После многократного использования полимеризатор следует очищать от накипи.
Эмульсионная полимеризация — это метод получения пастообразной смолы, в котором обычно используется водорастворимый инициатор, мономер винилхлорида, вода, эмульгатор и неионогенное поверхностно-активное вещество.
Эмульсия состоит из воды, винилхлоридных мономеров, эмульгаторов с поверхностно-активными веществами, такими как алкилсульфонат натрия.
В качестве инициатора можно использовать водорастворимый персульфат калия или персульфат аммония. Также можно использовать «окислительно-восстановительную» систему инициирования.
В качестве стабилизатора эмульсии также добавляют поливиниловый спирт, в качестве регулятора — додецилмеркаптан, а в качестве буфера — бикарбонат натрия.
Существует три метода полимеризации: периодический метод, полунепрерывный метод и непрерывный метод.
Продуктом полимеризации является латекс, а размер частиц эмульсии составляет 0,05 ~ 2 мкм, ее можно наносить непосредственно или высушивать распылением до состояния порошкообразной смолы.
Период полимеризации эмульсионной полимеризации короткий и легко контролируемый. Полученная смола имеет высокую молекулярную массу и равномерную степень полимеризации, что подходит для поливинилхлоридной пасты, искусственной кожи и пропитанных изделий.
Формула эмульсионной полимеризации сложна, а содержание примесей в продукте велико.
Относительная молекулярная масса смолы ПВХ, полученной методом эмульсионной полимеризации, составляет от 12500 до 125000, это белый порошок с мелкими частицами (обычно 0,1 ~ 1 мкм). Он сыпучий, без запаха, нетоксичный, устойчив к кислотам, основаниям и солям при комнатной температуре и обладает хорошими пластифицирующими свойствами. Его можно смешивать с пластификаторами и другими вспомогательными веществами для образования пасты, а вязкость загустевания не превышает 20% в течение 24 часов при комнатной температуре.
Недостатками являются плохая электроизоляция, плохая прозрачность и высокая стоимость продукции.
5.2.3 Полимеризация в массе:
5.2.3.1 Преимущество
Преимуществами этого метода являются простота производственного процесса, хорошее качество продукции и низкая себестоимость.
(1)Этот метод не использует воду в качестве среды, и не нуждается ни в каких вспомогательных веществах, таких как диспергаторы. Единственными необходимыми материалами являются винилхлорид и инициаторы, поэтому процесс производства очень прост.
(2)Характеристики смолы ПВХ в массе лучше, чем у смолы ПВХ в суспензии.
Смола содержит мало примесей, содержание мономера составляет менее 1 мг/кг, а распределение размеров частиц концентрированное.
(3) Структура правильная, пористость высокая и равномерная, количество адсорбированного пластификатора большое и быстрое, а пластифицированная смоляная смесь такая же, как и сухой порошок, который легко хранить и транспортировать.
(4) Его также легко обрабатывать без пластификатора.
(5) Изделия обладают хорошей прозрачностью, термостойкостью и электроизоляцией.
5.2.3.2 Производство оборудования
Полимеризационное устройство является специальным и в основном состоит из вертикального реактора-преполимеризатора и горизонтального реактора-полимеризатора с рамной мешалкой.
Поскольку характеристики частиц сыпучего ПВХ аналогичны характеристикам суспензионной смолы, которая является рыхлой, но без пленки и более кристаллической. Помимо рассеивания тепла и антиприлипания, полимеризация в массе также должна решать проблему сохранения рыхлой структуры частиц, что гарантируется двухстадийной полимеризацией.
(1) Первый этап – предварительная полимеризация, которая проводится в вертикальном котле.
Небольшая часть винилхлорида и ограниченное количество высокоактивных инициаторов (таких как этилпероксидсульфонат) добавляются в котел и предварительно полимеризуются до конверсии 7–11 % при температуре 50–70 °C, что приводит к тупиковой полимеризации и предотвращает чрезмерное превращение.
Быстро перемешайте до образования рыхлого скелета частиц.
Коэффициент конверсии оценивается по теплу, отводимому рубашками и конденсаторами.
(2) Преполимер, больше мономеров и еще часть инициатора добавляются в другой низкоскоростной перемешивающий (30 об/мин) котел. Мономеры продолжают полимеризоваться на предварительно сформированном скелете частиц, заставляя частицы расти и сохраняя морфологию неизменной.
Полимеризация заканчивается, когда конверсия достигает 70–90%.
Остаточный мономер выгружается, а готовый продукт получается путем дробления и просеивания.
Предварительная полимеризация занимает всего 1–2 часа, а полимеризация — 5–9 часов.
Один преполимеризатор может быть оснащен несколькими полимеризаторами.
Размер и форма частиц смолы контролируются скоростью перемешивания, а тепло реакции отводится путем конденсации мономера с обратным холодильником.
5.2.4 Метод микросуспензии.
Метод микросуспензии отличается высокой эффективностью производства и стабильным качеством продукции.
Размер частиц полученной смолы находится между смолами суспензионной и эмульсионной полимеризации, которые могут заменить пастообразные смолы.
Доза абсорбированного пластификатора большая, прозрачность продукта хорошая.
5.2.5 Сравнение трех процессов полимеризации:
| Предметы |
Суспензионная полимеризация |
Полимеризация в массе |
Эмульсионная полимеризация |
Метод микросуспензии |
| Формула состава |
Мономер, инициатор, диспергатор, вода |
Мономер, инициатор |
Мономер, инициатор, эмульгатор, вода |
Мономеры, инициаторы |
| Место полимеризации |
Капля мономера |
Внутри тела |
Мицеллы и частицы латекса |
В растворе |
| Контроль температуры |
Легкий |
Жесткий |
Легкий |
Легкий |
| Скорость полимеризации |
Больше |
Середина |
Высокий |
Низкий |
| Контроль молекулярной массы |
Средняя сложность |
Трудный |
Легкий |
Легкий |
| Характеристики продукции |
Партия |
Партия |
Непрерывный |
Непрерывный |
| Основные характеристики и применение |
Подходит для литья под давлением или экструзии смолы |
Чистые и жесткие литьевые изделия из полимера |
Краски, клеи |
Краски, клеи |
5.3 Основы выбора плана процесса.
5.3.1 Технологический процесс.
(1) Процесс полимеризации в массе прост, площадь, занимаемая процессом, мала, и нет никаких отходов, выбросы могут быть минимальными, загрязнение окружающей среды меньше, качество продукции хорошее, а чистота высокая, особенно подходит для прозрачных упаковочных материалов и кабельных линий.
(2) Суспензионный процесс является относительно зрелым процессом, который в настоящее время занимает абсолютную долю мирового производства ПВХ, отличается высокой степенью конверсии продукции, наибольшим ассортиментом продукции и простотой адаптации к рынку.
(3) Метод эмульсии — это сложный метод производства пастообразной смолы, который отличается высокой стоимостью и низким качеством смолы.
(4)Метод микросуспензии имеет проблему загрязнения мономером при восстановлении растворителя и остаточного использования, а высокая стоимость позволяет использовать его только для специальных целей.
5.3.2 Экономические аспекты.
Полимеризация в массе является наиболее экономичной схемой, однако вязкость системы на поздней стадии полимеризации очень высока, что может быть эффективно реализовано только при наличии инженерных решений по перемешиванию и теплопередаче в реакторе полимеризации.
Если включить более поздние процессы, такие как очистка, восстановление и сушка, то экономичность каждого процесса полимеризации уменьшается в следующем порядке:
суспензионная полимеризация > полимеризация в массе > микросуспензионная полимеризация > эмульсионная полимеризация.
VI, Новый материал — модифицированные пластмассы.
В настоящее время общий годовой спрос на модифицированные пластмассы составляет около 50 млн тонн.
Модифицированные пластмассы являются важной частью области новых химических материалов.
Поскольку 1 кг пластика может заменить более тяжелые материалы, такие как 2–3 кг стали, расход топлива может быть снижен на 6–8% на каждые 10% снижения веса автомобиля.
Поэтому чем больше модифицированных пластиков применяется в автомобиле, тем большей экономии энергии можно добиться.
6.1 Замена стали пластиковым материалом ПВХ
Применение внутреннего процесса пластификации и формулы добавки может обеспечить механические и электрические свойства, а также улучшить огнестойкость ПВХ-пластиковой стали. Продукт может иметь такие преимущества, как высокая прочность, коррозионная стойкость, негорючесть, хорошая изоляция, легкий вес, удобная конструкция и т. д. Этот материал может заменить стальную трубу в системе электропроводки.
6.2 Замена дерева пластиковым материалом ПВХ
Древесно-пластиковый композит ПВХ — это новый тип композита, изготавливаемый методом горячего прессования с использованием в качестве основного сырья отходов древесного волокна и пластмасс и соответствующих технологических добавок.
Данный продукт полностью соответствует концепции переработки возобновляемых ресурсов и нефтепродуктов и имеет большое значение для решения нынешней нехватки древесных и нефтяных ресурсов, серьезного загрязнения окружающей среды и других проблем.
VII. Переработка.
Поливинилхлорид (ПВХ) пригоден для вторичной переработки, его идентификационный код смолы — «3».
