一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》是蕪湖融匯化工有限公司於2015年8月7日申請的發明專利，該專利申請號為201510484536X，公布號為CN104987438A，專利公布日為2015年10月21日，發明人是汪愛兵、程賢甦、洪虹、懷樂、陰其文、宋永海。

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》公開了一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用，包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯18-26，工業純水500-600，引發劑0.045-0.075，乳化劑0.2-0.25和分散劑1.2-1.8。製備工藝採用兩段通氯法，產品可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠，流動性好，改變橡膠成型工藝，縮短了橡膠材料成型時間，提高了生產效率、產品合格率，操作方便，降低勞動強度，與現有技術相比，本發明製備得到的產品，具有門尼粘度低、耐候、耐油性好、阻燃等特點，可用於直接注射硫化成型橡膠，也可以作為橡膠添加改性劑改善橡膠的加工流動性。

2021年8月16日，《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》明獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

概述圖為《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用
• 公布號：CN104987438A
• 公布日：2015年10月21日
• 申請號： 201510484536X
• 申請日：2015年8月7日
• 申請人：蕪湖融匯化工有限公司
• 地址：安徽省蕪湖市鳩江區四褐山長江北路243號
• 發明人：汪愛兵、程賢甦、洪虹、懷樂、陰其文、宋永海
• Int.Cl.：C08F10/02(2006.01)I、C08F8/22(2006.01)I、C08L23/28(2006.01)I
• 類別：發明專利
• 專利代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
• 代理人：馬榮

專利背景

氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯（HDPE）主鏈碳原子上的部分氫原子被氯原子取代而成為一種線性飽和大分子，可以看作是乙烯，氯乙烯和1，2-二氯乙烯的三元共聚物。根據其含氯量、殘餘結晶度以及其它特性，可分為塑改型氯化聚乙烯（CPE）和橡膠型氯化聚乙烯（CM）。CPE在結構中含有一定量的殘留結晶，CM基本不含有殘留結晶。由於氯化聚乙烯的分子結構飽和，具有耐熱、耐油、耐臭氧、耐老化、阻燃、耐化學藥品、絕緣性好等優點。氯化聚乙烯單用或經摻合、接枝共聚，廣泛地套用於樹脂改性、橡膠加工、塗料、粘合劑、工程塑膠等方面。2009年世界氯化聚乙烯產能約為53萬噸/年，產量為26.5萬噸左右。其中約70-80％左右用於PVC的改性方面，約10-20％用於電線、電纜及ABS改性。隨著環保意識的提高和環境法規的實施，CM作為一種環境友好型材料取代氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等合成橡膠成為氯化聚乙烯重要的發展趨勢。市場需求量大，全球市場空缺還很多，積極開發CM新品種和新用途是氯化聚乙烯的重要發展方向。

CM基本沒有殘留結晶，其優異的性能主要表現為：

（1）由於CM的分子鏈是飽和結構，因此具有優良的耐候性，耐臭氧，耐化學藥品及耐老化性能等，能在170℃以上分解，-30℃仍具有柔軟性，脆化溫度在-70℃以下。

（2）在常溫下，其分子柔韌性好，斷裂伸長率高，回彈性好，在潮濕環境下，絕緣電阻高，介電常數穩定。

（3）其分子結構具有極性鏈段和非極性鏈段，因而相容性好，可與EPDM、NBR、CSM、CR等多種合成橡膠及PVC、PS共混，共混後不僅提高了他們的加工性能和物理機械性能而且可以降低產品的生產成本。

（4）分子中的極性氯原子，使其具有良好的耐油性、阻燃性及著色性。

（5）價格低廉，可以高填充、無毒、加工性好，耐磨耗性、耐應力龜裂性優良。CM作為一種新型的特種橡膠，在電線電纜、膠管、輸送帶、橡膠水壩、汽車內胎、電梯扶手等領域得到了廣泛的套用。由於傳統合成橡膠的生產工藝中需要大量的有機溶劑，對環境有很大的污染，隨著環保意識的提高和環保法規的實施，水相法生產的橡膠型氯化聚乙烯，工藝簡單，是一種環境適應性材料，將會取代氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯而進一步擴大其套用範圍。現有技術中，市場上通用CM135B型橡膠門尼粘度較大，其加工性只能滿足擠出成型工藝條件，不能滿足直接注射硫化成型的工藝技術要求。

發明內容

專利目的

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》提供一種氯化聚乙烯橡膠，具有較低的門尼粘度、很好的加工流動性，能夠實現直接注射硫化成型。本發明還提供了一種氯化聚乙烯橡膠的製備方法，結合原料的性質，採用兩段通氯的方法，製備的氯化聚乙烯橡膠流動性非常好，可以直接注射硫化成型。本發明還提供了一種氯化聚乙烯橡膠的套用，不僅可以直接注射硫化成型，而且，可以作為橡膠添加改進劑，改善橡膠的加工流動性，使橡膠製品直接注塑成型。

技術方案

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》提供的一種氯化聚乙烯橡膠，包括以下重量份的原料：

高密度聚乙烯	18-26
工業純水	500-600
引發劑	0.045-0.075
乳化劑	0.2-0.25
分散劑	1.2-1.8

所述的引發劑選自過氧化二苯甲醯；所述分散劑選自聚甲基丙烯酸鈉；所述乳化劑選自氫化蓖麻油；本發明提供的一種氯化聚乙烯橡膠的製備方法，包括以下步驟：（1）、將18-26重量份的高密度聚乙烯、500-600重量份的工業純水、0.045-0.075重量份的引發劑，0.2-0.25重量份的乳化劑和1.2-1.8重量份的分散劑混合投入反應釜，30-50℃下乳化30-50分鐘後，升溫；（2）、採用兩段通氯法通氯；（3）、排空後，冷卻、出料；（4）、經過脫酸、中和後，使pH達到7，然後水洗，離心、乾燥後得到可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠，含氯量35±2％。進一步的，步驟（2）中兩段通氯法具體操作為：通氯一段：在1.5-2小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量60-75％的氯氣；通氯二段：通氯一段結束後，保溫在120℃-121℃，在1.0小時-1小時10分鐘內通入剩餘氯氣。進一步的，步驟（3）中所述排空具體為：在100℃以上，壓力≤0.2MPa時排空；進一步的，步驟（3）中所述出料溫度為60-80℃。進一步的，步驟（4）中，中和時溫度控制在90℃以下，中和時間2-3小時；進一步的，步驟（4）中，中和試劑為Na2CO3，每1千克高密度聚乙烯用Na2CO3 50克。本發明提供的一種氯化聚乙烯橡膠的套用，作為直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的套用。本發明提供的一種氯化聚乙烯橡膠的套用，作為橡膠添加改性劑的套用。作為橡膠添加改性劑改善橡膠的加工流動性，使橡膠製品直接注塑成型，該產品改變橡膠成型工藝，提高了生產效率、產品合格率，操作方便，降低勞動強度。本發明提供的一種氯化聚乙烯橡膠可直接注射硫化成型，其門尼粘度為35±5（即ML125℃（1+2）），改變橡膠成型工藝，縮短了橡膠材料成型時間。本發明，依據生產直接注射硫化成型的橡膠的目的設計、選擇原料，同時，製備工藝的設計根據原料的熔點、分子量等其他性能、以及發明目的確定。

改善效果

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》選用原料分子量較低的高密度聚乙烯，以滿足直接注射硫化成型的的目的，以及產品未來的加工工藝性，同時考慮材料耐油性、阻燃性套用，本發明採用兩段通氯法，第一段通氯，在1.5-2小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量60-75％的氯氣；第二段通氯：保溫在120℃-121℃，在1.0小時-1小時 10分鐘內通入剩餘氯氣。根據選擇的高密度聚乙烯的熔點、分子量，確定初始引發溫度75℃，最高溫度120℃，直接打破結晶，產品含氯量控制在35±2％，產品門尼粘度為35±5（即ML125℃（1+2）），滿足直接注射硫化成型的的要求；而且，兩段通氯，氯化反應溫度降低較多，節約了能源消耗，降低了氯化設備工況的惡劣程度。市場上普通的CM橡膠門尼粘度較大，不具備直接注射硫化成型的條件，本發明提供的可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠，流動性好，改變橡膠成型工藝，縮短了橡膠材料成型時間，提高了生產效率、產品合格率，操作方便，降低勞動強度，本發明製備得到的產品，具有門尼粘度低、耐候、耐油性好、阻燃等特點，可用於直接注射硫化成型橡膠。本發明製備的產品可套用在需要注塑的橡膠產品，工程塑膠、電線電纜等產品中。而且，具有簡化工藝、降低能耗，提高製品的均勻性、穩定性，減少飛邊、節省膠料，機械化程度高等特點。

附圖說明

圖1為製備工藝流程示意圖。

圖1

技術領域

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》屬於橡膠製備加工領域，具體涉及一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用，製備的橡膠可直接注射硫化成型。

權利要求

1.《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》特徵在於，所述氯化聚乙烯橡膠包括以下重量份的原料：

2.根據權利要求1所述的氯化聚乙烯橡膠，其特徵在於，所述的引發劑選自過氧化二苯甲醯。

3.根據權利要求1或2所述的氯化聚乙烯橡膠，其特徵在於，所述分散劑選自聚甲基丙烯酸鈉。

4.根據權利要求1-3任一項所述的氯化聚乙烯橡膠，其特徵在於，所述乳化劑選自氫化蓖麻油。

5.一種權利要求1-4任一項所述的氯化聚乙烯橡膠的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括以下步驟：（1）、將18-26重量份的高密度聚乙烯、500-600重量份的工業純水、0.045-0.075重量份的引發劑，0.2-0.25重量份的乳化劑和1.2-1.8重量份的分散劑混合投入反應釜，30-50℃下乳化30-50分鐘後，升溫；（2）、採用兩段通氯法通氯；（3）、排空後，冷卻、出料；（4）、經過脫酸、中和後，使pH達到7，然後水洗，離心、乾燥後得到可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠，含氯量35±2％。

6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，步驟（2）中兩段通氯法具體操作為：通氯一段：在1.5-2小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量60-75％的氯氣；通氯二段：通氯一段結束後，保溫在120℃-121℃，在1.0小時-1小時10分鐘內通入剩餘氯氣。

7.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，步驟（4）中，中和時溫度控制在90℃以下，中和時間2-3小時。

8.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，步驟（4）中，中和試劑為Na₂CO₃，每1千克高密度聚乙烯用Na₂CO₃50克。

9.一種權利要求1所述的氯化聚乙烯橡膠的套用，作為直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的套用。

10.一種權利要求1所述的氯化聚乙烯橡膠的套用，作為橡膠添加改性劑的套用。

實施方式

實施例1

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》包括以下重量份的原料：

高密度聚乙烯選自韓國湖石化學生產的，型號為2000CP的高密度聚乙烯，熔點為130℃。本發明提供的一種氯化聚乙烯橡膠的製備方法包括以下步驟：（1）、將1.8千克的高密度聚乙烯、50千克工業純水、4.5克過氧化二苯甲醯，20克氫化蓖麻油和120克聚甲基丙烯酸鈉混合投入搪玻璃反應釜，40℃下乳化40分鐘後，升溫；（2）、採用兩段通氯法通氯：通氯一段：在1.5小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量65％的氯氣；通氯二段：通氯一段結束後，保溫在120℃-121℃，在1.0小時內通入剩餘35％氯氣。（3）、在110℃，壓力≤0.2MPa時排空，冷卻至60℃出料；（4）、經過脫酸、加入90克 Na2CO3中和後，水洗，使pH達到7，然後水洗洗去CM顆粒表面含的鹼，離心脫水5分鐘、乾燥後得到可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠。本實施例提供的一種氯化聚乙烯橡膠，作為直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的套用。

• 實施例2

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》包括以下重量份的原料：

高密度聚乙烯	1.8千克
工業純水	50千克
過氧化二苯甲醯	4.5克
氫化蓖麻油	20克
聚甲基丙烯酸鈉	120克

高密度聚乙烯選自LG化學生產的，型號為CE1020的高密度聚乙烯，熔點為130℃。一種氯化聚乙烯橡膠的製備方法包括以下步驟：（1）、將2千克的高密度聚乙烯、55千克工業純水、5克過氧化二苯甲醯，22克氫化蓖麻油和140克聚甲基丙烯酸鈉混合投入搪玻璃反應釜，50℃下乳化30分鐘後，升溫；（2）、採用兩段通氯法通氯：通氯一段：在2小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量70％的氯氣；通氯二段：通氯一段結束後，保溫在120℃-121℃，在1.0小時內通入剩餘30％氯氣。（3）、在110℃，壓力≤0.2MPa時排空，冷卻至60℃出料；（4）、經過脫酸、加入100克 Na2CO3中和後，水洗，使pH達到7，然後水洗洗去CM顆粒表面含的鹼，離心脫水5分鐘、乾燥後得到可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠。本實施例提供的一種氯化聚乙烯橡膠，作為直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的套用。

• 實施例3

《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》包括以下重量份的原料：

高密度聚乙烯	2.5千克
工業純水	60千克
過氧化二苯甲醯	7克
氫化蓖麻油	25克
聚甲基丙烯酸鈉	170克

高密度聚乙烯選自韓國湖石化學生產的，型號為2000CP的高密度聚乙烯，熔點為130℃。一種氯化聚乙烯橡膠的製備方法包括以下步驟：（1）、將2.5千克的高密度聚乙烯、60千克工業純水、7克過氧化二苯甲醯，25克氫化蓖麻油和170克聚甲基丙烯酸鈉混合投入50L搪玻璃反應釜，30℃下乳化50分鐘後，升溫；（2）、採用兩段通氯法通氯：通氯一段：在2小時內，將反應溫度從75℃均勻升高至120℃，同時，均勻通入占總通氯重量75％的氯氣；通氯二段：通氯一段結束後，保溫在120℃-121℃，在1.0小時內通入剩餘25％氯氣。（3）、在110℃，壓力≤0.2MPa時排空，冷卻至60℃出料；（4）、經過脫酸、加入125克 Na2CO3中和後，水洗，使pH達到7，然後水洗洗去CM顆粒表面含的鹼，離心脫水5分鐘、乾燥後得到可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠。本實施例提供的一種氯化聚乙烯橡膠，作為直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的套用。

實施例1-3製備得到的可直接注射硫化成型的氯化聚乙烯橡膠的性能參數如下：

項目	標準	實施例1	實施例2	實施例3
氯的質量分數/wt％	35±2	34.5	35.1	35
揮發物的質量分數/％≤	0.4	0.38	0.4	0.35
門尼黏度，毫升（1+4）125℃≤	40	38	35	39
拉伸強度/兆帕≥	-	7.2	3.8	5
斷裂伸長率/％≥	750	800	810	830
邵爾硬度（S小時ore A）≤	55	47	52	53

榮譽表彰

2021年8月16日，《一種氯化聚乙烯橡膠、製備方法及其套用》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。