Методы полимеризации ПВХ

ПВХ получают методом свободнорадикальной аддитивной полимеризации. Методы полимеризации в основном включают суспензионную полимеризацию, полимеризацию в виде лосьона и полимеризацию в массе. Суспензионная полимеризация является основным методом, на долю которого приходится около 80% общего выпуска ПВХ. Добавьте в реактор чистую воду, сжиженный мономер VCM и диспергатор, а затем добавьте инициатор и другие добавки. Когда температура поднимается до определенной температуры, мономер VCM подвергается свободнорадикальной полимеризации с образованием частиц ПВХ. Непрерывное перемешивание делает размер частиц однородным, а образующиеся частицы суспендируются в воде. Кроме того, метод микросуспензии также используется для производства пастообразной смолы ПВХ, которая обладает хорошими характеристиками и пастообразующими свойствами.
① Метод суспензионной полимеризации: мономер суспендируют и диспергируют в водной фазе в виде микрокапель, а выбранный маслорастворимый инициатор растворяют в мономере. В этих микрокаплях протекает реакция полимеризации. Тепло реакции полимеризации своевременно поглощается водой. Чтобы эти микрокапли диспергировались в воде в виде шариков, необходимо добавлять стабилизаторы суспензии, такие как желатин, поливиниловый спирт, метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и т. д. В качестве инициаторов чаще всего используют органические пероксиды и азосоединения, такие как диизопропилпероксидикарбонат, дициклогексилпероксидикарбонат, диэтилгексилпероксидикарбонат, азодиизобентронитрил, азодиизобутиронитрил и др. Полимеризацию проводят в полимеризаторе с мешалкой. После полимеризации материалы поступают в резервуар для извлечения мономера или в стриппер для извлечения мономера. Затем он поступает в смесительный котел, промывается водой, центрифугируется для обезвоживания и высушивается до получения готовой смолы. Мономер винилхлорида должен быть максимально удален из смолы. Для ПВХ, используемого для упаковки пищевых продуктов, содержание свободного мономера должно быть ниже 1 части на миллион. Во время полимеризации, чтобы обеспечить получение смолы с заданной молекулярной массой и диапазоном распределения молекулярной массы и предотвратить взрывную полимеризацию, необходимо контролировать температуру и давление во время полимеризации. Размер частиц и гранулометрический состав смолы регулируются скоростью перемешивания, а также выбором и количеством стабилизатора суспензии. Качество смолы характеризуется размером частиц и гранулометрическим составом, молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением, кажущейся плотностью, пористостью, рыбьим глазом, термической стабильностью, цветом, содержанием примесей и сыпучестью порошка. Реактор полимеризации является основным оборудованием, которое изготовлено из стального реактора, футерованного нержавеющей сталью или эмалью, оснащенного мешалкой и рубашкой теплопередачи для контроля температуры или внутренней охлаждающей дренажной трубой, обратным холодильником и т. д. Чтобы снизить себестоимость продукции, объем реактора постепенно увеличился с нескольких кубических метров до более чем десяти кубических метров, а максимальный объем достиг 200 кубических метров (котловой реактор). Полимеризатор должен быть очищен от накипи после многократного использования. ПВХ, приготовленный с использованием поливинилового спирта и эфира целлюлозы в качестве стабилизатора суспензии, обычно рыхлый, с большим количеством пор, большой площадью поверхности, легко впитывает пластификатор и пластифицируется.
② Полимеризация лосьона: самый ранний метод промышленного производства ПВХ. При полимеризации лосьона в дополнение к воде и мономеру винилхлорида в качестве эмульгаторов добавляют поверхностно-активные вещества, такие как алкилсульфонат натрия, для диспергирования мономера в водной фазе с образованием лосьона. В качестве инициаторов используют водорастворимый персульфат калия или персульфат аммония, а также можно использовать инициаторную систему «восстановления окисления». Процесс полимеризации и метод суспензии отличаются. Также добавляют поливиниловый спирт в качестве стабилизатора эмульсии, додецилмеркаптан в качестве регулятора и бикарбонат натрия в качестве буфера. Существует три метода полимеризации: периодическая полимеризация, полунепрерывная полимеризация и непрерывная полимеризация. Продукт полимеризации представляет собой эмульсию, а размер частиц лосьона составляет 0.05-2 мкм. Его можно наносить непосредственно или сушить распылением с образованием порошкообразной смолы. Метод полимеризации лосьона имеет короткий цикл полимеризации и легко контролируется. Полученная смола имеет высокую молекулярную массу и равномерную степень полимеризации. Он подходит для изготовления пасты ПВХ, искусственной кожи или пропитанных изделий. Рецептура лосьона полимеризации сложная, а содержание примесей в продукте высокое.
③ Полимеризация в массе: установка полимеризации является специальной, в основном состоит из вертикального котла форполимеризации и горизонтального котла полимеризации с рамной мешалкой. Полимеризацию проводят в две стадии. Мономер и инициатор преполимеризуются в течение 1 часа в реакторе преполимера для получения затравочных частиц. В это время скорость превращения достигает 8-10 процентов, а затем поступает во второй реактор полимеризации, где для продолжения полимеризации добавляется то же количество мономера, что и форполимера. Когда степень превращения достигает 85-90 процентов, остаточный мономер выгружают, а затем путем дробления и просеивания получают готовый продукт. Размер и форма частиц смолы регулируются скоростью перемешивания, а тепло реакции выделяется за счет конденсации мономера с обратным холодильником. Производственный процесс этого метода прост, качество продукции хорошее, а себестоимость низкая.