[发明专利]一种聚乙烯颗粒及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

氯化聚乙烯(CPE)是由高密度聚乙烯(HDPE)经过无规氯化取代反应制得的高分子材料。CPE与HDPE原料具有相同的主链结构，引入的极性氯原子破坏了HDPE原有的结构规整性，从而改变了聚乙烯的结晶状态和聚集态结构。因此，原料HDPE的分子结构直接影响CPE的性能。

目前CPE生产使用较多的是水相悬浮法和酸相悬浮法。水相悬浮法是将聚乙烯粉末分散到悬浮剂去离子水中，加入助剂，在搅拌下加压通入氯气进行氯化，待达到所需要的氯含量后，进行脱酸、水洗、加碱中和、脱废液、热水洗涤、离心脱水，干燥得到氯化聚乙烯成品。酸相悬浮法是水相法的一种改进工艺，聚乙烯在混配料槽中用盐酸配制成盐酸相悬浮液，进入氯化釜。在冷却/加热系统精确控制下，按预定的程序通入液氯进行氯化反应，待氯化反应完成后，用平面转盘真空过滤机连续脱酸，洗涤出料，脱出的盐酸一部分循环，另一部分可作为商品出售。脱酸后的湿料连续进入螺杆筛网离心机，经干燥等工序处理后得成品。

在CPE的生产过程中，氯气不断地向HDPE颗粒内部渗透，在氯化条件下氯分子分解成氯自由基并连接在聚乙烯分子链上，因此，HDPE颗粒表面形貌、颗粒粒径大小和颗粒均匀性对氯化后CPE的性能有很大影响。CPE的主链结构在氯化过程中并没有发生改变，只是与主链碳原子相连的氢原子被部分氯原子取代，因此HDPE基础树脂的性能对CPE的性能有着决定性的影响。目前市售的CPE通常是采用分子量分布为4-10，且粒径分布较宽的HDPE制备得到的。但是，采用上述HDPE制备CPE时，不仅加工较为困难，而且得到的CPE的性能不佳，容易造成物料的粘连。

发明内容

本发明的目的是提供一种分子量分布较宽、粒径分布均匀，且能够制备得到性能优异的氯化聚乙烯的聚乙烯颗粒及其制备方法，以及所述聚乙烯颗粒作为生产氯化聚乙烯的原料的应用。

本发明提供了一种聚乙烯颗粒，其中，所述聚乙烯的分子量分布为7-25，优选为10-20；且以所述聚乙烯颗粒的总重量为基准，颗粒直径为100-355微米的聚乙烯颗粒的含量不小于80重量％。

本发明还提供了一种聚乙烯颗粒的制备方法，其中，在有机溶剂和催化剂的存在下，将乙烯与氢气，或者乙烯与α-烯烃和氢气分别进行第一接触和第二接触，所述第一接触的条件使得第一接触产物的重均分子量为5万-15万，且使得颗粒直径为100-355微米的第一接触产物的含量不小于80重量％，所述第二接触的条件使得第二接触产物的重均分子量为15万-45万，且使得颗粒直径为100-355微米的第二接触产物的含量不小于80重量％，并将第一接触产物和第二接触产物混合均匀，所述第一接触产物和第二接触产物的用量使得到的聚乙烯颗粒的分子量分布为7-25，优选为10-20；且以所述聚乙烯颗粒的总重量为基准，颗粒直径为100-355微米的聚乙烯颗粒的含量不小于80重量％。

本发明还提供了由上述方法制备得到的聚乙烯颗粒。

本发明的发明人发现，现有技术通常采用分子量分布为4-10的HDPE生产得到的CPE，虽然能够满足力学性能的要求，但门尼粘度却较高，加工较为困难。当HDPE粒径分布不均匀时，氯气难以向大颗粒HDPE内部渗透，导致氯气在颗粒内部分散不均匀，直接影响CPE产品的性能。此外，当HDPE颗粒被氯化后，由结晶态转化为无定形态，粒径会增加1-1.5倍，如果HDPE颗粒粒径大于350微米，则生产得到的CPE粒径通常会大于425微米，而CPE在包装前要按照客户要求过筛，一般客户要求的筛网目数为40目，即要求通过425微米筛孔，因此粒径太大会造成产品的浪费。小颗粒HDPE可能导致反应过于剧烈，反应温度和压力难以控制，在氯化过程中容易造成颗粒间的粘连，从而造成物料的浪费。本发明提供的聚乙烯颗粒的分子量分布较宽，分子量较小的聚乙烯能够起到润滑剂的作用，从而能够降低所述聚乙烯的门尼粘度，加工较为容易。此外，本发明提供的聚乙烯颗粒的粒径分布较窄，由其作为原料能够得到性能较为优异的氯化聚乙烯。

此外，本发明还提供了上述聚乙烯颗粒作为生产氯化聚乙烯的原料的应用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。