一种利用超临界CO2制备高纯聚丙烯的方法与流程

一种利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法
技术领域
1.本发明属于高纯聚丙烯制备技术领域，具体涉及一种利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法。


背景技术：

2.聚丙烯（pp）是一种在工业和生活中使用广泛的聚烯烃，是丙烯单体在催化剂的作用下聚合制备得到，按甲基排列位置分为等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯三种。聚丙烯的灰分是指pp在完全燃烧后所残余的金属及非金属氧化物。pp中的灰分主要来自主催化剂、助催化剂、给电子体、添加剂和系统杂质等，主要的化学元素组分为钛、镁、铝、氯等。在实际应用中，如电子电器、医药、食品、纺织等，要求聚丙烯具有较低的灰分含量（一般低于0.0080%）。而对于苛刻应用环境中，则要求聚丙烯的灰分越低越好，如高压电容器pp薄膜。目前，高纯聚丙烯的制备主要依赖于对获得的pp粒料进行后续脱灰处理，一般采取溶剂洗涤的方式，需使用大量的化学溶剂且脱灰效率较低。在高纯聚丙烯的制备和应用中，为了降低生产成本和达到绿色环保的目的，要利用简单易得的绿色溶剂和探索一种更简单的洗涤脱灰技术，这仍然是一种挑战。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种利用超临界流体技术制备高纯聚丙烯（灰分≤10 ppm）的方法：将待处理原料聚丙烯分散到乙醇中，获得分散液；然后将分散液转移至超临界装置中，向超临界装置中注入二氧化碳，在超临界条件下搅拌3
‑
6h，自然冷却至室温后卸压；将超临界处理后的体系分离，洗涤后干燥，得到高纯聚丙烯。
5.较好地，待处理原料聚丙烯和乙醇的用量比为（50
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150）g∶（100
‑
200）ml。
6.较好地，所述超临界条件的参数为：温度60
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100 ℃、压力15
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20 mpa。
7.较好地，所述乙醇的体积份数为50
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90 v%。
8.较好地，所述分离方式为过滤。
9.较好地，洗涤时，采用无水乙醇和水交替洗涤数次。
10.本发明提供给了一种利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，超临界高压环境中，乙醇和水溶剂分子可以在二氧化碳的辅助下进入发胀后的pp聚合物网络结构内部，由于溶剂化效果，聚合物链中包裹的残余催化剂等杂质溶解到洗涤溶剂中，随搅拌进行实现高效脱出。
11.本发明直接处理商业化聚丙烯粒料，利用超临界二氧化碳为媒介实现聚丙烯脱灰，比单纯直接采用化学溶剂洗涤更高效，能有效降低洗涤时间和有害溶剂的使用。从整个pp纯化过程中，本发明简单易行，环保无污染，在电容器、电池等领域有重大的应用前景。
12.本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明突破传统的聚合物洗涤方法，在超临界二氧化碳条件下，采用乙醇纯化商业化聚丙烯粒料，脱灰技术环保无污染，在能源转换领域有重大的应用前景。
附图说明
13.图1为原料聚丙烯（左侧）及本发明实施例1制备的高纯聚丙烯的光学照片（右侧）。
14.图2为原料聚丙烯（左侧）及本发明实施例1制备的高纯聚丙烯的xrd表征。
具体实施方式
15.为使本发明更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.实施例1将100 g的商业化聚丙烯（pp）粒料（中原化工股份有限公司提供，灰分含量约0.0020 wt%）加入到150 ml的75 v%乙醇中进行搅拌分散获得分散液，然后将分散液转移到超临界反应釜中；向超临界反应釜中注入二氧化碳使其达到超临界状态，温度为80 ℃，压力为16 mpa，磁力搅拌进行脱灰洗涤，搅拌时间为3 h；之后，自然冷却到室温后释放二氧化碳卸压，超临界处理后的pp采用过滤方式分离，并交替用无水乙醇和纯化水各冲洗3次，取得的pp在烘箱中60 ℃烘干得到高纯聚丙烯。
17.所制备的高纯聚丙烯的光学照片见图1，宏观看聚丙烯粒料仍保持颗粒状，表面没有发生明显的破坏；所制备高纯聚丙烯的xrd表征见图2，可以看出pp晶型保持良好，为α球晶结构。
18.对照例1与实施例1的不同之处在于：不在超临界条件下处理；具体步骤为：将100 g的商业化聚丙烯粒料（中原化工股份有限公司提供，灰分含量0.0024wt%）加入到150 ml的75 v%乙醇中进行搅拌分散获得分散液，然后将分散液转移到超临界反应釜中；不填充co2气体，在80 ℃下磁力搅拌3 h进行脱灰洗涤；之后自然冷却到室温，采用过滤方式分离，并交替用无水乙醇和纯化水各冲洗3次，取得的pp在烘箱中60 ℃烘干。
19.对照例2与实施例1的不同之处在于：采用“20 v%乙醇”代替“75 v%乙醇”，其它均同实施例1。
20.利用国标gb/t 9345.1—2008中直接煅烧法（温度850 ℃）对原料、实施例1和对照例1所得产品进行灰分测量，其灰分含量见表1。


技术特征：
1.一种利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于：将待处理原料聚丙烯分散到乙醇中，获得分散液；然后将分散液转移至超临界装置中，向超临界装置中注入二氧化碳，在超临界条件下搅拌3
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6h，自然冷却至室温后卸压；将超临界处理后的体系分离，洗涤后干燥，得到高纯聚丙烯。2.如权利要求1所述的利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于：待处理原料聚丙烯和乙醇的用量比为（50
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150）g∶（100
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200）ml。3.如权利要求1所述的利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于，所述超临界条件的参数为：温度60
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100 ℃、压力15
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20 mpa。4.如权利要求1所述的利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于：所述乙醇的体积份数为50
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90 v%。5.如权利要求1所述的利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于：所述分离方式为过滤。6.如权利要求1所述的利用超临界co2制备高纯聚丙烯的方法，其特征在于：洗涤时，采用无水乙醇和水交替洗涤数次。

技术总结
本发明属于高纯聚丙烯制备技术领域，公开一种利用超临界CO2制备高纯聚丙烯的方法。将待处理原料聚丙烯分散到乙醇中，获得分散液；然后将分散液转移至超临界装置中，向超临界装置中注入二氧化碳，在超临界条件下搅拌3


技术研发人员：王家纯 李贵生 付红生 张丕生
受保护的技术使用者：中国石化中原石油化工有限责任公司
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/10/15