氯磺化聚乙烯

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氯磺化聚乙烯
氯磺化聚乙烯(CSM)是美國Dupont公司于1952年首先實現工業化的。氯磺化聚乙烯由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯經過氯化和氯磺化反應制得。為白色或黃色彈性體，能溶解于芳香烴及氯代烴不溶于脂肪及醇中，在酮和醚中只能溶脹不能溶解，有優異的耐臭氧性、耐大氣老化性、耐化學腐蝕性等，姣好的物理機械性能、耐老化性能、耐熱及耐低溫性、耐油性、耐燃性、耐磨性、及耐電絕緣性。用途廣泛，目前世界上僅有美國、日本、俄羅斯和中國等少數國家建有裝置，全球總年產能力約7.5萬噸，產量接近生產能力。
性能簡介
　　產品名稱：氯磺化聚乙烯
　　英文名稱：chlorosulfonated Polyethylene
　　產品簡稱：CSP、CSPE、CSM
　　CAS ：68037-39-8
　　別名 ： 海泊隆 hypalon
氯磺化聚乙烯是以聚乙烯主原料經氯化、氯磺化反應而制得的具有高飽和化學結構的含氯特殊彈性體材料，屬高性能品質的特種橡膠品種。其外觀呈白色或乳白色彈性材料，有熱塑性。由于分子結構中含有氯磺酰活性基團，故表現出高活性，而尤以耐化學介質腐蝕、抗臭氧氧化及耐油侵蝕、阻燃等性能突出，還具有抗候變、耐熱、抗離子輻射、耐低溫、抗磨蝕和電絕緣性及優異的機械性能。早期多為軍事工程目的而開發CSM。但由于其永久變形大，也限制了它的使用范圍。
生產方法
　　CSM的傳統工業制法是采用氯氣、二氧化硫作氯磺酰化劑的液相制造工藝，其主要缺點為二氧化硫的利用率低(20-30%)，且產品氯含量僅25-45%。含硫0.8-1.7%，致命缺點是需用四氯化碳做溶劑。此外該液相工藝的后處理工序較繁瑣(除酸性氣體、CSM凝聚與分離操作等等)。以往還曾有過氣相法，因無工業化價值而遭淘汰。氣相水相懸浮法是為改進單純氣相和液相制法的某些缺點而研究開發的一種方法，其過程:先將聚乙烯在氣相中與氯氣、二氧化硫作用，之后把所生成物質在水為介質內再進行氯化，經兩步反應制得CSM。盡管該法產品不易結塊、不堵塞管路等，且產物分離精制較易于進行，但整個工藝過于復雜，技術經濟綜合論證并不樂觀，因而該法的工業化開發鮮見報導。連續化生產CSM的工藝方法在近些年廣受關注網。連續化生產的效率高、節能降耗。連續化生產工藝是將聚乙烯、氯氣、二氧化硫在筒(塔、管)式主反應器直接進行反應，然后繼續分離精制。
　　早在1952年美國的杜邦公司率先實施CSM的工業化生產。現今美、日、俄及我國是全世界的主要生產國。
產品用途
　　CSM在電線電纜、防水卷材、汽車工業等領域目前已得到廣泛應用，成為常用的特種橡膠。以CSM為基礎材料制備的防腐涂料用途非常廣泛。
　　CSM在國外廣泛用于汽車工業，目前我國在這方面的應用幾乎空白。隨著我國汽車工業零配件國產化進程加快，CSM在汽車工業的潛在消費量巨大。預計2005年CSM在汽車工業中的潛在需求量至少應在0.3萬噸以上。
　　CSM在工業上用于制造具有特殊性能的管子、運輸帶、密封件等制品。如以CSM為內層制得的層壓管對氟代烴冷凍劑滲透性低，適用于制冷劑輸送管。制造CSM－氟代橡膠層壓管時，如加入過氧化物，可以大大提高層壓制品的剝離強度，該層壓制品適于制造輸送、貯存燃料油的管子和容器。
　　CSM可與其它橡膠進行共混改性。CSM與氟橡膠共混，可改善共混膠料的加工性能。CSM與乙丙橡膠共混，可改善硫化膠的物理機械性能和熱物理特征。在EVA聚合物中加CSM和異戊膠共混可制造耐滑、耐磨、耐油的性能。CSM與PVC、PU在擠出機中摻混后硫化可制造改善耐油、耐臭氧的硫化膠。
關于應用技術
關于硫化體系
　　有人認為“MgO ,ZnO 是CSM硫化體系”的說法是不合理的。關于CSM以及氯化聚合物的配合與硫化的資料大多來自日本，像《橡膠工業手冊》第一分冊中的氯化聚乙烯與氯磺化聚乙烯部分。而現在一部分學術文獻中有關于此類，還是抄襲了（不能說是參考，因為這此并沒有給過自己試驗與思考）原來的一些資料。
　　在CR與CIIR中，因為含有活性較高的烯丙基氯，所以能用金屬氧化物來進行交聯。而像CSM及CM等氯化聚合物中，沒有這種活性氯做為硫化活性點，不能這么輕易硫化。 好在CSM中，進行了磺化，出現 了活性較高的 ”磺酰氯“基團，可以較CM易硫化的許多。 CSM配方中的常用的TRA 是CSM最有效的硫化劑（不是硫化促進劑），當沒有氧化鎂等氧化物存在時，同樣能硫化CSM，加入氧化鎂后，只起到了酸吸收劑的作用，同時能使性能有所提高。
　　但有一點比較奇怪，加入氧化鋅（ZnO）后，反而影響了硫化效率。說明氧化鋅不僅能加速脫氯化氫（HCl)，還能造成膠料的不穩定。 在沒有活性較高的氯的聚合物中，ZnO只能加快受熱時脫去HCL速度，（資料介紹：引起脫HCL的不是ZnO本身，而是Zn與Cl反應生成的ZnCl2, 這個地方的機理見有機化學 <鹵代烴>一章,路易斯酸對鹵代烴部分）。季戊四醇單獨使用不能交聯CSM，只在有硫化劑TRA等存在時，才能使硫化速度大幅度提高，大大促進了硫化速度，但焦燒性能有些下降。
配合體系
　　有人研究了用機械共混法制備氯磺化聚乙烯/丁苯橡膠互穿網絡聚合物（CSPE/SBR-IPN），并用力學方法研究了它們的力學性能與組分比的關系。結果表明，在一定的組分比范圍內，IPN中出現了力學性能的協同效應，這是網絡互穿造成的“強迫互容”所致。橡膠通過簡單的機械共混，經分別交聯可以形成較為理想的IPN型復合材料。