由于氯乙烯本体聚合只用氯乙烯单体、引发剂和少量添加剂而不需用水和分散剂等,因此与悬浮法相比,具有:工艺流程大大简化,投资少;生产能力高,是选服装纸的两倍;成本和能耗低,总收率高,经济效益好;操作简单,自动化程度高,安全可靠;基本上无废气、废液排放,对环境污染小,有较好的社会效益等特点。产物树脂纯度高,结构规整,表观密度大,孔隙率高,粒度分布集中,增塑剂吸收性好。制品透明性高,电绝缘性能好,在瓶、薄板、高透明和高绝缘制品中得到了广泛的应用,因此本体PVC具有很好的发展前景。
(3) 乳液聚合
氯乙烯乳液聚合间歇操作步骤如下:将十二醇硫酸钠、过硫酸钾、NaOH分别配置成溶液。在聚合釜中加入软水、启动搅拌,加入其实乳化剂溶液、用NaOH溶液调节水箱pH=9.5—10.5,接着加入引发剂,停止搅拌。用压缩空气试釜压,用氮气排除釜内空气,将起始单体加入聚合釜中,升釜温至48℃、聚合一小时后,单体加料速度按配方要求加入,乳化剂溶液按配方要求加入,反应温度控制在48℃+0.5℃范围。当反应过于激烈可暂停加料。单体、乳化剂加完后反应时间约为14h左右。当聚合釜压力降至0.39MPa即结束反应。将未反应的单体回收至气柜、直至釜内压力降为零,开动真空泵抽至负压,间断启动搅拌,直至压力无回升迹象,打开人孔加入非离子乳化剂,进行后处理,此时启动搅拌10min后停止,取样测定乳胶稳定性、用2%的盐水测定30min后无沉淀粘壁现象,接着进行0.49MPa剪切破坏试验确认乳胶流动性好、将乳浆送往乳胶贮存槽。将贮存槽加压至0.19MPa送往喷雾干燥工段进行干燥,粉状树脂经旋风分离器,布袋除尘器收集后作为成品包装。
乳液法是制备PVC糊树脂最经典的生产方法,经过70多年的发展,产量虽然有较大的提高,但也只占PVC总产量的10%左右。与悬浮法的主要区别是:干燥后的乳液法糊树脂的粒径小(30μm左右),而悬浮法树脂粒径大(一般在150μm左右);表观密度小(0.25—0.40g/cm³),而悬浮法较大(0.45—0.60g/cm³);乳液聚合的引发剂是水溶性,而悬浮法的引发剂是油溶性;最终树脂的加工方法全然不同。悬浮法加工方法比较复杂,特别是硬质PVC的加工不仅对挤出机的技术要求较高,且对悬浮树脂的颗粒大小与形态、分子量及分布等要求都很严格。三种主要工艺的比较见表1.5。
表1.5 三种主要工艺的比较
项目 本体聚合 悬浮聚合 乳液聚合
工业类型 间歇 间歇 间歇
配方主要成分
聚合场所
聚合机理
生产特征
产物特征
单体
引发剂
本体内
提高速率的因素将使分子量降低
不容易散热连续聚合时要保证传热混合;间歇法生产板材或行材的设备简单
聚合物纯净,宜生产透明浅色制品,分子量分布较宽 单体
水
油溶性引发剂
分散剂
液滴内
提高速率的因素将使分子量降低
散热容易,间歇生产,需有分离,洗涤,干燥等工序
比较纯净,可能留有少量分散剂 单体
水
水溶性引发剂
水溶性乳化剂
胶束和乳胶粒内
能同时提高速率和分子量
散热容易,可连续化,制粉状树脂时,需经凝聚,洗涤,干燥
留有部分乳化剂和其他助剂
经过上述比较,悬浮法工艺在PVC的各种生产方法中技术最为成熟,故本设计采用悬浮法聚合。
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