PVC糊樹脂的生產(chǎn)
目前,工業(yè)上聚氯乙烯糊樹脂的生產(chǎn)方法主要有乳液種子聚合法、混合微懸浮法和微懸浮聚合法等
1．1乳液種子聚合法
乳液聚合是氯乙烯(VCM)和水在水溶性引發(fā)劑(常用過硫酸鹽)和乳化劑作用下得到聚氯乙烯糊樹脂.一般情況下,乳液聚合得到的乳膠粒徑小于0．2I．tm,為了達(dá)到增大乳膠粒徑的目的,開發(fā)了乳液種子聚合法,使乳膠粒徑增大到1．Opm左右.在乳液聚合中,如果有已生成的高聚合物乳膠存在,控制物料配比和條件,原則上VCM僅在已生成的乳膠粒子上聚合,而不再形成新的粒子,這種已生成的高聚物乳膠就好像晶種,因此稱為"乳液種子聚合".但只有合理的粒徑還不夠,必須具有適當(dāng)?shù)牧椒植?才能得到性能優(yōu)良的PVC糊樹脂.乳液聚合中乳化劑很重要,所用數(shù)量決定了引發(fā)劑的粒子數(shù),且對最終的膠乳粒子的大小起了主要作用.特別在進(jìn)行種子生成時,采用高引發(fā)速率和低濃度乳化劑進(jìn)行生產(chǎn),能使膠乳微粒尺寸分布變窄.膠乳粒徑及其分布是乳液法生產(chǎn)PVC糊狀樹脂的關(guān)鍵所在.
1．2微懸浮聚合法
微懸浮聚合制備PVC糊樹脂在20世紀(jì)60年代中期已工業(yè)化.其流程是先將部分vCM(5%)
用機(jī)械均化的方法制成穩(wěn)定的乳狀(粒徑在1．0肛m左右),然后進(jìn)行聚合(必須選用油溶性的引發(fā)劑)得到聚氯乙烯糊樹脂.用這種方法生產(chǎn)的PVC糊樹脂的流動性優(yōu)良,反應(yīng)比較簡單,乳化劑用量少,產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定,一次聚合就可以得到大粒徑膠乳(0．1～2．01ma);膠乳含固最高,通常在48%左右,甚至可以達(dá)到50%,降低了熱能消耗.該生產(chǎn)工藝需特別注意選用合適的復(fù)合乳化劑和顆粒改良劑體系,聚合體系組分的均化,攪拌速度,水與單體之比恰當(dāng)?shù)葞讉€問題.
1．3混合微懸浮法
該方法是將乳液法聚合制備的種子和采用微懸浮法聚合制備的種子混合后再進(jìn)行微懸浮法聚合,其目的在于制備出大粒徑,呈雙峰分布的PVC糊樹脂.由于在混合微懸浮聚合中采用了油溶性引發(fā)劑,氯乙烯單體微液滴較大,聚合反應(yīng)在該條件下引發(fā)聚合,同時加入一代、二代種子,制備出的乳膠粒徑不僅大,而且呈現(xiàn)大小粒徑的雙峰分布(這是PVC糊樹脂的關(guān)鍵所在).該方法具有以下特點(diǎn):
(1)聚合物一次投料,且不必均化或只需部分均化;
(2)過程簡單,針對乳液法而言,節(jié)省了連續(xù)補(bǔ)加乳化劑的工藝;
(3)采用油溶性引發(fā)劑,其安全性高,特別是采用氧化還原體系的引發(fā)劑,只要有一種組分不加入反應(yīng)就無法進(jìn)行;
(4)能耗低,因膠乳固含量高達(dá)50%,可節(jié)約熱能消耗;
(5)膠乳粒徑大,而且呈雙峰分布,這對改善PVC糊樹脂的加工應(yīng)用性能是十分重要的.
1．4噴霧干燥
無論是何種聚合方法制得的膠乳都必須經(jīng)過噴霧干燥才能制備出PVC糊樹脂粉末,這一過程具有以下特點(diǎn):
(1)提高膠乳的分散度,即增加單位體積膠乳表面積才能加速傳熱、傳質(zhì).因此,選擇適宜的霧化器是噴霧干燥的首要選擇.目前,我國PVC糊樹脂生產(chǎn)企業(yè)均采用旋轉(zhuǎn)式霧化器,利用高速旋轉(zhuǎn)(15 000．20 000r/min)的離心力的作用,使膠乳在旋轉(zhuǎn)面向外伸展,并以不斷增長的速度向轉(zhuǎn)盤的邊緣運(yùn)動,離開轉(zhuǎn)盤時,使液體霧化.液滴大小及均勻性取決于轉(zhuǎn)盤的圓周速度和液膜的厚度,圓周速度通常為90～100rn/s.液膜厚度與膠乳的表面張力、固含量、轉(zhuǎn)盤光滑程度等有關(guān),轉(zhuǎn)盤霧化器表面光滑,不僅使液滴的離心力增大,且霧化效果好.
(2)干燥塔的溫度控制是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素.干燥系統(tǒng)在微負(fù)壓的條件下進(jìn)行傳熱、傳質(zhì),其膠乳在塔內(nèi)的干燥溫度分布情況有人進(jìn)行了測試.還有人分析了3種噴霧干燥條件下制得的PVC的成糊性能:固定進(jìn)口溫度為190℃,出口溫度分別為110、80和58℃,發(fā)現(xiàn)該條件下對二次粒子粒徑分布的影響{ltd,,但卻極大地影響了糊黏度及糊擱置黏度.110℃時PVC糊呈膨脹型流體;80℃時糊呈假塑性流體,擱置后與假塑性流體相同;58℃時糊呈假塑性流體,擱置后無明顯變化.這是粒子表面結(jié)構(gòu)不同所造成的.由此看來,在滿足成品水分含量達(dá)標(biāo)的前提下,出口溫度越低越有利于糊樹脂的成糊性能.
(3)在干法收集粉塵中采用布袋除塵器是較通用的,除塵效率較高的方法,在干燥過程中,全系統(tǒng)要求微負(fù)壓操作,阻力小,風(fēng)量大是最理想的操作條件,為此,很多生產(chǎn)企業(yè)的噴霧采用了前推、后拉的工藝,即干燥前有鼓風(fēng)機(jī)推,塔尾部有大抽風(fēng)機(jī)拉(抽),克服了系統(tǒng)的阻力.選擇布袋除塵器的要求是設(shè)備阻力小,除塵效率高,要求達(dá)到99．99%,阻力變化小,主要對系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)有利;維修方便,特別是對換袋操作,同時對電磁閥、脈沖閥等要求能及時排除故障.更重要的是布袋的材質(zhì),特別是一對第三組過濾的布袋材質(zhì)要求很高,不僅要有一定的過濾風(fēng)速,還需要有很高的除灰效率,即捕集PVC粉末能力強(qiáng),一般過濾風(fēng)速控制在2．5rn/min左右,如果風(fēng)速太快,會降低除塵效率.
