悬浮法PVC树脂颗粒形态的影响因素

作者:admin 发布日期: 2021-11-08 二维码分享


在氯乙烯悬浮聚合中,影响树脂颗粒形态的主要因素是聚合釜搅拌和分散剂种类及用量,次要因素有体系氧含量、转化率、聚合温度、水油比、引发剂、pH值等。


1 、聚合釜搅拌


搅拌器提供一定的剪切力,..一定的循环频率,使单体均匀地分散并悬浮成微小的液滴。PVC树脂的平均粒径与搅拌转速呈马鞍形关系,在较低的转速下,粒径随转速增大而减小;经临界转速后,粒径随转速增大而增大。

在实际生产中,要..搅拌器的单位体积功率、循环次数以及能量分布满足生产要求,还可以适当改变搅拌桨叶的角度、宽度或直径等参数。


2、分散剂


分散体系的表面张力决定了聚合产物颗粒的疏松程度,因此分散剂用量和种类是影响树脂颗粒形态的主要因素。一般来说,随着分散剂用量的增加,水和VCM相间界面张力降低。VCM液滴分散得越细,树脂颗粒的粒径越小。分散体系保护能力越强,则所得PVC树脂颗粒就越紧密,孔隙率越小,粒间聚并越难发生,越易形成“单细胞”树脂。单一分散剂很难同时满足上述要求,因此通常采用两种以上的复合分散剂,一种分散剂控制粒径,..表观密度;一种分散剂控制树脂内部的孔隙率,..增塑剂吸收量,通过调整配方达到两者平衡。


3、氧


氧的存在会加快PVC树脂的降解,所产生的酸性物质能改变体系的pH值,从而影响PVC树脂的颗粒形态和粒度分布。氧的存在对聚合反应起阻聚作用,这是由于长链的游离基吸收氧生成氧化物,使链终止。生成的氧化物使PVC树脂的热稳定性显著变坏,产品易于变色。溶解氧的存在还会使聚合反应压力增加,聚合体系pH值降低,粘釜加重。

氧含量对PVC聚合度的影响见表1,对聚合转化率的影响见表2。


表1 氧含量对PVC聚合度的影响

                

                                                                表2 氧含量对聚合转化率的影响

                


反应系统中的氧一方面来自开停车断开系统时进入的空气;另一方面来自原料,尤其是冷去离子水中溶解氧含量较高。应采用抽真空工艺脱除聚合体系中的氧,严格控制原料中的氧含量。空釜要抽至-0.1 MPa,..釜内氧含量.低。原料带入的溶解氧可以通过去离子水真空除氧系统除去。


4 转化率


要想获得疏松型PVC树脂须适当控制转化率。在转化率较低时,液滴表面有一层分散剂皮膜。如以PVA(醇类)为分散剂,随着聚合的进行,PVA(醇类)保护膜逐渐变成PVA/PVC接枝共聚物,皮膜黏附越来越牢固。转化率达到5%~15%时,液滴有聚并的倾向,处于不稳定状态。转化率>30%后,皮膜强度增加,聚并减少,渐趋稳定。VCM(密度0.85 g/mL)转变成PVC(密度1.4 g/mL)时,体系收缩,总收缩率达39%。当聚合转化率>70%时,由于纯单体相消失,大部分VCM包夹在PVC树脂褶皱内,其产生的分压低于釜内的实际压力,继续反应,外压将大于内压,颗粒塌陷,表皮折叠起皱、破裂,新形成的PVC树脂将逐步充满颗粒内和表面的孔隙,使孔隙率降低,结构致密。在生产中,一般控制压力降在0.10~0.15 MPa(即转化率在85%以下)时迅速终止反应。


5 聚合温度


聚合温度对PVC树脂颗粒形态的影响主要表现在对树脂孔隙率的影响。聚合温度低,形成的树脂结构较疏松;高温下聚合的树脂孔隙率较低,这是由于随着聚合温度的升高,初级粒子变小,熔结程度加深,粒子呈球形;而聚合温度较低时,则容易形成不规则的聚结体,而使孔隙率增加。


6 水油比


聚合过程中水的作用如下:①用作分散介质,以便将VCM分散成液滴,悬浮于其中;②溶解分散剂;③传热介质。VCM在搅拌的作用下,分散成直径30~150 μm的液滴,水油比为1∶1时,就有足够的“自由”流体,体系黏度较低,能..流动性和传热效果。但聚合成疏松粒子后,内外孔隙和颗粒表面吸附一定量的水,使自由流体减少,体系黏度剧增,造成传热困难,因此初始水油比不宜过低。水油比过低,将使粒度分布变差,颗粒形状和表观密度均受影响,还会产生..及生产控制上的问题;如果水油比偏大,虽生产好控制,但产量受影响。为提高设备利用率,应采用比较适中的水油比,目前一般控制在(1.15~1.9)∶1。


7 引发剂


  引发剂是调节聚合速率的重要助剂,对PVC颗粒形态有一定的影响。引发剂用量的选择要根据聚合温度、水油比、产品性能要求而定,一般须经严格计算和试验确定。


8 pH值


反应体系pH值过高或者过低都会降低分散剂性能,.终导致PVC树脂颗粒变粗,试验证明,悬浮液的pH值保持在6.5~8.5时PVC树脂的粒度分布较好。



摘自:聚氯乙烯,2020年10期