技术详细介绍
年产120吨改性氯化聚丙烯树脂项目
一、项目简介
(一)改性聚丙烯之应用
聚丙烯因其分子极性小，结晶化程度，且制品有诸如耐热性、高温度、化学惰性和低成本的特点而广泛用作生活制品、农膜、包装材料、汽车部件等。但由于聚丙烯非极化，与其它材料的附着力低，与极性聚合物合成材料的相容性，使其应用范围受到了一定的限制，特别是用作汽车部件时，涂装困难，致使目前我国轿车保险杠的涂装问题一直未能解决。
将聚丙烯（PP）进行化学改性和物理改性，改进其与一般材料如：金属、木材、皮革、玻璃、纸张等的粘附性及其它合成材料的相容性、则PP的应用范围大大提高。为此，改性作了大量的研究工作。普通采用的改性方法是：在引发剂存在下，将不饱和羧酸或酸酐等极性基团接枝到PP分子骨架上，使其具有一定特殊性能。
经改性后的聚丙烯具有多种用途：
（1）提高工程塑料的耐冲击性能。用PP-g-MA作相容剂，得到塑料共混物的冲击强度提高2~3倍。可作耐冲击壳体材料。Dexfer塑料公司生产的Dexpro合金，就是聚酰胺和聚丙烯在相溶剂存在下的合金，并商品化。
（2）用作热塑性粉末涂料，用于金属底材料表面，起到防腐和抵抗化学药品的作用。日本Nozagl-GIZ牌号就是改性聚丙烯—尼龙的合金材料，具有较高的耐化学药品性和耐油性，特别是耐氯化钾性。
（3）提高聚丙烯和填料的粘合性，PP广泛用于物体包装材料，加入填料可提出高包装材料的结构完整性。而PP-g-MA的加入使得填料和PP的相容性提出高，能改进整体的热稳定性和局部升温抗热能力。
（4）PP-g-MA也应用于自由基活性废料的固化。
除此以外，PP-g-MA还可用于提高PP纤维的可染色性的塑料制品的可装饰，制造可蒸煮的包装材料等。
（二）改性氯化聚丙烯应用：
聚烯烃及其他塑料在汽车零件、工程塑料、玩具、容器、其它模塑料制件及包装薄膜上的用处很大。为了修饰和保护这些塑料制成的物件，我们通常会为它们涂上一层涂料或印上美观的艺术图案。但是，在某些塑料基材上附着涂料是非常困难的，而且可能需要经过高成本的火焰或电晕预处理过程。作为底漆或涂料本身的加入添加剂，由于拥有优良的促进附着性能，氯化聚烯烃普遍被用于底层涂料或一道涂层，应用在那些难以附着的塑料表面。非塑料表面（包括铝及镀锌钢）在使用氯化聚烯烃后可更易于涂上油墨及涂料。含有氯化聚烯烃的底漆、面漆及油墨均可用常规施工工艺达到有效附着。
通常氯化改性聚烯烃是通过氯化已化学改性的聚烯烃制备的。其含氯量可根据最终产品所要求的性能不同而改变。氯含量20%（质量）的改性氯化聚丙烯与大多数涂料树脂能相容，最好作底漆；而同样分子量的聚合物与氯含量为30%的氯化改性聚丙烯树脂相容，可作为树脂混合使用的附着力促进剂。相反，氯含量在30%的氯化改性聚丙烯作底漆时，性能不良，因为面漆会对其产生再溶解。
氯化改性聚丙烯底漆提高涂层对聚丙烯和热塑性聚烯烃附着性的机理是通过在底材上形成良好的表面润湿，与底材键合，或通过充分的色散作用与底材相互作用，然后再与极性较高的面漆混合或键合。由此可见，氯化的聚合烯烃树脂具有优异的性能，又能溶于有机溶剂，在工业品上广泛的应用。
（三）聚丙烯接枝改性的国内外动态
在饱和聚丙烯大分子骨架上，利用化学方法进行接枝，早在六十年代就已开始，发展到现在，改性的方法已有不少。
（1）溶液共聚
将聚丙烯先溶解于适当的溶剂中，在特定的自由基引发剂作用下与MA反应，反应的温度在200℃左右。反应在液相中进行。接枝率可达1~10%（wt%）。缺点是溶剂消耗过大，反应温度较高，易引起聚丙烯的热降解。反应设备要求较高。
（2）熔融接枝法：反应在螺杆挤出机上进行，反应时间短，反应温度在聚丙烯熔融点之上，约200℃左右，接枝率低（1%左右），反应设备复杂且易酸蚀。
（3）高温热力学接枝改性：这种方法反应温度控制在325℃下进行，高温产生自由基引发反应。广泛应用于高接枝率的共聚物。
（4）辐射接枝：利用高能辐射作用于聚合物产生自由基，自由基与单体反应生成接枝共聚物。为种方法价格十分昂贵，目前仅用于印刷聚烯烃膜的处理。
（5）固相接枝共聚：这种方法反应温度控制在100-200℃，在少量界面剂、马来酸酐及特定催化剂存在的条件下反应，获得了较高的接枝率。
本研究采用九十年代最新的接枝技术：固相接枝技术，得到经过MA改性的聚丙烯。
（四）氯化反应机理
将上述所得的改性聚丙烯进行氯化，得到含氯量为20~60%（wt%）的产品，此称为改性氯化改性聚丙烯。
由于聚烯烃的取代氯化，叔、仲、伯碳原子上的相对反应速度的差别很大，因此具有支链的聚烯烃反应速度较直链聚烯烃为快，但随着反应温度的上升，这种差异又被逐渐减小，并趋向一致。
（五）国内外主要的氯化工艺
聚烯烃的氯化主要分溶剂法和水悬浮法两种，目前国内普遍采用溶剂法，其中固含量只有5%，溶剂回收处理工作量较大。聚乙烯的氯化是在高压釜中用水作分散介质进行的，对设备要求高，废水排放有一定的问题，采用先改性后氯化，是本研究的关键技术，溶液氯化时，其固含量可达25%以上，由于本研究采用了高效催化剂，氯化时间短，溶剂回收利用，基本没有废水的排放。
1.6 本项目采用具有自主知识产权的固相接枝水相悬浮氯化工艺进行生产，主要产品有两个：改性聚丙烯；氯化的改性聚丙烯
二、主要生产工艺简介
（一）改性聚丙烯的生产
采用自行设计的改性反应器，V=1m3，夹套油浴加热，将细度为20-100μm的等规或者无规聚丙烯加入到改性的反应器，按配方加入马来酸酐、界面剂、催化剂等，升温至80-120℃。分四批加入已配制好的引发剂，反应2-2.5小时，降温出料。产品可直接用作氯化反应的原料。也可以经水洗，热风干燥得改性聚丙烯。
（二）氯化改性聚丙烯的生产
在V=2m3的钛钯合金反应器中，加入用作分散介质的水，改性聚丙烯，以及配方量的隔离防粘剂，表面活性剂，催化剂，在搅拌下升温至100-150℃，通过经过加热汽化的氯气，保持反应器内的压力0.6-0.8MPa，维持3-6小时，降温出料，经过离心机离心脱水，水洗至中性，热风干燥，收集粉末状固体物即得产品氯化改性聚丙烯。
三、主要设备及投资估算：
表1主要设备一览表
四、经济效益分析
总消耗
人员工资 47.5(万元)
流动资金付息 2(万元)
固定资产折旧 148/6=24.7(万元)
能耗 8.04(万元)
原材料 144(万元)
技术服务费50(包括设计费,技术服务费)(万元) 合计 276.24(万元)
年销售收入=120吨产品*4.5万元/吨产品=540(万元)
年税前利润540-276.24=263.76(万元)
年税后利润263.76*83=218.92(万元)