一、氯化聚乙烯基本介绍
氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯经氯化合成的一种新型弹性体材料,根据其含氯量、残余结晶度以及其它技术指标,氯化聚乙烯产品可分为橡胶型氯化聚乙烯(CM)和树脂型氯化聚乙烯(CPE)两大类,当氯质量分数在30%~40% 时就会表现出弹性体的性能。
1.1、橡胶型氯化聚乙烯(CM)和树脂型氯化聚乙烯的区别(CPE)
CM大分子链上含有数量很大的无规排列的氯原子,分子的规整度低,大分子柔性增加,导致CM呈现出橡胶的特性;
CPE大分子中氯原子含量本身就不高且均为嵌段式分布,这会使CPE分子具有长亚甲基链段,大分子具有一定规整度,有利于形成结晶,使CPE具有一定的刚性。
用低压聚乙烯HDPE制得的氯化聚乙烯,其耐高温热老化性能比用高压聚乙烯制得的氯化聚乙烯要好。一般常用密度为0.93~0.96g/cm3,平均分子量为5~25万,熔融指数在0.01~2.0g/10min之间的聚乙烯来制造氯化聚乙烯。
氯化聚乙烯的氯化程度对其性能影响很大。氯含量低于15%时是塑料;氯含量为16~24%时是热塑性弹性体;氯含量在25~48%之间为橡胶状弹性体;氯含量为49~58%时为类似皮革状的半弹性硬聚合物;氯含量高至73%时则成为脆性树脂。
在高压聚乙烯中引进约27%的氯,结晶就完全消失,而在结晶度较高的低压聚乙烯中引进约30%的氯,结晶也会完全消失。作为橡胶弹性体,氯含量比较好在30~40%范围内。
目前商品氯化聚乙烯橡胶的含氯量大多在25~45%范围内。一般氯含量增大时,耐油、耐透气性、阻燃性变好;氯含量降低,则耐寒性、回弹性、抗压弯曲性能较佳。
氯化聚乙烯CPE/CM性能指标
1.2、氯化聚乙烯的表观性质是啥样的
氯化聚乙烯为饱和高分子材料,外观为白色粉末,无毒无味,具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性),与其它高分子材料具有良好的相容性,分解温度较高,分解产生HCl,HCL能催化CPE的脱氯反应。
1.3、氯化聚乙烯的特征
①CPE是一种饱和橡胶,有优秀的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱、化学药品性能。
②CPE耐油性能优秀,其中耐ASTM1号油、ASTM 2号油性能绝佳,与NBR相当;耐ASTM 3号油性能优良,优于CR,与CSM相当。
③CPE中含有氯元素,具有绝佳的阻燃性能,且有燃烧无滴落特性。其与锑系阻燃剂、氯化石蜡、Al(OH)3三者适当的比例配合可得到阻燃性能优良、成本低廉的阻燃材料。
④CPE无毒,不含重金属及PAHS,其完全符合环保要求。
⑤CPE具有高填充性能,可制得符合各种不同性能要求的产品。CPE的加工性能好,门尼粘度(ML121 1+4)在50-100间有多种牌号可供选择。
1.4、氯化聚乙烯 - 发展历史
20世纪60年代,德国Hoechst公司研制成功并实现工业化生产。我国从20世纪70年代末开始研制氯化聚乙烯。比较早是由安徽省化工研究院研制成功“水相悬浮法合成CPE技术”,并先后在安徽芜湖、江苏太仓、山东潍坊建成了500~1000t/a 不同规模的生产装置。20世纪90年代初,山东潍坊化工厂从德国引进了6000t/a的CPE成套生产装置。开始时生产树脂型氯化聚乙烯,主要用作PVC的抗冲改性剂及工程塑料如ABS的阻燃改性剂。
二、氯化聚乙烯的硫化体系
氯化聚乙烯为饱和橡胶,通用普通硫磺硫化体系不能对其有效的硫化。硫化体系分为四大硫化体系:
①. 硫脲体系,②. 过氧体系,③ 噻二唑体系,④. 三唑二巯基胺盐体系。
2.1. 硫脲体系
氯化聚乙烯硫化体系应用比较早的是硫脲体系,其中比较有效的是Na-22,但Na-22硫化速度慢,老化性能差,压缩变形很高,而且Na-22为严重致癌物质,硫化时产生难闻的气味,在国外已经限制使用。
2.2. 过氧体系
现阶段氯化聚乙烯硫化体系应用比较成熟的是过氧化物硫化体系,其硫化速度较快,产品物理性能好,压缩变形小。过氧化物体