一種降低鹵代聚合物殘留酸度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鹵代聚合物。
[0002] 尤其是，本
【發明內容】
涉及一種降低鹵代聚合物殘留雜質的方法。
【背景技術】
[0003] 聚氯乙烯、聚（偏二氯乙烯）等鹵代乙烯基聚合物用于建筑業。使鹵代乙烯基聚合 物進行聚合后鹵化反應，以提高其力學性能、介電特性、耐酸性、耐油性、耐汽油性等。氯化 聚氯乙烯(CPVC)、氯化聚（偏二氯乙烯）（CPVDC)、氯乙烯-氯三氟乙烯共聚物(CE-CTFE)、氯 化聚丙烯及氯化聚乙烯為一些眾所周知的鹵代聚合物的實例。具有較高力學性能、介電特 性、耐酸性、耐油性、耐汽油性的氯化乙烯基聚合物廣泛用作建筑材料。
[0004]氯化聚氯乙烯(CPVC)比聚氯乙烯(PVC)具有更好的韌性、更高的抗彎性及抗壓性 能。它比PVC在更高溫度下更能經受腐蝕性水，一般為40°C-50°C(104°F-122°F)或更高。此 外，它還表現出更好的非易燃性，因為它很難點燃，并且直接置于火焰上時易于熄滅。它非 常適于溫度需要高達200° F(90°C)的自支承結構中。因此，CPVC適于替代腐蝕性條件下管道 制備中所用的各種金屬。
[0005] 由CPVC制成的產品表現出卓越的性能，但在穩定性和有效壽命方面有嚴重的局限 性。這些限制在很大程度上是因為聚合樹脂的殘留酸度。已觀察到如果將CPVC樹脂的酸度 保持在2000ppm或更低，可以增強CPVC產品的預期穩定性及壽命。氯化聚合樹脂的酸度是由 于殘留的氯和鹽酸造成的。
[0006] 已報道了除去聚合物中殘留氯和鹽酸的各種物理和化學處理方法。物理處理方法 包括離心分離、回轉干燥、微波處理、真空干燥、真空蒸餾、超聲波處理、熱水處理、通過加熱 氮氣以及這些方法的組合。化學處理方法一般包括用弱酸的堿金屬鹽、堿金屬鹽溶液、強 堿、氫氧化銨、過氧化氫、次氯酸鈉、沸石、多原子氧化物和雜多酸等堿中和。一些方法包括 聚合樹脂離心等物理處理方法，然后是用氫氧化鈉和碳酸鈉等堿處理離心聚合樹脂等化學 處理方法。
[0007] EP599795提出了采用氫氧化鈣捕集聚氯乙烯分解時產生的鹽酸。
[0008] US4730035提出了在硬脂酸鈣溶液存在的前提下使干燥氣體通過濕CPVC樹脂而使 CPVC樹脂中的鹽酸量降低至266ppm的方法。
[0009] US5359011提出了用檸檬酸鈉和硼酸鈉等堿有效中和鹽酸，使鹽酸電導率測試中 CPVC聚合物有60-80秒的穩定性。
[0010] US0063247提出了用過氧化物和次氯酸鹽進行化學處理去除鹽酸的方法。
[0011] US7345114提出了用次氯酸鈉氯化法中和酸性溶液。然而，中和后，該聚合物呈現 出淺黃色。
[0012] US4386189提出了首先使氯化聚合樹脂進行物理處理，然后進行化學處理去除其 中的殘留氯和鹽酸。物理處理包括使吹掃氮氣通過樹脂以排除聚合樹脂中的氯。化學處理 包括通過使聚合樹脂接觸適當的堿而中和酸性溶液。
[0013] 然而，所提到的方法中觀察到將氯化聚合物進行物理處理后，大量的氯和鹽酸仍 然受困于聚合樹脂孔中。這些受困的殘留氯和鹽酸在化學處理過程中以鹽酸形式被釋放， 這反過來又需要大量的中和劑。因此，發現這些方法中，化學處理更耗時，需要眾多試劑且 效果欠佳。此外，高濃度的中和介質增加了此方法的成本及污水流中的有害成分，也增加了 聚合樹脂的結構變質的風險。此外，長時間對聚合樹脂進行單一處理增加了聚合樹脂脫氯 化氫的可能性。例如，已發現用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液等堿性介質對CPVC聚合物進行化學 處理對短期內鹽酸中和非常有效，但長此以往會增加聚合樹脂脫氯化氫或發生不利變色的 風險。同理，結構缺陷也可以使聚合樹脂長期進行物理處理，如用熱水處理，這樣會使樹脂 顏色變深。一些化學處理方法還需要昂貴的化學物質，以有效中和殘留的酸度，這樣就增加 了該方法的成本。
[0014] 因此，需要一個可以有效降低鹵代聚合物中的殘留氯和鹽酸的簡單、經濟、環保的 方法，所述方法在一個相對較短的時間內不會影響聚合物的結構和穩定性，且與傳統后氯 化工藝相比，采用的化學處理條件較溫和。
[0015] 定義
[0016]物理處理可以被定義為任何機械過程，它可以降低氯化聚合物的酸度，而不與氯 或鹽酸發生任何直接反應。
[0017] 化學處理可以被定義為可以通過中和氯或鹽酸而降低氯化聚合物的酸度的任何 過程。
[0018] 脫氯化氫的方法可以被定義為從氯化化合物去除氫、氯或氯化氫的方法。
[0019] 回轉真空干燥是一種用于在減壓降溫條件下去除溶液或混合物中的液體、氣體或 任何揮發性物質的機械過程。
[0020] 黃度指數指一個根據分光光度數據計算出的數值，描述了聚合物顏色從透明或白 色向黃色的變化。本試驗最常用于評估真實或模擬戶外曝曬所造成的物質顏色變化。黃度 指數低于3.5時表明氯化聚合物為白色，且不含可見變色區域。
[0021 ]研究目的：
[0022]本發明的一些目的如下所述：
[0023] 本發明的第一個目的是改進現有技術的一個或多個問題，或提供有益的替代方 案。
[0024] 本發明的第二個目的是提供一種用于降低氯化聚合物中的殘留氯和鹽酸的高效、 簡單、環保的方法。
[0025]本發明的第三個目的是將氯化聚合物的酸度降至2000ppm或更低，從而提高其穩 定性，尤其是熱穩定性及動態力學性能。
[0026]本發明的第四個目的是將氯化聚合物的酸度降降至2000ppm或更低，同時使其黃 度指數維持在3.5或更低的方法。
[0027] 本發明的第五個目的是在溫和的反應條件下去除氯化聚合物中殘留的氯和鹽酸， 以保持聚合物的結構。
[0028] 以下描述中，本發明的其他目的和優勢將得以進一步明確，但這些描述并不意圖 限制本發明的范圍。
【發明內容】
[0029] 本發明提供了一種用于將鹵代聚合物的殘留酸度降低至2000ppm或更低，同時使 其黃度指數維持在3.5或更低的方法。所述方法包括：
[0030] ?對鹵代聚合物進行回轉真空干燥;及
[0031 ] ?用堿金屬氫氧化物等堿金屬鹽溶液中和經回轉真空干燥的鹵代聚合物，所述堿 金屬選自鈣(Ca)、鎂(Mg)、鈹(Be)、鍶(Sr)及鋇(Ba)。
【具體實施方式】
[0032]由聚氯乙烯(PVC)氯化制成的氯化聚氯乙烯聚合物(CPVC)中包含受困于聚合物孔 及表面上的殘留氯和鹽酸，并呈現出12000ppm以上的酸性。這樣的CPVC樹脂不穩定，且不可 加工成化合物。
[0033]本發明提供了一種用于將鹵代聚合物的酸度降低至2000ppm或更低，同時使其黃 度指數維持在3.5或更低的方法。所述方法涉及對鹵代聚合物進行物理和/或化學處理。 [0034]本發明的各種實施方式中，所述物理處理包括但不限于離心、回轉干燥、微波處 理、真空干燥、回轉真空干燥、真空蒸餾、超聲波處理、熱水處理及氮氣處理。
[0035]本發明的各種實施方式中，所述化學處理包括但不限于用弱酸的堿金屬鹽、堿金 屬鹽