[发明专利]聚乙炔和氯化聚乙炔和其生产方法

说明书

技术领域

所公开技术涉及聚乙炔和氯化聚乙炔(CPA)。更具体地讲，所公开技术涉及一种用于聚合乙炔以产生聚乙炔的方法和如此产生的聚乙炔，以及另一种由如此产生的聚乙炔获得CPA的方法和该CPA产物。

聚乙炔一般并非通过使气相中的乙炔聚合来制备。纯形式的乙炔是不稳定的高度易燃气体，其在高浓度下不可控制地低聚体化。浓缩或纯乙炔的样品可容易按加成型反应进行反应以形成多种产物，通常为苯和/或乙烯基乙炔。该反应是放热的。因此，如果气体压力超出约200kPa(29psi)，乙炔可以极其剧烈地爆炸。因此，乙炔通常作为溶液来处置。乙炔的溶液聚合在工业规模上是不实际的。

气相聚合是与气态单体如乙烯、四氟乙烯和氯乙烯一起使用的工业聚合方法。在该方法中，单体在压力例如约1.38Mpa(200psi)下引入含有聚合引发剂的反应容器。该方法可以作为异相或均相方法进行。在异相方法中，聚合引发剂为固体，而在均相方法中引发剂为气体。一旦聚合开始，则单体分子扩散到聚合引发剂上生长的聚合物链。在异相方法中，所得聚合物作为颗粒状固体获得。由于乙炔不稳定性质，异相气相聚合存在关于乙炔的技术挑战。

一个参考文献Akagi,K.、Suezaki,M.和Shirakawa,H.,Synthesis of Polyacetylene Films with High Density and High Mechanical Strength,Syn.Metals,28(1989)D1-D10，教导一种用于制备聚乙炔膜的非溶剂方法。该方法采用低温并且未采用负载催化剂或未产生散装粉末(bulk powder)。

类似地，Forte,L.,Lien,M.H.,Hopkison,A.C.和Bohme,D.K.,Carbocationic polymerization in the gas phase polymerization of acetylene induced by BF₂⁺,Can.J.Chem.,68(1990)1629-1635，教导了一种用于乙炔的均相气相聚合的方法。该方法采用环境温度，但未采用负载催化剂，未产生散装粉末，或未产生真聚乙炔，即由等同于乙炔的重复单元构成的直链或基本上直链的聚合物。

另一个参考文献，Cataldo,F.,Acetylene Polymerization on Rh(I)Complexes,Polymer,1992,v.33,No.14,p.3073-3075，教导了一种用于产生推测为直链聚乙炔膜的溶剂方法。所产生膜未表征。

由于聚乙炔的高度反应性，表征的大多数方法引起聚乙炔反应和改变形式。因此，聚乙炔不可以容易地表征。然而，聚(二官能化乙炔)极类似于聚乙炔。因为聚(二官能化乙炔)和聚乙炔之间差异仅为两个官能团X，如下所示：

性质，例如分子量和原子结构可容易由官能化变型推断。

用于测试目的的聚(二官能化乙炔)的一个实例可以是聚(二氯化乙炔)。聚(二氯化乙炔)可容易例如通过GPC、¹³C-NMR、FTIR、TGA、DSC和SEM分析测试。此外，对称氯化聚乙炔可以提供优于目前氯化聚合物如CPVC的益处。

氯化聚(氯乙烯)(CPVC)具有许多可用性质。其为环境友好的，耐受腐蚀、耐受化学物质和阻燃，容易加工和可成本有效地生产。

目前的CPVC生产是通过水中浆液方法进行。在该方法中，PVC水浆液在存在UV光的情况下用氯处理以形成图1中所示的CPVC，并且所得CPVC进一步参与配混过程以制得最终产物。

图1：目前的CPVC技术：水中浆液方法

尽管CPVC具有益处，但常规的浆液技术具有许多基本限制，例如氯化之后的HCl生成，导致聚合物主链中若干不同类型的氯化片段单元的最后产物的组成异质性，宽广的玻璃化转变温度范围，狭窄的加工温度窗口，和原材料成本对易变PVC价格的强烈依耐性。

聚(1,2-二氯乙烯)理论上存在，但作为CPVC族中的二氯化聚合物产物仍然未知，如图2中所示，在其立体-规整性上与CPVC不同。由于其理论上优良的热性质，该聚合物一直被认为是CPVC族内最有吸引力的材料。聚[1,2-二氯乙烯]理论上具有约270℃的玻璃化转变温度(Tg)，远高于就目前所生产CPVC而言的155℃的平均Tg。聚[1,2-二氯乙烯]理论上还具有高得多的软化点。

图2：实例CPVC片段对聚[1,2-二氯乙烯]片段