 相分离、多相凝聚态的高分子合金的特征结构，从而在宏观上显示出综合共混组分各自优 点的良好性能。
[0010] 目前市面上普通的增溶剂难以满足要求，因此，研究开发一种PVC/HDPE增容剂迫 在眉睫。
【发明内容】
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯，对PVC/HDPE 共混体系有良好增容效果。
[0012] 本发明还提供了一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的制备方法，采用两段氯化法 通过控制温度段的通氯量和反应时间，得到对PVC/HDPE共混体系有良好增容效果的氯化 聚乙烯。
[0013] 本发明还提供了一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的应用，作为PVC/HDPE增容剂 的应用。
[0014] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯，包括以下重量份的物质：
[0015]
[0016] 所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰；
[0017] 所述分散剂选自聚甲基丙烯酸钠；
[0018] 所述乳化剂选自氢化蓖麻油；
[0019] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：
[0020] (1)、将18-26重量份的高密度聚乙烯、500-600重量份的工业纯水、0. 06-0. 09 重量份的引发剂，〇. 15-0. 2重量份的乳化剂和0. 7-1重量份的分散剂混合投入反应釜， 30-50 °C下乳化30-50min后，升温；
[0021](2)、采用两段通氯法通氯；
[0022] (3)、排空后，冷却、出料；
[0023](4)、经过脱酸、中和后，使pH达到7,然后水洗，离心、干燥后得到PVC/HDPE增容用 氯化聚乙烯，含氯量35±2%。
[0024] 进一步的，步骤（2)中两段通氯法具体操作为：
[0025] 通氯一段：在I. 5-2h内，将反应温度从70°C均匀升高至110°C，同时，均匀通入占 总通氯重量65-80%的氯气；
[0026] 通氯二段：在1-1. 5h内，将反应温度从IKTC均匀升高至125°C，同时，均匀通入剩 余的氯气；
[0027] 进一步的，步骤（3)中所述排空具体为：在压力彡0?2MPa，温度在100°C以上时排 空；
[0028] 进一步的，步骤（3)中所述出料温度为60_80°C。
[0029] 进一步的，步骤（4)中，中和时温度控制在90°C以下，中和时间2-3h;
[0030] 进一步的，步骤（4)中，中和试剂为Na2CO3,每Ikg高密度聚乙烯用Na2C0350g。
[0031] 本发明提供的一种PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯的应用，作为PVC/HDPE共混体系 增溶剂的应用。在PVC/HDPE共混体系中加入增容型氯化聚乙烯后，PVC/HDPE共混后可以 良好相容，且氯化聚乙烯本身具有较好的力学性能，所得共混物的性能大大提高。
[0032] 氯化聚乙烯（CPE)是聚乙烯（PE)经氯化改性的产物，具有优异的性能：
[0033] (1)由于分子链具有饱和结构，因而它具有优良的耐候性，耐臭氧，耐化学药品及 耐老化性能等，在170°C以上分解，-30°C仍具有柔软性，脆化温度在_70°C以下。
[0034] (2)氯化聚乙烯兼具塑料及橡胶的双重特性，既耐低温又具有较高的耐热性。
[0035] (3)其分子结构具有极性链段和非极性链段，因而相容性好，可与PVC、PE、PP、PS 以及多种树脂共混，改善其性能。
[0036] (4)其分子链的柔顺性使其在常温下具有较好的韧性。
[0037] (5)氯化聚乙烯无毒、加工性好，耐磨耗性、耐应力龟裂性优良。
[0038] (6)分子中的极性氯原子，使其具有良好的耐油性、阻燃性及着色性。
[0039] 当CPE氯含量低时，其性能接近于聚乙稀，含氯量高时，性能接近于聚氯乙稀，因 此，控制适当的含氯量，可使之兼具二者的优点。采用不同的氯化工艺，可制得橡胶状到硬 质塑料状的产品。其最大的优点是与PVC、PS、ABS、MBS、PE、PP、NR、EPDM、NBR等树脂均有 良好的相容性，因此，CPE既可以单独作为特种合成橡胶，又可以作为塑料或者橡胶材料的 改性剂，随着高分子材料行业的不断发展，CPE的应用领域也在不断拓展着。
[0040] CPE的结构类似于PVC、HDPE的嵌段共聚物，由于HDPE是高结晶性的高聚物，对其 进行氯化反应时，反应既发生在非结晶区，也发生在结晶区，氯化部分的结构与PVC相似， 而未氯化部分仍为PE。本申请提供的PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯能够实现PVC、HDPE的 改性、共混，得到的共混物既会有PVC的阻燃、耐腐蚀、耐化学品性，又会具有HDPE的易加工 和耐热性能。
聚乙烯具有较好的相容性，后者则和极性高聚物聚氯乙烯有较好的相容性。同时，氯含量为 35 %左右的CPE是一种橡胶弹性体，它的溶解度参数8. 92,内聚能密度79. 5介于PE(7. 98， 63. 8)和PVC(9. 74,，94. 9)之间，当PE和PVC共混时，由于极性相差较大，难以得到性能满 意的共混体，而CPE与PE、PVC的溶解度参数差值均小于1，因此当采用适量的CPE作为PVC/ HDPE共混体系的增容剂时，可以得到预期的效果。
[0042] 目前CPE水相悬浮氯化工艺，大多采用三步通氯法，即自引发温度（80°C左右）至 PE熔点温度分为三段一一低温段、中温段和高温段，通过控制此三温度段的通氯量来获得 不同性能的CPE产品；但是三段氯化法操作较复杂，不同温度段的通氯量及温度分段方式 对CPE产品性能的影响因素较复杂，难以生产预定性能的产品；且三段氯化工艺氯化更加 均匀，CPE残余结晶度较低，PE链段含量低，与PE粘结力相对较小。
[0043] 本申请采用低温一中温两段连续氯化生产工艺（简称两段氯化法），通过控制不 同温度段（低温段温度为70 - 110°C、中温段为110 - 125°C)的通氯量和反应时间得到 PVC/HDPE增容用氯化聚乙烯。
[0044] 本申请两段氯化法较传统的三段氯化法相比，两段法氯化容易控制，操作方便，生 产效率高，节能效果明显。这是因为氯化反应在较低的温度下进行，氯化反应速度快，氯原 子在PE颗粒的表面氯化且分布密集，随着反应的进行和反应温度的提高，氯化反应进入PE 颗粒内部进行反应，但因反应在距离其结晶熔点较远的温度下反应，PE的结晶没有被完全 打破，因而产品的残留结晶度高，其产品的分子结构具有